3. Zielony
Zielony oznacza „Jasne, zapewne nic się nie stanie” – co przecież jest niejednoznaczne, bo jak niby można rozumieć to probably? Chyba tak, ale może nie?
Wiele zielonych komórek nie powinno być zielonych. Przykładowo wapń, skand, itr i lantan reagują z wodą (ślina!), dając dość mocno alkaliczny roztwór (czyli żrący).
Zielone pierwiastki 2. i 3. okresu są zasadniczo OK, poza magnezem, bo ten z ciepłą wodą reaguje podobnie jak wapń i litowce. W 4. okresie robi się już różnie: skand odpada, ale tytan spoko, a wanad jest mało reaktywny, aczkolwiek jego związki są uważane za toksyczne, szczególnie jeśli chodzi o wdychanie pyłów (podobnie pyły samego metalu). I dokładnie to samo można powiedzieć o większości z tych pierwiastków, także z okresów 5. i 6.
Do nieszkodliwych w postaci metalicznej należą chrom, żelazo, miedź, cynk, gal, german (półmetal), cyrkon, niob (stosowany nawet w implantach), cyna, hafn (trzeba uważać przy obróbce mechanicznej, jest piroforyczny), tantal (również w implantach) i ren.
Przy krótkoterminowym kontakcie, jak kwalifikuje się liźnięcie, nieszkodliwe są też mangan, kobalt (choć jest podejrzewany o rakotwórczość), nikiel (alergia i rakotwórczość), ind, wolfram (bywa rakotwórczy, a przy okazji to najcięższy pierwiastek odgrywający jakąś rolę biologiczną – występuje u niektórych bakterii i archeonów) oraz bizmut.
Ruten, rod, pallad, srebro, iryd, platyna, złoto (oraz osm) zalicza się do metali szlachetnych, które są bardzo mało reaktywne i można je uznać za „bezpieczne”. Srebro i złoto są nawet dopuszczone jako dodatki do żywności – barwniki (kody odpowiednio E174 i E175). Znane są wódki zawierające płatki złota, np. likier Danziger Goldwasser.
Pallad może jednak powodować reakcje alergiczne, zaś nieszkodliwość nie dotyczy związków chemicznych większości tych metali. Do wyjątków należą związki srebra, mało toksyczne; znana jest nawet praktyka picia „srebra koloidalnego” z uwagi na jego właściwości bakteriobójcze. Ale brak medycznych dowodów, by to rzeczywiście na cokolwiek pomagało, natomiast wprowadzenie do organizmu nadmiaru tej substancji spowoduje chorobę zwaną argyrią, przejawiającą się niebieskim zabarwieniem skóry, gałek ocznych i błon śluzowych. Prawdopodobnie może się ona wiązać z uszkodzeniem nerek i nyktalopią, czyli zaburzeniem widzenia po ciemku.
Wspomniałem, że cynk jest nieszkodliwy? To kolejny przypadek „w zasadzie tak, ale…” W latach 80. XX wieku zaczęto w USA bić drobne monety z cynku, miedziowane z wierzchu. I bywały przypadki, że ludzie próbowali popełnić samobójstwo, połykając dużą liczbę takich drobniaków. Znany jest przypadek osoby, która połknęła 492 cynkowe jednocentówki i zmarła – tylko że na sepsę. Można przypuszczać, że zjedzenie naraz prawie pięciuset monet, nawet małych, powoduje mechaniczne uszkodzenia przewodu pokarmowego. Cynk jest natomiast silnie szkodliwy dla zwierząt domowych: psów, kotów, a zwłaszcza papug. Dlatego nie należy karmić papug owocami z puszki.
Blok f to osobna sprawa. Znajdujące się w nim pierwiastki 6. okresu, czyli lantanowce, mają różnorodne właściwości chemiczne. Niezależnie od tego z uwagi na bardzo małą zawartość w skorupie ziemskiej (dawniej nawet nazywano je metalami ziem rzadkich) nie pełnią żadnej funkcji biologicznej, pomijając nieliczne egzotyczne gatunki bakterii. Toksyczność metalicznych lantanowców jest znikoma nawet jeśli reagują z wodą (jak np. europ albo samar). Szkodliwe są przede wszystkim rozpuszczalne w wodzie związki tych pierwiastków. Wyjątek stanowi promet, występujący tylko w postaci nietrwałych, radioaktywnych izotopów. W przyrodzie można znaleźć promet-147 o okresie półtrwania ok. 2,6 roku, który powstaje w wyniku przemian promieniotwórczych innych pierwiastków, np. europu-151 lub uranu. Szacuje się, że cała skorupa ziemska zawiera zaledwie 500÷600 g prometu. Zatem w przypadku lantanowców akurat twórca tego nieszczęsnego układu lizokresowego się nie pomylił.
