Napozz Holddal – és fedezz fel egy új elemet!
Vitatható elnevezésének eredete szerint több csoportba is besorolható. Cikkünkben napfény derül arra is, miért hívják a tanulókat nebulóknak. He-he.
A kiváló francia csillagász, Pierre-Jules-César Janssen az 1868-as évre egy indiai expedíciót szervezett. A célja többek közt az volt, hogy – egyébként a világon az elsőként – úgy tanulmányozzon egy, akkor éppen Indiából látható teljes napfogyatkozást, hogy ahhoz spektroszkópot is használ, tehát színeire bontva vizsgálhatja a Nap „légkörét”, a kromoszférát.
(Forrás: Wikimedia)
Hélium He
Fontos tudományos megfigyelései között szerepelt egy érdekes apróság is: a színképben talált egy sárga vonalat, amely ugyan nagyon közel, de nem pontosan ott volt, ahol a nátrium akkoriban már jól ismert két sárga színképvonala. (Mellesleg a nátrium jellegzetes sárgáját bármelyikünk láthatja: tessék csak egy csipetnyi konyhasót – azaz nátrium-kloridot – szórni az égő gázrózsa tüzébe: a gáz kékes lángját rögtön átfestenyezi a nátrium fölragyogó mélysárgája.) Ugyanebben az évben az angol Sir Norman Lockyer is észrevette ezt a „rosszul elhelyezett” narancsos színképvonalat és rögtön „kapcsolt” is. Azt feltételezte, hogy ez a vonal egy új, a Földünkön ismeretlen, csak a Napban meglévő elem spektroszkópiai „ujjlenyomata”. A kémikus Sir Edward Franklanddal meghányva-vetve a dolgot, közzé is tették: új anyagot fedeztek föl! Rögvest nevet is ajánlottak az elemnek: a görög Ήλιος [héliosz] napistenre gondolva a hélium nevet javasolták. Később, 1895-ben Sir William Ramsay és tőle függetlenül a svéd Nils Langlet és Theodor Cleve a Földön is megtalálták az elemet, bizonyos ásványok zárványféleségeiként. Szinte sorsszerű, hogy Ramsay épp egy clevit nevű ásványban talált héliumot: ezt az ásványt a már említett Theodor Cleve-ről neveztek el…
Egyébként az egyik, a Severus dinasztiából való római császár (név szerint: Imperator Caesar Marcus Aurelius Antoninus Augustus Varius Avitus Bassianus Severus) is a napistenre gondolt, amikor szerényen fölvette a Heliogabalus (sokszor Elagabalus formában írt) nevet.
Joggal merülhet föl a kérdés, hogy ha a hélium a görög napistenség után kapta a nevét, akkor mit keres itt, az égitestekről nevezett elemek között: hiszen így a már egy korábbi cikkünkben áttekintett, mitikus-mesei nevezetű elemcsoportban van a helye! Ám a helyzet nem ilyen egyszerű. Ha megpróbálunk utánajárni a szakirodalomban a hélium névtörténetének, azt találjuk, hogy valóban: szinte minden munka a napistenre utal a hélium „névörökséghagyójaként”. Csakhogy a valóságban Lockyer eredeti megfogalmazásában csak pusztán a Ήλιος szó szerepel, amely egyformán jelentheti magát a Napot, illetve a napistenséget is, viszont a szöveg nem utal arra, hogy az egyik vagy a másik jelentésen alapul-e a névjavaslat! Nem tudjuk, és valószínűleg már soha nem is fogjuk biztosan megtudni, hogy mire is gondolt a tudós…
Sokan (köztük Mary Elvira Weeks, aki sok elemnómenklatúrai kérdést feszegetett a hatvanas években) fölvetették a héliummal kapcsolatosan, hogy elnevezése helytelen, mivel az „-ium” végződés a szokás szerint a fémek neveit illeti – ám ez a nemesgáz ezen a néven vált ismertté, és meg is maradt héliumnak. (Ezekkel az általános nevezéktani elvekkel, szokásokkal és szabályokkal még feltétlen érdemes lesz foglalkoznunk!)
