Są ludzie, którzy kolekcjonują pierwiastki. Starają się zdobyć próbki możliwie jak największej liczby pierwiastków i umiesz-czają je w gablotach, poukładane w rzędach, tak jak w układzie okresowym (wyobraźcie sobie niebezpieczne, radioaktywne, nietrwałe pokemony). 30 ze 118 pierwiastków – takich jak hel, węgiel, glin i żelazo – można kupić w czystej formie. Kolejne kilkadziesiąt można odzyskać z różnych przedmiotów (niewielkie ilości ameryku znajdują się w wykrywaczach dymu). Jeszcze inne można zamówić przez internet. W sumie możliwe jest zdobycie próbek około 80 pierwiastków – lub 90, jeśli macie ochotę podjąć ryzyko związane z własnym zdrowiem, bezpieczeństwem i wpisem do policyjnej kartoteki. Pozostałe są zbyt radioaktywne lub nietrwałe, aby można było uzyskać więcej niż kilka atomów każdego z nich. Ale gdyby się jednak udało? Układ okresowy pierwiastków ma siedem rzędów. (W chwili gdy to czytacie, może już istnieć ósmy rząd. Jeśli zaś czytacie to w roku 2038, układ okresowy pierwiastków ma 10 rzędów, lecz wszelkie wzmianki lub dyskusje o nim są zakazane przez rządzące światem roboty.)

Dwa pierwsze rzędy ułożylibyśmy bez problemu. Trzeci rząd by nas spalił. Czwarty rząd zabiłby nas toksycznym dymem. Piąty rząd zrobiłby z nami wszystko to, co poprzednie, oraz podarowałby nam umiarkowaną dawkę promieniowania. Szósty rząd wybuchłby gwałtownie, niszcząc budynek. Pozostawiłby po sobie radioaktywną chmurę, toksyczny dym i pył. Nie budujcie siódmego rzędu!

Zacznijmy od góry. Pierwszy rząd jest prosty, nawet nudny. Sześcian z wodoru uniósłby się do góry jak balon bez powłoki i rozproszył.

Drugi rząd jest bardziej skomplikowany.

Lit natychmiast by zmatowiał. Beryl jest dość toksyczny, trzeba z nim postępować ostrożnie i nie dopuścić do rozpylenia go w powietrzu. Tlen i azot krążyłyby w powietrzu, powoli się rozpraszając. (Przy założeniu, że pierwiastki te występowałyby w formie dwuatomowej, np. O2 i N2. Jeśli jednak sześcian byłby zbudowany z pojedynczych atomów, natychmiast połączyłyby się one ze sobą, osiągając temperaturę tysięcy stopni.) Neon odpłynąłby w siną dal. Bladożółty gaz fluor rozprzestrzeniłby się i osiadł na powierzchni ziemi. Fluor jest najbardziej reaktywnym i żrącym pierwiastkiem układu okresowego. Prawie każda substancja poddana działaniu czystego fluoru zajęłaby się ogniem.

Rozmawiałem o takim scenariuszu z chemikiem organicznym Derekiem Lowe’em (autorem bloga „In the Pipeline”, poświęconego badaniom nad lekami). Jego zdaniem fluor nie wszedłby w reakcję z neonem i „zaobserwowalibyśmy rodzaj zbrojnego rozejmu z chlorem, ale jeżeli chodzi o pozostałe pierwiastki, to lepiej nie mówić”. Gdyby fluor się rozprzestrzenił, narobiłby problemów nawet w dalszych rzędach, gdyby zaś zetknął się z jakąkolwiek wilgocią, powstałby żrący kwas fluorowodorowy.

Nawet śladowa ilość fluoru wciągnięta z powietrzem do wnętrza ciała poważnie uszkodziłaby lub zniszczyła nasz nos, płuca, usta, oczy i w końcu całą resztę. Nie obylibyśmy się bez maski gazowej. Należy pamiętać, że fluor przeżarłby większość materiałów, z jakich zrobione są maski, trzeba by je więc najpierw przetestować. Dobrej zabawy!

A teraz przejdźmy do trzeciego rzędu.

Tutaj największym awanturnikiem jest fosfor. Czysty fosfor występuje w kilku postaciach. Fosfor czerwony jest w miarę bezpieczny. Fosfor biały ulega spontanicznemu zapłonowi w kontakcie z powietrzem, płonie gorącym, trudnym do ugaszenia płomieniem i jest bardzo toksyczny (ta jego właściwość wykorzystywana jest w budzących kontrowersje pociskach zapalających). Siarka w normalnych warunkach nie stwarzałaby żadnych problemów, najwyżej brzydko by pachniała.

