Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Sam Kean

MIZEJÍCÍ LŽÍCE, RŮŽOVÝ SNÍH A JISKŘÍCÍ BONBÓNY
Fascinující příběhy o vědě, šílenství a lásce z periodické tabulky prvků

Přeložil Marek Čtrnáct

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, Praha 7
obchod@grada.cz, www.grada.cz
tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400
jako svou 6354. publikaci

Odpovědný redaktor Petr Somogyi
Grafická úprava a sazba Jakub Náprstek
Počet stran 336
První vydání, Praha 2016
Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

Copyright © 2010 by Sam Kean
This edition published by arrangement with Little, Brown, and Company,
New York, New York, USA. All rights reserved.
Czech language translation © Grada Publishing, a.s., 2016

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978-80-271-9414-8 (ePub)
ISBN 978-80-271-9413-1 (pdf)
ISBN 978-80-247-5844-2 (print)

Z RECENZÍ KNIHY SAMA KEANA
MIZEJÍCÍ LŽÍCE, RŮŽOVÝ SNÍH A JISKŘÍCÍ BONBÓNY

„Neodolatelné… Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny odhaluje historii, vášeň, šílenství a celkové drama našich životů… Keanův text překypuje šibalským vtipem a jeho láska k chemickým prvkům je přímo nakažlivá… Je jisté, že oslní každého čtenáře. Kean předkládá o každém prvku periodické tabulky úžasné příběhy… Jeho psaní jiskří jako malé elektrické šoky. Dodává tím vědě nové impulsy, takže se čtenář nemůže dočkat následující stránky a je zvědavý, co na něj ještě čeká… Keanova kniha je natolik nespoutaná a zábavná, že se o nové zajímavé informace prostě budete mít chuť se s někým podělit. Alchymie této knihy spočívá v tom, jak vás Kean přiměje vidět, zažít a ocenit svět odlišným způsobem, s opravdovým pocitem úžasu a radostí z objevu, která je přímo „elementální“.“

– Caroline Leavittová, Boston Globe

„Ti nejlepší vědečtí autoři umí na čtenáře přenést nadšení pro své téma, jež nakazí i ty z nás, kteří nikdy neslyšeli slovo „praseodym“… Kean odhaluje tajemství periodické tabulky s takovou sebejistotou a fascinací, že se materiál, který je normálně těžký jako olovo, transmutuje ve zlato… Autor nabízí anekdotické příběhy jako Oliver Sacks a píše srozumitelně a pro každého jako Malcolm Gladwell: dokáže i ty nejabstraktnější koncepty přiblížit tak, aby je pochopili i naprostí amatéři. Zvláště potěší jeho bystrý smysl pro humor… Keanovi se daří předkládat čtenářům chladná, tvrdá fakta o lidech i o chemii, jež se skrývají za úchvatnými jevy, které popisuje, a současně si uchovává onen důležitý prvotní údiv – a to je pro každého autora, který píše o vědě, stejně důležité jako NaCl pro lidstvo.“

– Keith Staskiewicz, Entertainment Weekly

„Opravdu vynikající… Mohu knihu Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny každému jen doporučit… Příběhy spojené s různými prvky a experimenty sloužícími k testování té či oné hypotézy vytvářejí dohromady skvělé čtení… Kupte si tu knihu.“

– John Carroll, San Francisco Chronicle

„Sam Kean je učitel, který oživí i ty nejúmornější předměty tím, že spojuje učební látku s každodenním životem a vysvětluje ji v každodenním jazyce, který exhumuje šťavnaté historky o experimentech a lidech, kteří je prováděli… Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny ale má nepochybně i ostré vědecké zuby… Její kapitoly jsou plné informací a prostoupené temperamentem… Kean s potěšením skáče z jednoho příběhu na druhý, s důvěrou v to, jak do sebe všechny detaily zapadají. Jeho kniha překypuje odkazy na populární kulturu a je plná překvapivě neformálních analogií. Keanovo hmatatelné nadšení a vzrušení ze znalostí a invence, kterou svým čtenárům poskytuje, dokážou nakazit i ty z nás, kteří obvykle používají jenom pravou hemisféru.“

– Christine Thomasová, Miami Herald

„Sam Kean představuje periodickou tabulku pomocí sbírky postav, jejichž příběhy ukazují naši interakci s fyzikálním světem. Tím, že v každé kapitole splétá řadu příběhů do volných témat, neponechává žádný kout tabulky nedotčený. Každý čtenář se něco naučí… Kean píše energicky a v tempu.“

– Phillip Ball, Nature

„Temperamentní… Kean udělal z knihy Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny nekonečnou přehlídku živých příběhů o vědě… Aktuální a zábavné téma.“