És hogy miért foglalkoztunk ennyit a hélium fölfedezésének és nevének históriával? Azért, mert jól látszik, hogy milyen nehéz olykor az elemeket a névadási mód szerint csoportosítani. Mi ugyan ezt a rendet próbáljuk követni, de azért látható, hogy a hélium például nemcsak az égitestekről nevet kapók sorába, hanem (mondjuk a napistenséges mitikus kör kérdését rendezve) talán a szín alapján megnevezett elemek – ez utóbbiakról külön két írásunkban is volt szó – közé is besorolható lehetne, hiszen a hidrogénügyben is fontos szerepe volt a spektroszkópiának.
A hélium fölfedezte után Carl Runge és Louis Paschen a spektrumvonalak további elemzésére támaszkodva azt állították, hogy a hélium nem is egyszerűen egy elem, hanem két gáz keveréke: az orthohelium az egyik és a parahelium a másik – mert büszkeségtől fűtve rögtön nevet is óhajtottak adni felfedezettjeiknek. Sőt, később módosítottak is a dolgon: azt javasolták, hogy a második gáz asterium legyen, a görög asztrosz, azaz ’csillag, csillagos’ szó után. Nos, mi már nem tanultunk az iskolában az asztroszról: Ramsay és egy Travers nevű fizikus hamar bebizonyította ugyanis, hogy csak tévedés történt.
Később a spektroszkópiai elemzéseket a távolibb csillagokra, csillagködökre (szakszóval nebula) is kiterjesztették, és a csillagászok nagy szorgalommal „fedezték föl” az újabb és újabb elemeket, kémiai szaklapokban is publikálva róluk. Születtek is a jobbnál-jobb elemnevek, mint a coronium, azaz ’korona’, értsd: ’légkör’; a geocoronium, azaz ’Föld-korona’, a nebulium, a ’köd’ (itt:’csillagköd’) alapján vagy az archonium, az ’ős, ősi” jelentésre utalva. (Érdekesség, hogy a magyarunkban használt nebuló szavunk is a ’köd’ jelentésre megy vissza: aki még csak tanul, annak a szelleme még „ködös”...)
A kémikusok és fizikusok, válaszul a csillagászok tevékenységére, imponáló elszántsággal bizonyították újból és újból, hogy a szokatlan spektrális vonalak nem titokzatos elemekhez kötődnek, hanem a már régebbről ismert elemek fénylenyomatai, és a színképek furcsaságai mögött csak a csillagokban uralkodó különleges fizikai körülmények állnak. (Például kimutatható, hogy a hélium jellegzetes spektrális vonalainak pontos helyzete függ a gáz nyomásától. De gondoljunk arra is, hogy a Nap forró felszíne mintegy hatezer fokos, a gázok az ún. plazmaállapotban vannak. A fizikus ilyenkor a Saha-egyenletként emlegetett híres összefüggés segítségével vizsgálja, hogy miként függ egy meghatározott elektron viselkedése valamely meghatározott magas hőmérsékleten – márpedig egy atom fénykibocsátása épp az elektronjainak az energiaszint-változásaiból következik. Pieter Zeeman holland fizikus 1896-os felfedezése szerint a színképvonalak a mágneses térben három komponensre hasadnak fel: márpedig a csillagoknak, így a Napnak is, hasonlóan Földünkhöz, van mágneses tere – nem is akármilyen erősségű és szerkezetű!
Érdekességképp még azt is megjegyezzük, hogy a hélium maradt az egyetlen olyan elem, amelyet a Földön kívül fedeztek föl!
(Forrás: Wikimedia commons)
Irodalom
Elméleti asztrofizika, egyetemi jegyzet, 1988.
Vlaszov, L., Trifonov, D.: 107 Stories About Chemistry, 1970.
International Union of Pure and Applied Chemistry. Nomenclature of Inorganic Chemistry, Definitive Rules, 2nd ed., Butterworths: London, 1971.
Jensen, K. A. Dansk kemi, 1985, 5, 149–157.
Crosland, M. P. Historical Studies in the Language of Chemistry; Dover: New York, 1978.
M. Prinz et al. (editors): Simon and Schuster's Guide to Rocks and Minerals, 1978, New York, Simon & Schuster
Ball, D. W.: J. Chem. Educ., 1985, 62, 787–788.
Bates, R.: Geology of the Industrial Rocks and Minerals, New York