4. Karmin
Istnienie czwartej kategorii „Przemyśl to jeszcze” (karmin albo po nowoczesnemu magenta) jest dla mnie całkowitą zagadką. No to tak czy nie? Mamy tu na ogół ciężkie pierwiastki radioaktywne, trzy ostatnie z 6. okresu i cały okres 7. Zacznijmy w ogóle od tego, że pierwiastków cięższych od uranu jak dotąd nie znaleziono na Ziemi, przez co znamy je w wersji wytworzonej sztucznie (podobnie technet najpierw otrzymano sztucznie, ale potem udało się go wykryć w produktach naturalnych przemian jądrowych). Listę okresów półtrwania* najtrwalszych izotopów pierwiastków powyżej numeru** 103 zamieściłem w notce o supergęstych asteroidach; od bohru począwszy to już jest minuta lub mniej. Te odrzucamy z definicji, a teraz wróćmy do przedziału 84-91 (tor i uran już załatwiłem w 1. odcinku).
*Okres półtrwania oznacza czas, po którym liczba atomów (czyli ilość pierwiastka) zmaleje o połowę. Jest to parametr wykładniczy, czyli po dwóch okresach półtrwania zostaje połowa połowy (½ × ½ = ¼), po trzech – połowa połowy (½ × ½ × ½ = ⅛). Już po pięciu okresach półtrwania mamy około 3% początkowej ilości pierwiastka.
**Tak naprawdę jest to liczba atomowa, liczbą porządkową – czyli poniekąd numerem – nazywano ją dawniej. Liczba atomowa jest równa liczbie protonów znajdujących się w jądrze atomu (a przy okazji także liczbie elektronów otaczających jądro).
Na początek polon, czyli, można by powiedzieć, celebryta. Zasłynął w ostatnich dekadach jako środek, którym pewien wschodni dyktator częstuje niewygodnych ludzi. „Herbatka z polonem” posłała na tamten świat parę osób, należy jednak zauważyć, że polon jako metal nie wykazuje toksyczności chemicznej. To mu nie przeszkadza być substancją 250 tysięcy razy groźniejszą od cyjanowodoru (kwas pruski), tyle że z powodu promieniotwórczości. Polon jest bardzo silnym emiterem alfa (tak jak znacznie słabsze na tym polu uran i tor). Cząstki α (alfa), czyli jądra helu-4 co prawda nie przenikają przez skórę, ale niech no tylko polon znajdzie się wewnątrz naszego organizmu. Wtedy nie ma przebacz i nie jest istotne, czy go połknęliśmy, czy wciągnęliśmy do płuc, czy też wstrzyknięto go nam w żyłę razem z chipami i genami małp (o innych drogach podania nawet nie wspominam). Czerwony.
Astat jest najrzadszym pierwiastkiem występującym na Ziemi i jest to możliwe tylko dlatego, że powstaje stale jako produkt reakcji jądrowych, gdyż jego najdłużej żyjący izotop ma okres półtrwania 8,1 godziny. Już to jakby kwalifikowało go do kategorii „nie zdążysz” (jakoś ekspresów do astatu w rozkładzie nie zauważyłem), ale na dodatek nikt go nigdy nie widział w stałej postaci. Astat ulega tak szybkim i częstym przemianom jądrowym, że wydzielająca się w nich energia… odparowałaby go całkowicie (i tu znów wracamy do kwestii lizania gazu). W dodatku ten najbardziej stabilny izotop, astat-210***, ulega rozpadowi β (z emisją elektronów) do wysoce toksycznego polonu-210, na którym oczywiście się ten proces nie zatrzymuje. Z kolei astat-210 ulega rozpadowi α, przez co próbuje się go stosować w radioterapii nowotworów, jednak i on, i produkty jego przemian silnie szkodzą wątrobie, płucom i tarczycy. Czerwony.
***Liczba podawana w przypadku izotopów, dla pierwiastków radioaktywnych dużo większa od stu, jest innym parametrem, liczbą masową. Liczba masowa stanowi sumę protonów i neutronów znajdujących się w jądrze atomu. Izotopy to odmiany pierwiastka, mające tę samą liczbę atomową (obviously), ale różne liczby masowe – co oznacza, że izotopy różnią się liczbą neutronów.
