Print Friendly

Elementa: Liv, död och rikedom

Av Sten Niklasson | 31 augusti 2018



Bakom upptäckterna av grundämnena döljer sig många fascinerande historier. Sten Niklasson berättar om livsfarliga, livgivande och förmögenhetsskapande atomer i sista delen av sin serie om spelen bakom det periodiska systemet.

Få ämnen har så ofta gäckat forskarna och lett till så många vetenskapliga misstag som nummer 43. I den tomma ruta Mendelejev lämnade mellan nummer 42 och 44 placerade optimistiska kemister länge en rad ”nya” ämnen, som efter närmare analys visade sig vara sådana som antingen redan upptäckts, eller som långt senare skulle komma att bekräftas. En av forskarna, japanen Masataka Ogawa, döpte 1909 ”sitt” nummer 43 till nipponium efter sitt hemland, men tvangs senare med skam erkänna att han haft fel. Först en bit in på 2000-talet fann man att den då sedan länge avlidne Ogawa faktiskt upptäckt ett nytt grundämne, men inte nummer 43 utan nummer 75, Re, rhenium.

1937 lyckades Segré och hans kollega Carlo Perrier äntligen isolera det undflyende grundämnet 43. Anledningen till att ämnet varit så oåtkomligt, var att praktiskt taget alla dess atomer på grund av radioaktivitet omvandlats till det vanliga ämnet nummer 42 Mo, molybden. Nummer 43 förekommer bara i naturen som ytterst små mängder i uranmalm. Segré fick vid ett besök i USA veta att hans amerikanska kollegor hade byggt en partikelaccelerator som kallades cyklotron och innehöll konstruktionsdelar av molybden. Han utbad sig några skrotade molybdenbitar som varit föremål för stark bestrålning och fann där spår av nummer 43. Detta grundämne gavs det passande namnet Tc, technetium.

Några av grundämnena i det periodiska systemet har fått ett välförtjänt rykte som dödligt giftiga. Förutom arsenik, som redan nämnts, är nummer 81 Tl, thallium, ett av de biologiskt sett mest lömska på grund av sin förmåga att förställa sig till andra mindre farliga ämnen och i ”förklädnad” invadera levande celler, där det löser upp aminosyrebindningarna i proteinerna och skapar förstörelse och död. Dess namn kommer från grekiskans thallos som betyder grönt skott (efter ämnets typiskt gröna spektrallinjer).

Ett annat otäckt ämne är nummer 84 Po, polonium, som upptäcktes av Marie Curie och gavs namn efter hennes hemland Polen. Ämnet är mycket sällsynt och förekommer i uranmalm. Det har 33 isotoper, kännetecknade av intensiv strålning och korta halveringstider. Bara små mängder utvinns varje år, merparten i Ryssland.

Få människor utanför kretsen av experter hade hört talas om detta ämne, när media i november 2006 rapporterade att en avhoppad KGB-agent vid namn Alexander Litvinenko avlidit på ett sjukhus i London efter att ha blivit förgiftad av poloniumspetsat te på en restaurang. Misstankarna riktades snabbt mot Litvinenkos före detta arbetsgivare i Sovjetunionen, som antogs ha haft motiv för dådet och dessutom tillgång till ämnet. I sovjetiska laboratorier producerades poloniumisotoper för användning som värmekälla i rymdfarkoster och som tändmedel i vissa typer av atomvapen.

Polonium är ca 250 000 ggr giftigare än vätecyanid. Ett gram Po210 skulle teoretiskt räcka för att förgifta 20 miljoner människor, av vilka ca hälften skulle dö. I praktiken är den dödliga dosen marginellt högre, eftersom ämnets halveringstid gör att den farliga radioaktiviteten sprids ut över några veckor. Isotoperna Po214 och Po218 är för övrigt ansvariga för merparten av de dödsfall i lungcancer som orsakas av sönderfallet av radon i inomhusluft.

Ett annat beryktat fall av poloniumförgiftning gäller Palestinska PLOs ledare Yassir Arafat som avled 2004. I juli 2012 upptäcktes onormalt höga koncentrationer av Po210 i Arafats personliga tillhörigheter. Kroppen grävdes upp, och prover sändes för analys till flera laboratorier. Några tillförlitliga resultat har inte tillkännagivits. Åtskilliga rykten går ut på att Israel låg bakom dödsfallet.

Under perioden 1957-1969 avled fysikprofessorn Dror Sadeh samt flera av hans medarbetare på Weissmaninstitutet i Israel till följd av poloniumstrålning under arbetet med att framställa en israelisk atombomb. Den israeliska säkerhetstjänsten sekretessbelade händelserna och institutet förseglades.