Nasza siarka upchnięta jest jednak między zapalającym fosforem po lewej... a fluorem i chlorem po prawej stronie. Podobnie jak wiele innych substancji, siarka wystawiona na działanie czystego gazu fluorowego szybko się zapala.

 

Obojętny chemicznie argon jest cięższy od powietrza, rozprzestrzeniłby się więc i osiadł na powierzchni ziemi. Ale nie martwmy się argonem, mamy większe problemy. W wyniku reakcji spalania powstałoby mnóstwo paskudnych substancji, takich jak heksafluorek siarki. Gdybyśmy przeprowadzali ten eksperyment w jakimś pomieszczeniu, zatrulibyśmy się toksycznym dymem, a cały budynek mógłby stanąć w płomieniach. A to dopiero trzeci rząd. Dalej, do czwartego!

„Arsen” – to brzmi przerażająco. Istnieje ku temu dobry powód: ten pierwiastek jest toksyczny dla praktycznie wszystkich złożonych form życia. Czasami panika, jaką odczuwamy w obliczu groźnych substancji chemicznych, jest nieproporcjonalna do realnego zagrożenia; śladowe ilości arsenu znajdują się w naszym pożywieniu oraz w wodzie i nikomu to nie szkodzi. To jednak nie ten przypadek. Zapalający się fosfor (teraz znajdujący się w towarzystwie łatwo zapalającego się potasu, równie podatnego na spontaniczny samozapłon) może doprowadzić do zapalenia się arsenu i uwolnienia dużych ilości trójtlenku arsenu. Substancja ta jest dość toksyczna, nie wdychajcie jej.

Czwarty rząd wytwarza także paskudny smród. Selen i brom weszłyby w gwałtowną reakcję, a Lowe mówi, że palący się selen „może zamienić zapach siarki w woń perfum Chanel”.

Gdyby glin przetrwał działanie ognia, stałoby się z nim coś bardzo dziwnego.

Topiący się gal, znajdujący się pod glinem, nasączyłby go, zaburzając jego strukturę i zmieniając go w coś równie miękkiego i słabego jak mokry papier.

Paląca się siarka zalałaby brom, który w temperaturze pokojowej jest cieczą. Tę cechę posiada jeszcze tylko jeden pierwiastek – rtęć. Poza tym jest to wyjątkowe paskudztwo. Nie sposób policzyć różnych toksycznych związków, które wydzieliłyby się na tym etapie spalania. Jeśli jednak podczas przeprowadzania tego eksperymentu znajdowalibyśmy się w bezpiecznej odległości, to może udałoby się nam przeżyć.

Piąty rząd zawiera coś interesującego: technet-99. To nasza pierwsza radioaktywna cegła. Technet jest pierwiastkiem o najniższej liczbie atomowej spośród tych, które nie posiadają stabilnych izotopów. Dawka promieniowania otrzymana z sześcianu tego metalu objętości jednego litra byłaby spora, ale nie śmiertelna. Gdybyśmy przez cały dzień nosili kapelusz wykonany z tego pierwiastka lub wdychali go w formie pyłu, z pewnością byśmy nie przeżyli.

Jeśli nie liczyć technetu, piąty rząd byłby podobny do czwartego. Marsz do szóstego rzędu! Niezależnie od tego, jak bardzo będziemy uważać, szósty rząd z pewnością nas zabije.

 

Szósty rząd układu okresowego zawiera kilka radioaktywnych pierwiastków, między innymi promet, polon (w 2006 roku polonu-210 użyto do zamordowania byłego oficera KGB Aleksandra Litwinienki), astat i radon. Astat jest tym złym (radon jest tym dobrym).

Nie wiemy, jak wygląda, ponieważ – jak to ujął Lowe – „to coś po prostu nie chce istnieć”. Astat jest tak radioaktywny (z okresem połowicznego rozpadu liczonym w godzinach), że każdy większy kawałek tego pierwiastka wyparowałby pod wpływem własnego ciepła. Chemicy podejrzewają, że ma doskonale czarną powierzchnię, ale nie wiadomo, jak jest naprawdę. Krótko mówiąc, nasz sześcian zawierałby więcej astatu, niż kiedykolwiek udało się zsyntetyzować. Celowo używam zwrotu „krótko mówiąc”, ponieważ zamieniłby się on błyskawicznie w kolumnę przegrzanego gazu. Samo ciepło spowodowałoby oparzenia trzeciego stopnia u wszystkich osób znajdujących się w pobliżu, a cały budynek zostałby zniszczony. Chmura gorącego gazu uniosłaby się szybko, wydzielając przy tym ciepło i promieniowanie.