Radon to kolejny „prawdziwy” gaz, a konkretniej najcięższy istniejący gaz w ogóle (znajdujący się poniżej radonu w układzie okresowym oganeson prawdopodobnie nie jest gazem, ale nikt póki co nie zdążył tego stwierdzić, bo jego najtrwalszy izotop ma okres półtrwania 0,0007 sekundy). Dodatkowo radon to gaz szlachetny, więc na pewno jest chemicznie nieszkodliwy. Stanowi natomiast zagrożenie z uwagi na radioaktywność – wszystkie jego izotopy błyskawicznie ulegają dalszym przemianom, połączonym z emisją promieni α i γ (dotyczy to nawet najstabilniejszego radonu-222, gdyż jego okres półtrwania wynosi niecałe cztery dni). Oznacza to, że wdychanie radonu stanowi zagrożenie radiacyjne (rak płuc i podobnie „przyjemne” sprawy). Czerwony.
Radon wykrywany na Ziemi stanowi oczywiście produkt innych przemian jądrowych, zachodzących przede wszystkim w skałach skorupy ziemskiej (i zapewne także głębiej). Przez szczeliny i pęknięcia ten gaz przedostaje się ku powierzchni, gdzie może się gromadzić w jaskiniach albo otwartych od spodu budynkach. Bardzo rzadko powoduje to jednak jakieś zagrożenie radiacyjne – Amerykanie wprowadzili co prawda normy dotyczące maksymalnego natężenia promieniowania pochodzącego od radonu, ale jest to bardziej wyraz antyatomowej paniki niż sygnał rzeczywistego niebezpieczeństwa. Przepisy te nie są w USA dostosowane do warunków lokalnych i bywa, że wymagają, by poziom promieniowania w budynku był niższy od miejscowego natężenia promieniowania tła – a nawet zerowy, co jest już kompletną bzdurą. Jeśli zaś ktoś obawia się radonu w swoim domu, wystarczy, by regularnie wietrzył mieszkanie.
Kolejny pierwiastek, frans, należy już do 7. okresu układu okresowego – czyli najcięższych i najpóźniej odkrytych, czy też raczej otrzymanych pierwiastków. Wypełniliśmy go dopiero w bieżącym stuleciu, a „najnowszym” pierwiastkiem jest tenes o liczbie atomowej 117 (nie mylić z Tenetem). Dalsze pierwiastki musiałyby już zacząć tworzyć następny okres, 8., co wynika z budowy elektronowej atomów: sto osiemnasty oganeson ma już zapełnione wszystkie powłoki elektronowe, jakie pierwiastek 7. okresu może obsadzić. Kiedy odkryjemy cięższe pierwiastki, oczywiście nie wiadomo, choć na pewno prace nad tym trwają.
Frans należy do pierwszej grupy układu okresowego (litowców) i najprawdopodobniej jest bardzo reaktywnym metalem podobnym do znajdującego się nad nim cezu, aczkolwiek nieco mniej zasadowym. Niestety jego właściwości chemiczne są słabo zbadane, gdyż najdłużej żyjący izotop 223 ma okres półtrwania 22 minuty. Niemniej zasługuje na czerwony kolor już z uwagi na swoją przewidywaną naturę chemiczną, podobnie jak inne litowce. W przyrodzie nieustannie powstaje i znika w reakcjach jądrowych, szacuje się, że w danej chwili w całej skorupie ziemskiej znajduje się jedna uncja fransu. Skoro już wiemy, że oszacowania tego dokonali Anglosasi, to powiedzmy, że po ludzku oznacza to około 28 gramów. Największa porcja fransu wytworzona laboratoryjnie liczyła zaledwie około 300 tysięcy atomów. Frans-223 ulega rozpadowi β z wydzieleniem elektronów i dużej ilości energii, co powoduje, że stanowi też zagrożenie radiacyjne. Mówiłem już, że czerwony?
Następny w kolejce jest pierwiastek bliski sercu każdego Polaka: rad, odkryty, jak – mam nadzieję – wszyscy u nas wiedzą, Marię Skłodowską-Curie. Szczerze mówiąc jednak, nie radziłbym przytulać go specjalnie do serca. Rad jest bardzo silnie radioaktywny, podobnie jak produkt jego przemiany, radon. Dodatkowo z uwagi na pewne chemiczne podobieństwo do wapnia (który znajduje się w tej samej grupie układu okresowego) rad jest w dużym stopniu przyswajalny. Około 20% połkniętego radu przechodzi do krwiobiegu i jest wbudowywane do kości jako zamiennik wapnia (reszta radu jest wydalana wraz z odchodami). Rad i radon emitują promieniowanie α i γ, więc ich obecność wewnątrz organizmu jest bardzo niebezpieczna.
