Τρίτη, 4 Απριλίου 2017

Θούλιο: με 15.000 προσπάθειες

Θούλιο: με 15.000 προσπάθειες

Θούλιο: με 15.000 προσπάθειες

Το όνομά του είναι ελληνικό αλλά η προέλευσή του όχι. Θα το βρούμε σε λάμπες λευκού φωτός, σε λέιζερ ιατρικής χρήσης και άλλες συσκευές θεραπευτικής καινοτομίας
Η Θούλη, η χώρα των Υπερβορείων στην ελληνική γλώσσα, ήταν εκείνη που έδωσε την έμπνευση για το όνομα του θουλίου


  Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο θούλιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μας ταξιδεύει και σε μια άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.
Βίος και πολιτεία

Πρόκειται για στοιχείο που ζει στη σκιά των περισσοτέρων άλλων στον περιοδικό πίνακα. Με αφορμή το θούλιο όμως μπορείς να θυμηθείς την ιστορία ενός ερευνητή που έζησε σχετικά λίγα χρόνια αλλά υπήρξε υπόδειγμα στον χώρο της επιστήμης του.
Ο Τσαρλς Τζέιμς γεννήθηκε στην Αγγλία στις 27 Απριλίου 1880. Εμεινε ορφανός μόλις στα έξι του χρόνια, αλλά του έμειναν τα βιβλία Χημείας που του άφησε ο πατέρας του. Τα διάβασε με πολύ ενδιαφέρον και στα δεκαπέντε του έστηνε δικά του πειράματα, ενώ σκάρωνε και κάτι μικρές βόμβες. Είχε όμως το θάρρος να στέλνει και ερωτήσεις συχνά πυκνά στους μεγάλους χημικούς της εποχής του. Δύο γνωστά ονόματα τότε ήταν ο σερ Ουίλιαμ Κρουκς και ο σερ Ουίλιαμ Ράμσεϊ, ο οποίος τιμήθηκε μεταξύ άλλων και με το βραβείο Νομπέλ Χημείας. Η μητέρα του αντιδρούσε στην έλξη του για τη Χημεία και με πολύ κόπο την κατάφερε το 1899 να τον αφήσει να ξεκινήσει σπουδές Χημείας κοντά στον Ράμσεϊ. Τελείωσε το 1906 και βρέθηκε ξαφνικά στις Ηνωμένες Πολιτείες σε ένα σχετικά καινούργιο, άσημο και πολύ μικρό πανεπιστήμιο στο Νιου Χαμσάιρ. Ρομαντικός, λάτρης των μυστηρίων, του αγνώστου, του σπάνιου, της φύσης, των φυτών και των εντόμων, ασχολήθηκε όχι απροσδόκητα με τις σπάνιες γαίες στη Χημεία. Διάβαζε ταξιδιωτικούς οδηγούς, είχε υπέροχο ανθόκηπο, 14 κυψέλες μελισσών και στο Πανεπιστήμιο τον αποκαλούσαν King. Αν και «βασιλιάς» όμως, εργαζόταν επίμονα, σκληρά, πολλές ώρες και δεν έφευγε από το εργαστήριο πριν από τις 12 το βράδυ. Ηταν ηγετικός, χαμηλών τόνων, έβαζε το όνομα των φοιτητών του στις εργασίες πριν από το δικό του, ήταν χιουμορίστας αλλά και τελειομανής, φθάνοντας να φυσάει ό ίδιος το γυαλί για τις διάφορες συσκευές που χρειαζόταν το εργαστήριο. Διάλεξε να ασχοληθεί με τις σπάνιες γαίες διότι τότε ήταν κάτι δύσκολο, κυρίως το να ξεχωρίζει ένας χημικός το ένα στοιχείο της οικογένειας από το άλλο και να μπορεί να τα φέρνει σε καθαρή μορφή.
Εκεί λοιπόν, εκτός από το ότι δημιούργησε τη μεγαλύτερη συλλογή σχετικών δειγμάτων που υπάρχει αυτή τη στιγμή στον κόσμο, ξεκαθάρισε και αρκετά θέματα. Ενα από αυτά ήταν το ότι ως τότε έκαναν λόγο για θούλιο 1, θούλιο 2 και θούλιο 3, αλλά χάρη στην προσεκτική εργασία του διευκρινίστηκε πως κάτι τέτοιο δεν συνέβαινε.
Ενα τελευταίο, αρκετά παράξενο συμβάν συνδέθηκε μαζί του μετά θάνατον: Σε ηλικία μόλις 48 ετών πέθανε από καρκίνο Δεκέμβριο μήνα και οι πάγοι στην περιοχή δεν επέτρεψαν να θαφτεί παρά τον Απρίλιο. Δύο ημέρες μετά την ταφή οι κάτοικοι της περιοχής παρατήρησαν ένα σμήνος μελισσών επάνω από τον τάφο. Ανήκαν στις κυψέλες που είχε παραχωρήσει ο Τζέιμς σε άλλον όταν έπαψε να ασχολείται με τη μελισσοκομία. Οι κυψέλες αυτές βρίσκονταν σε απόσταση μεγαλύτερη από 3 χιλιόμετρα και το συμβάν ζωντάνεψε τον παλιό θρύλο, πως έπρεπε κάποιος να αναγγέλλει τον θάνατο του ιδιοκτήτη στις κυψέλες (!), αλλιώς οι μέλισσες φεύγουν από αυτές. Υπάρχει μάλιστα και ένα σχετικό κλασικό ποίημα με τον τίτλο να τα «λέει» όλα: «Telling the bees».
Γιατί το είπαν έτσι