Längre tillbaka i tiden drabbades Marie Curies dotter Irène Joliot-Curie, som valde samma vetenskapliga bana som sin mor, av poloniumförgiftning. Efter att ha bestrålat aluminiumfolie med alfapartiklar, upptäckte Irène och hennes man Frédéric att det under aluminiums förvandling till kisel skapats en radioaktiv fosforisotop. Parets metod att göra icke-radioaktiva ämnen aktiva genom att bestråla dem med partiklar gav dem nobelpris 1935. Men experimenten innebar olyckligtvis användning av polonium. 1946 skedde en explosion som spred det ultragiftiga ämnet i laboratoriet. Efter att ha inandats de farliga ångorna utvecklade Irène, precis som sin mor, en allvarlig blodsjukdom och avled 1956.

Också normalt harmlösa ämnen kan under vissa förhållanden leda till svåra hälsoproblem. Ett sådant ämne är nummer 4 Be, beryllium, som vi känner som ädelsten i varianterna smaragd och akvamarin, men som i pulverform vid inandning kan orsaka allvarliga lungskador En som fick erfara detta var atomforskaren Enrico Fermi, som 1942 först av alla startade (och lyckligtvis stoppade!) den första nukleära kedjereaktionen i sitt laboratorium under en idrottsarena i Chicago. Fermi hade som ung utnyttjat pulveriserat beryllium i sina experiment med uran. Beryllium är nämligen en utmärkt infångare av neutroner och kan därför användas för att bromsa kärnreaktioner. Efter att ha inandats berylliumdamm i samband med sina experiment, drabbades Fermi av omfattande vävnadsskador i lungorna. Kopplad vid en syretub, dog han av cancer 1954 bara femtiotre år gammal.

I rättvisans namn bör nämnas att ett antal grundämnen har positiva medicinska tillämpningar. Också giftiga ämnen har kommit till användning som välsignelsebringande läkemedel. Så ingick till exempel deckarförfattarnas favoritgift arsenik i läkemedlet salvarsan, som ända fram till penicillinets dagar utgjorde botemedel mot syfilis.

Ända sedan antiken har man känt till att nummer 47 Ag, silver, och 29 Cu, koppar, har antiseptisk verkan. Att välbeställt folk förr åt på silvertallrikar hade kanske inte bara att göra med metallens skönhet eller förmögenhetsvärde. I nybyggarnas vagnar under kolonisationen av den amerikanska västern fraktades ofta mjölk i krus, i vilka man lagt ett silvermynt för att uppskjuta förstörelsen av innehållet.

Vattenledningar av kopparrör är vanliga i våra hus, eftersom mikrober som passerar i sådana ledningar kan absorbera kopparatomer som förstör deras ämnesomsättning så att de dör efter en stund.

1880 upptäcktes grundämnet nummer 64 Gd, gadolinium, i en fältspatgruva i Ytterby på Resarö norr om Stockholm. Detta ämne ansågs sakna praktiskt värde, ända tills några forskare kom på att det kännetecknas av ett flertal ”fria” elektroner. Detta innebär bland annat att gadolinium kan magnetiseras starkare än flertalet andra grundämnen. Den egenskapen kommer väl till pass i magnetresonanstomografi, som används för att upptäcka tumörer och andra svårbestämbara sjukdomar. Enkelt uttryckt ökar gadolinium kontrasten mellan tumörerna och annan vävnad. Det hävdas att gadolinium dessutom bör kunna användas för att angripa tumörer. Ämnets fria elektroner medger det nämligen att absorbera neutroner, vilket resulterar i radioaktivitet som förstör cellvävnad. Det ännu inte helt lösta problemet är att förmå enbart elaka tumörceller att ta till sig gadoliniumatomer.

Också nummer 79 Au, guld, sägs kunna vara ett verksamt medel mot cancer. Guld har egenskapen att absorbera infrarött ljus och kan i den processen bli extremt varmt. Experiment har visat att guldpläterade partiklar som införs i tumörceller kan förmås att bränna sönder tumören.

Guld är omgivet av myter. Vem har inte hört talas om Midas, som på 700-talet f. Kr. påstås ha upplåtit sitt hus åt en berusad satyr och som belöning fick den sällsamma förmågan att allt han rörde blev till guld – till hans förskräckelse också den dotter han omfamnade, liksom den mat han förde till sin mun? Och vem har inte läst om El Dorado i Sydamerika med härskaren som badade i guld?

Många giriga och äventyrslystna människor har lockats att fresta lyckan vid rapporterade guldfyndigheter, men efter månaders slit i oländiga trakter tvingats inse att de guldglänsande stycken de hackat fram inte var guld utan vanlig pyrit (järndisulfid – i folkmun kallad ”kattguld”). Men några av dem hade en närmast mirakulös tur.