– Janet Maslinová, New York Times

„Kean dokáže pozoruhodným způsobem svoji knihu o magii a hrůze chemie oprostit od jakýchkoliv stop po odborném žargonu… Ambiciózní, ale čtenářsky příjemná kniha o podivném a úžasném světě chemických prvků.“

– Dan Falk, Associated Press

„Svěží pohled na prvky, z nichž je vytvořen náš svět… Tato kniha je plná anekdot o použití prvků a o překvapivě barvitých vědcích, kteří se podíleli na jejich objevu a vývoji. Nic v periodické tabulce nezůstane neprozkoumáno: Kean přináší zajímavá a občas i děsivá fakta o stavebních kamenech vesmíru.“

– Daily Beast

„Objevili jsme 112 formálně uznaných prvků a každý z nich má svůj příběh – někdy směšný, jindy děsivý. Kniha Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny vypráví o objevu a použití jednotlivých prvků a seznamuje nás s některými z nejbarvitějších a nejvýstřednějších osobností vědy… Tato kniha nepojednává pouze o zábavné stránce periodické tabulky prvků: Kean tyto historky využívá také k tomu, aby pomohl vysvětlit, proč se vlastně chemické prvky chovají tak, jak se chovají.“

– Alasdair Wilkins, io9.com

„Důmyslné a poutavé… ať už jste vědec, historik nebo milovník bulváru, v této knize je něco pro každého čtenáře.“

– Kate Quealy-Gainerová, Minneapolis Star Tribune

„Fascinující… Tato kniha je napsána tak, že se čtenáři nebudou muset biflovat chemii, aby tomuto vědnímu oboru skutečně porozuměli. Ani ti, kteří si ze školních hodin chemie něco pamatují, se nebudou nudit, protože tato kniha je plná příběhů z nejrůznějších oborů, od historie a válek po biologii a literaturu.“

– Sarah Zielinski, Smithsonian

„Ta složitá tabulka, která visí na zdi při středoškolské hodině chemie, odhaluje svá tajemství.“

– Los Angeles Times

„Tato kniha je dobrá – prostý, dobře napsaný soubor komických, tragických i naprosto prapodivných příběhů s obyvateli periodické tabulky prvků v hlavní roli.“

– Samantha Nelsonová, The Onion‘s A.V. Club

„Sam Kean dokázal něco pozoruhodného: zpřístupnil všem vysoce technickou vědu, zasadil známé i méně známé objevy do historického kontextu a udělal čtení o životech mužů a žen v laboratorních pláštích zábavným… Příběhy jsou fascinující a Kean je dokáže skvěle vyprávět.“

– Andy Alford, Austin American-Statesman

„Tak jako všichni dobří autoři píšící o přírodních vědách, i Kean je poháněn bezmeznou zvědavostí a úžasem, zaměřeným nejenom na fyzikální vesmír, ale i na neúnavné pokusy lidstva ho pochopit.“

– Alison Gillmorová, Winnipeg Free Press

„Poutavá prohlídka chemických prvků… Kean si libuje v nádheře a podivnosti prvků samotných.“

– Jennifer Schuesslerová, New York Times Book Review

„Přehlídka zábavných anekdot o vědcích (šílených i těch dalších)… Kean píše vtipně, má styl a erudici. Na povrch přitom neustále vyplouvají nová a nová zábavná fakta.“

– Publishers Weekly

„Svérázné, důmyslné a důkladné… Pokud jste se s periodickou tabulkou prvků naposledy setkali kdysi dávno ve školní třídě, nebojte se – tato kniha je plná příběhů, které se obvykle nacházejí spíše v milostných románech nebo thrillerech než v knihách o chemii, a Keanovo nadšení a vtip čtenáře provedou i těmi částmi, kde je potřeba trochu zapojit hlavu. I mistři chemikové se nepochybně dozvědí něco nového.“

– Rachel Ehrebnergová, ScienceNews

„Název udává tón této vtipné knihy plné historek o tom, jakou roli sehrály chemické prvky ve vědě, umění, válce, obchodu, medicíně, literatuře a jiných oborech… Kniha Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny je přesně můj oblíbený druh literatury faktu: odhaluje skrytý vesmír v podobě vzrušujícího příběhu.“

– Mark Frauenfelder, boingboing.net

„Jen málokdo z nás by někdy spojoval periodickou tabulku prvků s intrikami. Jak ale ukazuje Sam Kean, za těmito čtverečky s písmenky leží krutá minulost.“

– Fenella Saundersová, American Scientist

„Fantastické… Kean píše rozmarným, ale přesto velmi čtivým stylem… Velmi doporučuji pro veřejné knihovny a pro amatérské, středoškolské a pregraduální vědce, kteří se chtějí zároveň poučit a pobavit.“