Z radem wiąże się też niezmiernie przykra, a nawet kryminalna sprawa tzw. Radium Girls, amerykańskich „radowych dziewcząt”, czyli kobiet zatrudnionych w międzywojniu do malowania tarcz zegarków samoświecącą farbą radową. Farba ta składała się ze sproszkowanego radu (źródło energii), siarczku cynku (luminofor świecący dzięki tej energii), gumy arabskiej (spoiwo) i wody. Mimo iż wiedziano już wtedy o dużej szkodliwości radu, pracownicom tym powiedziano, że farba jest nieszkodliwa dla zdrowia i namawiano je, by – dla zwiększenia precyzji malowania – wyrównywały włosie pędzelka, ściskając je wargami. Oczywiście powodowało to połykanie radioaktywnej farby w ilościach silnie szkodliwych dla zdrowia, potencjalnie nawet śmiertelnych (dodatkowo kobiety przekonane o nieszkodliwości farby malowały nią też dla efektu paznokcie, a nawet zęby).
Oczywiście pracownice poważnie podupadły na zdrowiu, z 4000 pracujących przy malowaniu tych zegarków ponad 30 zmarło wskutek bezpośrednich skutków napromieniowania, a prawie wszystkie cierpiały na inne skutki: utrata zębów, owrzodzenie jamy ustnej, martwica kości szczęki (znana w USA jako „radowa szczęka”), anemia, łamliwość kości, zaburzenia miesiączki, bezpłodność. Oczywiście prawie żadna z nich nie uzyskała finansowej rekompensaty za oszustwo pracodawców, którzy próbowali wmawiać, że to są następstwa syfilisu nabytego wskutek niemoralnego prowadzenia się tych kobiet. Oczywiście próbuje się winą obarczać amerykański rząd (dużą ilość zegarków ze świecącą tarczą nabyły amerykańskie siły lotnicze – piloci potrzebowali ich podczas misji nocnych), podczas gdy jest to sprawka firm prywatnych, głównie Radium Dial Company i United States Radium Corporation.
Ta pierwsza była spółką-córką Standard Chemical Company, firmy, która opracowała pierwszą udaną komercyjną metodę otrzymywania radu i która dostarczyła 1 gram radu podarowany Marii Skłodowskiej-Curie podczas jej wizyty w USA w 1941 roku. 1 gram radu to ogromna ilość, nasza uczona zorganizowała potem dzięki niej Instytut Radowy w Warszawie. Choć Skłodowskiej rzeczywiście ten rad podarowano, to producent nie dostarczył go za darmo – zakupu dokonano za pieniądze zebrane wśród amerykańskiej polonii i milionerów.
Kolejnym pierwiastkiem w układzie okresowym jest aktyn. Jest to silnie radioaktywny oraz aktywny chemicznie pierwiastek występujący w rudach uranu i toru (izotopy ²²⁷Ac i ²²⁸Ac, emitujące promienie β i γ). Reaguje z wodą, zatem nie nadaje się do lizania, aczkolwiek powstające wtedy związki, tlenek aktynu(III) i wodorotlenek aktynu(III), są słabo rozpuszczalne w wodzie. Jednak kation Ac³⁺ jest bardzo silnie trujący; w eksperymentach prowadzonych na szczurach około ⅓ podanej soli aktynu trafiała do kości, a 50% do wątroby. Toksyczność aktynu jest porównywalna z toksycznością plutonu i ameryku.
Następne pierwiastki to już tzw. blok f – aktynowce, z których tylko pierwsze trzy występują w skorupie ziemskiej w istotnej ilości. Z tej trójki tor i uran już opisałem poprzednio, został protaktyn. Jest to jeden z najrzadszych pierwiastków na Ziemi, gdzie występuje głównie jako izotop 231 o czasie półtrwania prawie 33 tysiące lat. Jest to także reaktywny pierwiastek – łatwo reaguje z tlenem, parą wodną i kwasami nieorganicznymi. Uważa się go za silnie toksyczny, aczkolwiek bardzo niewielki ułamek połkniętego protaktynu jest przyswajany i dostaje się do krwiobiegu. Przyswojona ilość jest też dość szybko wydalana. Prawdopodobnie większym problemem jest radioaktywność tego pierwiastka – choć emituje cząstki α o niewielkiej przenikliwości, to przechodzi w aktyn, a z tym już nie ma żartów.