1893 tappade irländaren Patrick Hannans häst en sko i västra Australiens halvöken. När Hannan och hans två reskamrater letade efter skon, hittade de massivt guld i klimpar på markytan. På ett par dagar hade de samlat ihop fyra kilo rent guld utan att behöva ta ett spadtag.

Det dröjde inte länge förrän fyndet blev känt. Snart flockades mängder av lycksökare i det heta och torra området. Efterhand sköt bostadsskjul, barer och bordeller upp som svampar i jorden runt det som kallades Hannan´s Find, men senare skulle döpas till Kalgoorlie och utvecklas till världens största guldgruveområde. Byggmaterial till den växande staden fanns i överflöd på de snabbt växande varparna med skrotsten.

Guldletarna trodde sig veta att guld inte förenar sig med andra ämnen, och att klargula flagor, klimpar och ådror som hade mindre hårdhet än pyrit därför måste vara rent guld. Vad de inte visste var att grundämnet nummer 52 Te, tellurium, kan slå sig samman med guld och bilda en serie ovanliga mineral med namn som krennerit, petzit och calaverit. Just i det område där Hannan gjort sitt fynd hade stora mängder grågul calaverit hittats. Den ansågs värdelös och den calaveritförande bergarten skräddes därför bort för att användas som byggnadsmaterial.

Antalet guldgrävare blev till slut så stort och gruvschakten så många, att guldet blev allt mera svåråtkomligt och den nödvändiga utrustningen allt dyrare. Tre år efter Hannans spektakulära fynd nåddes emellertid guldletarna av ett oväntat besked. Geologer berättade att calaveritförande berg kunde innehålla så mycket som 150 gram guld per ton. Ren calaverit består till 45% av guld. Guldet i calaveriten kunde dessutom lösas ut vid relativt låg temperatur, vilket gjorde utvinningen lätt. Den nya kunskapen ledde till ett frenetiskt rotande i varphögarna efter calaverit. När högarna var grundligt genomsökta, gav sig gruvfolket på de många hus och vägar som byggts av sten som innehöll cavalerit. En stor del av staden revs på detta sätt ner och återanvändes för guldutvinning.

Folk har i alla tider sparat sina tillgångar i ädla metaller. Ett skäl till dessa metallers popularitet är att det varit relativt lätt att framställa trovärdiga förfalskningar av papperspengar. Grundämnet nummer 63 Eu, europium, som tillhör gruppen lantanider, har emellertid förändrat situationen.

Europium förekommer i små mängder i vissa sällsynta jordartsmetaller. Det utvinns i några få gruvor i Kina, USA och Ryssland. Ämnet är fosforiserande, det vill säga har egenskapen att kunna lagra och gradvis avge ljus. Det är just denna märkvärdiga egenskap som gjort ämnet begärligt. Det används framför allt i lasertekniska och optoelektriska tillämpningar. Färgteveskärmar till exempel innehåller 0,5 – 1 gram europium, som ger röd färg.

Den läsare som råkar ha en eurosedel i sina gömmor, ser förmodligen inget särskilt konstigt med den, jämfört med sedlar i andra valutor. Den ser ut att lätt kunna förfalskas av någon med tillgång till en modern kopieringsapparat och rätt sorts papper. Men den äkta eurosedeln är tryckt med färg som innehåller i vanligt ljus osynligt europium, vilket gör den svår att kopiera. Om man placerar en sådan eurosedel under en speciell sorts laser, kommer pappret som sådant att få svart färg, medan kartan över Europa lyser grönt, byggnader och broar blir blåa, och ringen av stjärnor i EUs emblem strålar gult eller rött.

Vi svenskar har anledning att känna stolthet över det faktum att en fjärdedel av alla naturligt förekommande grundämnen på Jorden upptäckts av svenska kemister. Fynden av många vanliga ämnen som kisel, kväve, nickel, mangan, kobolt, selen och vanadin har ursprung i svenska kemisters arbete, men svenska forskare har också funnit sällsyntheter som thulium, holmium och skandium. Berömda svenska pionjärer som Carl Gustav Mosander, Jöns Jacob Berzelius och Carl Wilhelm Scheele har visserligen lånat sina namn till ett antal mineral, men inte fått ge namn åt något grundämne, vilket gett upphov till förståelig förtrytelse i svenska kemistkretsar.

Sten Niklasson är författare och tidigare generaldirektör

Här kan du läsa Elementa del 1 och del 2.

Comments are closed.

ANNONSER:

Axess

Pengar för ingenting

webshop_banner

Ladda ner E-boken om Liberalkonservatism