Το θούλιο κατάφερε να ανιχνεύσει ο Περ Τέοντορ Κλέβε το 1879 με τη μορφή οξειδίου μέσα σε δείγματα ορυκτών φερμένων στα χημικά εργαστήρια της σουηδικής πόλης Ουψάλα από το γνωστό ορυχείο λίγο πιο έξω από την πρωτεύουσα Στοκχόλμη, εκεί όπου βρέθηκαν για πρώτη φορά αρκετά από τα στοιχεία που ανήκουν στην ομάδα των 15 στοιχείων με τον γενικό τίτλο λανθανίδες ή σπάνιες γαίες. Από ένα δείγμα ερβίας γης, όπως αυτό ονομαζόταν, κατάφερε μέσα στις προσμείξεις να διακρίνει δύο ακόμη στοιχεία οδηγημένος από την παρατήρηση ότι ανάλογα με το δείγμα έβρισκε διαφορετικό ατομικό βάρος, άρα έπρεπε να υπάρχουν στα δείγματα κάποιες προσμείξεις άλλων στοιχείων που ανάλογα με την ποσότητά τους έδιναν διαφορετικά αποτελέσματα. Τελικά το 1878 βρήκε το (Χ)όλμιο και το 1879 ένα ακόμη στοιχείο που το ονόμασε θούλιο από το όνομα της Θούλης, δηλαδή της ελληνικής ονομασίας της Σκανδιναβίας.
Αριθμοί κυκλοφορίας

Ατομικός αριθμός:        69
Ατομικό βάρος:            168,934
Σημείο τήξης:              1.545οC
Σημείο ζέσης:              1.947οC
Πυκνότητα:      9,32 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό
Αριθμός ισοτόπων:       35
Τι θέλει από τη ζωή μας

Ο,τι και τα άλλα μέλη της ομάδας των λανθανιδών. Σχεδόν τίποτε. Αρκεί να το αφήνουμε και εμείς ήσυχο. Κάποια άλατα του θουλίου γράφτηκε ότι πιθανόν να αυξάνουν τον μεταβολισμό, αλλά αν λάβουμε υπόψη πως πάνω από κάποια ποσότητα ενεργούν τοξικά στον οργανισμό μας, τα περιθώρια είναι στενά και χρειάζεται προσοχή σε τυχόν προσφερόμενα συμπληρώματα.
Πόλεμος και ειρήνη