Eksplozja byłaby w sam raz taka, żeby zapewnić maksymalnie dużo papierkowej roboty dla całego naszego laboratorium. Gdyby była mniejsza, pewnie poradzilibyśmy sobie sami. Gdyby natomiast eksplozja była potężniejsza, w całym mieście nie znalazłby się nikt, komu można by zlecić tę papierkową robotę. Z chmury sypałby się pył i spadałyby różne odłamki pokryte astatem, polonem oraz innymi radioaktywnymi substancjami, a cała okolica po stronie zawietrznej nie nadawałaby się do zamieszkania. Poziom promieniowania byłby niewiarygodnie wysoki. Mrugnięcie powieką zajmuje kilkaset milisekund i w tak krótkim czasie otrzymalibyśmy śmiertelną dawkę promieniowania. Przyczyną śmierci byłoby coś, co można nazwać „ekstremalnie ostrym napromieniowaniem”.

Siódmy rząd byłby o wiele gorszy.

W najniższym rzędzie układu okresowego upchnięto całą gromadę dziwnych pierwiastków zwanych transuranowcami. Przez długi czas wiele z nich miało nazwy zastępcze, jak na przykład „unununium”, ale stopniowo przyznawane im są nazwy stałe. Jednak nie ma co się spieszyć, ponieważ większość z tych pierwiastków jest tak niestała, że mogą powstawać tylko w akceleratorach cząstek i nie istnieją dłużej niż kilka minut. Jeśli mamy 100 tys. atomów liwermoru (pierwiastek 116), to po sekundzie zostanie nam jeden – a kilkaset milisekund później tego ostatniego też już nie będzie.

Pechowo dla naszego projektu transuranowce nie znikają spokojnie, lecz ulegają rozpadowi radioaktywnemu, przy czym większość z nich rozpada się na substancje, które również ulegają rozpadowi. Sześcian jakiegokolwiek pierwiastka rozpadłby się zatem w kilka sekund, uwalniając potężną ilość energii. W rezultacie nie mielibyśmy do czynienia z czymś podobnym do eksplozji jądrowej – to byłaby eksplozja jądrowa. Jednak w odróżnieniu od bomby atomowej nie wystąpiłaby reakcja łańcuchowa, tylko zwykła reakcja. Wszystko stałoby się w jednej chwili.

Strumień energii natychmiast zamieniłby nas i całą resztę układu okresowego pierwiastków w plazmę. Wybuch przypominałby eksplozję jądrową średniej wielkości, jednak opad radioaktywny byłby o wiele, wiele gorszy – istna mieszanka wszystkich pierwiastków układu okresowego, zmieniających się w co się da i to najszybciej, jak to możliwe.

Nad miastem wzniósłby się grzyb atomowy. Wierzchołek tej chmury, napędzany własnym ciepłem, dotarłby do stratosfery. Gdybyśmy znajdowali się na obszarze zamieszkanym, początkowa liczba ofiar wybuchu byłaby szokująca, lecz o wiele gorsze skutki miałoby długotrwałe skażenie terenu spowodowane opadem radioaktywnym. Opad ten nie byłby zwykłym, banalnym opadem radioaktywnym (takim, obok którego przechodzimy obojętnie) – wyglądałoby to tak, jakby bomba jądrowa eksplodowała bez końca. Składniki opadu zostałyby rozniesione po całej Ziemi, a spowodowana tym aktywność promieniotwórcza byłaby tysiące razy większa niż po katastrofie w Czarnobylu. Ogromne obszary zostałyby spustoszone, a ich gruntowne oczyszczanie trwałoby całe stulecia.

Kolekcjonowanie różnych rzeczy daje z pewnością wiele radości, lecz jeśli chodzi o pierwiastki chemiczne, lepiej NIE posiadać ich wszystkich.

 


• DLA GŁODNYCH WIEDZY:

» Prezentowany przez nas fragment (skróty od redakcji) pochodzi z książki „What if? A co gdyby? Naukowe odpowiedzi na absurdalne i hipotetyczne pytania” autorstwa Randalla Munroe. Polskie wydanie ukaże się wkrótce nakładem wydawnictwa Czarna Owca. Więcej informacji: http://www.czarnaowca.pl.