Періодична таблиця попереджає: елементи, які знаходяться під загрозою зникнення

      ЮНЕСКО оголосила 2019 рік Міжнародним роком періодичної таблиці, щоб відзначити 150-річчя цього феномену. У рамках урочистостей з цього приводу Європейське хімічне товариство опублікувало абсолютно нову версію періодичної таблиці. Вона була повністю перемальована так, щоб площа, зайнята кожним елементом, відображала її кількість по логарифмічній шкалі.

     Дивно розуміти, що все навколо нас складається лише з 90 будівельних блоків – природних хімічних елементів. Дмитро Менделєєв впорядкував 63 відомих на той час і опублікував свою першу версію того, що ми тепер визнаємо періодичною системою в 1869 році. У цьому році  закінчилася американська громадянська війна, Німеччина збиралася об’єднатися, Толстой написав “Війну і мир”, а Суецький канал був відкритий.

     На даний час існує 118 відомих елементів, але в природі зустрічаються лише 90. Решта – це в основному надважкі речовини, які були створені в лабораторіях в останні десятиліття шляхом ядерних реакцій, і швидко розпадаються на один або більше природних елементів.

     Місце, на якому кожен з цих природних елементів знаходиться в періодичній таблиці, відразу дозволяє нам дізнатися, як поводиться та чи інша речовина.

Червоний значить небезпека

     Кожна область нової таблиці має різний колір для позначення вразливості елементів. У більшості випадків елементи не втрачаються, але по мірі їх використання вони ніби розпорошуються та їх стає набагато складніше відновити. Червоний показує, що розпорошення зробить елементи набагато менш доступними через 100 років або навіть менше – це гелій (He), срібло (Ag), телур (Te), галій (Ga), германій (Ge), стронцій (Sr), ітрій (Y), цинк (Zn), індій (In), миш’як (As), гафній (Hf) і тантал (Ta).

     Наведемо кілька прикладів: гелій використовується для охолодження магнітів в МРТ-сканерах і для розбавлення кисню у балонах для дайвінгу. Незамінні та вкрай важливі стрижні в ядерних реакторах використовують гафній. Солі стронцію додаються до феєрверків і сигнальних ракет для отримання яскравих червоних кольорів. Ітрій є складовою частиною лінз камер, що робить їх ударостійкими та жароміцними. Він також використовується в лазерах і сплавах. Галій використовується для виготовлення якісних дзеркал, світлодіодів і сонячних батарей.

   Помаранчеві та жовті області на новій періодичній таблиці передбачають проблеми, викликані активним використанням цих елементів. Зелений означає, що елементів доступно багато – у тому числі кисню (O), водню (H), алюмінію (Al) і кальцію (Ca).

Чотири елементи – олово (Sn), тантал (Ta) вольфрам (W) і золото (Au) – пофарбовані в чорний колір, тому що вони часто є “конфліктними”; тобто видобуваються у шахтах, де ведуться війни за власність. Всі вони можуть видобуватися більш етичним шляхом, тому їх чорний колір має на меті нагадати, що виробники повинні ретельно простежувати їх походження. Це важливо для впевненості,  що при видобутку цих речовин не померли люди.

Нестача смартфонів

     З 90 елементів 31 мають символ смартфона – це значить, що всі вони містяться в цих пристроях. У них включені всі чотири “конфліктних” елементи та ще шість з прогнозованими термінами використання менш як 100 років.

    Розглянемо, наприклад, індій (In), який на таблиці пофарбований в червоний колір Кожен сенсорний екран містить прозорий провідний шар оксиду індію та олова. Індія досить багато, але він вже дуже розпорошений. Він є побічним продуктом виробництва цинку, але це джерело вичерпається протягом приблизно 20 років. Тоді ціна на індій почне швидко зростати – якщо ми не зробимо щось, щоб зберегти поточні запаси.

    Три основні можливості зробити це – замінити, переробити або використовувати менше. Вже зараз величезні зусилля спрямовуються на пошук альтернативних матеріалів, що базуються на тих елементах, яких вдосталь на Землі. Відновлення індію цілком можливе з використаних екранів, і це вже потроху відбувається. Але коли ми дивимося на Періодичну таблицю і критичну ситуацію із багатьма елементами, чи виправдовує це зміну телефону кожні два роки?

    На даний час понад 1 млн телефонів продається щомісяця тільки у Великобританії (10 млн у Європі, 12 млн у США). Багато з наших старих смартфонів відправляються до країн, що розвиваються, для повторного використання. Більшість з них в кінцевому підсумку потрапляють на звалища або ж відбуваються спроби видобути з них кілька елементів у жахливих умовах. Інші елементи залишаються невикористаними і саме так й відбувається їх розпорошування. Кількість телефонів, які ми купуємо, може бути значно зменшена, а разом з нею і попит на обмежені ресурси, такі як індій.

     Нова версія періодичної таблиці підкреслює, що ми повинні робити все можливе, щоб зберегти 90 дорогоцінних будівельних блоків, з яких складається наш дивовижно різноманітний світ. Якщо ми не почнемо сприймати ці проблеми серйозно, багато предметів і технологій, які ми зараз сприймаємо як належне, можуть стати реліквією буквально через кілька поколінь  або доступними лише для багатих людей.