Οπως συμβαίνει και με πολλές άλλες σπάνιες γαίες, τόπος παραγωγής είναι κυρίως η Κίνα. Περίπου 50 τόνοι οξειδίου του θουλίου παράγονται κάθε χρόνο. Υπάρχει ακόμη στις Ηνωμένες Πολιτείες, στη Βραζιλία, στην Αυστραλία, στην Ινδία και στη Γροιλανδία. Είναι μετά το προμήθειο το σπανιότερο από τα στοιχεία της ομάδας και πανάκριβο στην καθαρή μορφή του. Οπότε και οι χρήσεις του είναι περιορισμένες. Εκτός από φωτιστικά υψηλών απαιτήσεων, όπου οι σχεδιαστές το συμπεριλαμβάνουν στο μείγμα των στοιχείων για τη συνεισφορά του στην περιοχή των συχνοτήτων που τις αντιλαμβάνεται το μάτι μας να έχουν πράσινη απόχρωση, έχουμε τα τελευταία χρόνια αρκετές συσκευές λέιζερ που περιέχουν και θούλιο.
Εκεί λοιπόν το θούλιο συνεισφέρει στην εξέλιξη μιας νέας γενιάς συσκευών λέιζερ για επεμβάσεις με περισσότερη ακρίβεια, κυρίως ως προς την εστίαση, έτσι ώστε και οι επιπτώσεις στον ασθενή να είναι μικρότερες. Για παράδειγμα, οι επεμβάσεις για τον περιορισμό του προστάτη με συσκευές που έχουν την επισήμανση ThuLEP, όταν εμφανίζεται υπερπλασία, είναι πολύ πιο ακριβείς και προκαλούν μικρότερη αιμορραγία από τις λεγόμενες διουρηθρικές επεμβάσεις.
Επίσης παλαιότερα θούλιο που έχει ακτινοβοληθεί σε πυρηνικό αντιδραστήρα και είναι πλέον ραδιενεργό χρησιμοποιήθηκε σε φορητές συσκευές ακτίνων Χ εκεί όπου χρειάζεται να γίνουν ακτινογραφίες σε περιορισμένη περιοχή όπως είναι τα δόντια. Μία ακόμη σημαντική περιοχή εφαρμογών για το στοιχείο αυτό όταν έχει μετατραπεί σε ραδιενεργό ισότοπο είναι η λεγόμενη βραχυθεραπεία. Εκεί έχουμε καρκινικούς όγκους που πρέπει να ακτινοβοληθούν από κοντά και με ακρίβεια χωρίς να προσβληθούν άλλα υγιή όργανα στην περιοχή. Τοποθετούν λοιπόν με τη βοήθεια κάμερας μια πηγή ακτινοβολίας σε επαφή ή πολύ κοντά στον όγκο για ένα χρονικό διάστημα και μετά την αποσύρουν.
Απορίες λογικές και μη

Ποιος έκανε αυτές τις 15.000 προσπάθειες;
Τις έκανε ο Θίοντορ Ουίλιαμ Ρίτσαρντς (1868-1920), ο οποίος ασχολήθηκε ιδιαίτερα με τον προσδιορισμό του ατομικού βάρους 55 στοιχείων με την ύψιστη δυνατή ακρίβεια, με τα μέσα της εποχής εκείνης βέβαια. Για τη δουλειά του αυτή ήταν ο πρώτος Αμερικανός που τιμήθηκε, το 1914, με το βραβείο Νομπέλ για τη Χημεία. Για να έχει λοιπόν ακρίβεια στον προσδιορισμό των ατομικών βαρών, δεν δίσταζε να προβαίνει σε αλλεπάλληλες κρυσταλλώσεις μιας ένωσης. Ετσι με την ένωση βρομικό θούλιο που περιείχε βρόμιο, οξυγόνο και θούλιο προχώρησε σε 15.000 τέτοιες κρυσταλλώσεις προτού θεωρήσει ότι είχε μιαν αρκετά καθαρή και σε μετρήσιμη ποσότητα ουσία από όπου μπορούσε να προσδιορίσει με ακρίβεια το ατομικό βάρος του θουλίου. Σήμερα υπάρχουν άλλες μέθοδοι που δίδουν πιο εύκολα το ατομικό βάρος, αλλά τότε η αφοσίωση του ανθρώπου αυτού στην επιστημονική ακρίβεια ήταν πραγματικά αξιοθαύμαστη.
Τι ήταν η Θούλη;
Ηταν η περιοχή από τη Δανία ως τον Βόρειο Πόλο που περιέγραψε ο Πυθέας ο Μασσαλιώτης στα έργα του «Περί Ωκεανού» και «Πυθέως Περίπλους». Δίδεται μάλιστα και μια ελληνοκεντρική εξήγηση για το όνομα. Οτι συντίθεται από το Θου=θεός και το λη=λίθος, δηλαδή θεϊκή γη.http://www.tovima.gr