Mało trwałe, sztucznie wytworzone na Ziemi pierwiastki, takie jak promet, aktyn, protaktyn, neptun, pluton, ameryk, kiur, berkel, kaliforn i einstein prawdopodobnie występują we Wszechświecie, ale żyją zbyt krótko, abyśmy zdążyli je wykryć. Przynajmniej tak było dotychczas. Ostatnio stwierdzono bowiem, że mogą się znajdować w tzw. Gwieździe Przybylskiego. Ma ona astronomiczne oznaczenie HD 101065 i znajduje się około 356 lat świetlnych od nas. Jest widoczna na niebie w południowej części gwiazdozbioru Centaura (w Polsce praktycznie niewidoczny; należą do niego gwiazdy znajdujące się najbliżej Układu Słonecznego, o nazwach: Proxima oraz Alfa i Beta Centaura). Gwiazda Przybylskiego jest nietypowym obiektem odkrytym w 1961 roku przez polskiego astronoma Antoniego Przybylskiego, który większość życia spędził w Australii.
Jej skład, podobnie jak skład innych obiektów emitujących światło widzialne (plus ewentualnie promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone) ustalono na podstawie widma emisyjnego, czyli wykresu zależności natężenia światła od częstotliwości (długości fali). Na takim wykresie każdy pierwiastek daje charakterystyczny układ prążków – swoisty „odcisk palca” – można więc stwierdzić, które pierwiastki świecą. W ten sposób możemy ustalić skład chemiczny nawet bardzo odległych obiektów, trzeba się tylko upewnić, czy ich światło nie przechodzi po drodze przez międzygwiezdne obłoki gazowe, bo wtedy niektóre prążki mogą być „zjadane”, a jeśli taki obłok świeci, to także dodawane do widma.
5. No to lizać czy nie?
Podsumowując ten nieszczęsny obrazek, mogę stwierdzić, że jest on błędny z samego założenia. W rzeczywistości powinien zawierać tylko dwa kolory: zielony dla „można” (mniejszość), czerwony dla „lepiej nie, nie lub absolutnie nie”. Dla urozmaicenia poniżej część czerwonych zmieniłem na niebieski: „nie zdążysz”. Do tej grupy zaliczyłem arbitralnie wszystkie pierwiastki wymagające udania się do jakiegoś ośrodka badań jądrowych, w którym można by je wytworzyć na poczekaniu w celu polizania.
DISCLAIMER: PROSZĘ NIE TRAKTOWAĆ TEGO JAKO WYTYCZNYCH ANI ZACHĘTY! Dla uspokojenia mojego sumienia asekurancka i uproszczona wersja:
Podsumowując to wszystko, mogę stwierdzić, że sam pomysł – choć zapewne stworzony i opublikowany w dobrych intencjach spopularyzowania chemicznej wiedzy – plasuje się niebezpiecznie blisko idiotycznych internetowych wyzwań. Jestem przekonany, że niektórzy ludzie, zwłaszcza ci, co słabo uważali na chemii w szkole, bo wydawała się im nudna i trudna, mogą go tak potraktować: jako coś, co po sfilmowaniu i wrzuceniu na Facebooka czy innego Tik-Toka przyniesie im „splendor” i „sławę”. Zapewne nie zrobią sobie specjalnie dużej krzywdy, bo toksyczne pierwiastki wcale nie są powszechnie dostępne. Wystarczy jednak, że świsną coś ze szkolnego laboratorium (niby nie powinno tam być niebezpiecznych substancji, jednak sód zapewne się znajdzie) albo uznają, że skoro nie mają pierwiastka, to zastąpią go czymś innymi, jakimś jego związkiem. A to się może bardzo źle skończyć, bo jak wielokrotnie tu pisałem, pierwiastek nieszkodliwy w postaci elementarnej (czyli jako „sam” pierwiastek) może mieć silnie toksyczne właściwości jako pierwiastek w związku chemicznym. Wystarczy zresztą wodorotlenek sodu, który w postaci granulek albo silnie stężonego roztworu znajdziemy wśród domowych środków czystości. Dlatego ostateczny wniosek brzmi: NIE RÓBCIE TEGO! Nie tylko dlatego, że to potencjalnie niebezpieczne, ale też dlatego, że to po prostu nie ma sensu.
[Źródła: podręczniki chemiczne, Wikipedia, https://geekweek.interia.pl/astronomia/news-obok-gwiazdy-przybylskiego-moze-istniec-zaawansowana-obca-cy,nId,7624165#utm_source=paste&utm_medium=paste&utm_campaign=chrome]