– Ian D. Gordon, Library Journal

„Kdo mohl tušit, že periodická tabulka prvků je poutavá, šokující, a dokonce i zábavná? V knize Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny najdete spoustu mimořádně zajímavých detailů.“

– Rebecca Sodergrenová, Pittsburgh Post-Gazette

„Nádhera… Věda je fascinující; příběhy úžasné, ohromující, někdy tragické. Keanovo nadšení a humor se proplétají celou knihou. Pokud jste si mysleli, že vás kniha o vědě nemůže uchvátit, jste vedle. Kniha Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny váš názor změní.“

– Marilyn Dahlová, Shelf Awareness

„Informativní a vtipný pohled na historii periodické tabulky prvků… Kean nás baví a zároveň poučuje.“

– Tim O‘Connell, Florida Times-Union

„Fascinující… Kean má komický talent Billa Brysona… Živá historie chemických prvků a postav, které stály za jejich objevem.“

– Clint Witchalls, New Scientist

„Osobitá série epizod… Autor je skvělý vypravěč a má v zásobě spoustu příběhů… Kean vlastně popisuje téměř 150 let trvající příběh vědy a všechno to dokáže podat zajímavě. Zábavná a poučná kniha.“

– Kirkus Reviews

„Informativní a poutavá kniha Sama Keana krásně předvádí, že periodická tabulka může poskytnout výchozí bod pro příběhy o historii, politice, literatuře a umění, stejně jako se v ní může skrývat lidská vášeň, dobrodružství, bláznovství a zrada… Kean píše svěžím, veselým stylem a často používá analogie z každodenního života.“

– Science

„Kniha Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny je věrná svému názvu: je plná úžasných a zajímavých faktů a příběhů souvisejících s periodickou tabulkou… Tato kniha rozhodně patří do středoškolských učeben chemie. Každý – i středoškoláci, které na první pohled chemie nebaví – miluje dobrou historku.“

– Pooenima Apte, Mostly Fiction Book Reviews

„Kniha Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny periodickou tabulku doslova oživuje. Je plná poutavých příběhů o všech prvcích, najdete v ní spoustou zasvěcených drbů o Nobelových cenách a takové množství politických intrik, že to jistě zaujme i ty z nás, kterým chemie mnoho neříká. Periodická tabulka v současnosti obsahuje 117 prvků a úkol sepsat kroniku jejich objevů a použití je tedy přímo herkulovský, ale Kean tuto práci nejen úctyhodným způsobem zvládl, ale také ji uspořádal tak, že putování tabulkou je příjemné a nijak úmorné… Kean předává čtenářům hluboké znalosti vývoje periodické tabulky a její budoucnosti.“

– Michael Paul Mason, Galleycat

ÚVOD

Když jsem byl dítě, na počátku osmdesátých let, měl jsem tendenci mluvit s různými věcmi v puse – jídlem, párátky, balónky, které pak uletěly, prostě s čímkoliv – a i když nebyl poblíž nikdo jiný, stejně jsem mluvil. Díky tomuto zvyku jsem poprvé pocítil fascinaci periodickou tabulkou prvků, když jsem zůstal sám s teploměrem pod jazykem. Ve druhé a třetí třídě jsem asi tucetkrát onemocněl streptokokovým čímsi a celé dny mě bolelo polykání. Nevadilo mi nechodit do školy a léčit se vanilkovou zmrzlinou s čokoládovou polevou. A když jsem byl nemocný, vždycky jsem měl další šanci rozbít staromódní rtuťový teploměr.

Jak jsem tam tak ležel se skleněnou tyčinkou pod jazykem, odpověděl jsem si nahlas na nějakou otázku, která se mi honila v hlavě, teploměr mi vyklouzl z ruky a roztříštil se na dřevěné podlaze. Minutu nato moje matka, navzdory artritické kyčli, klečela na zemi a sháněla dohromady kuličky rtuti. Pomocí párátka, které používala jako hokejku, smetala poddajné koule k sobě, dokud se téměř nedotýkaly. Náhle, po jednom posledním postrčení, jedna koule pohltila druhou. Tam, kde předtím byly dvě koule, zůstala jediná, neporušená. Tenhle kouzelnický trik matka na podlaze opakovala znovu a znovu, jedna velká koule polykala ty ostatní, dokud se celá ta stříbrná lentilka zase nesložila dohromady.

Jakmile shromáždila všechny kousky rtuti, sundala umělohmotnou lahvičku na pilulky se zelenou nálepkou, která stála v kuchyni na polici s různými drobnostmi mezi plyšovým medvídkem s rybářským prutem a modrým keramickým hrnkem z rodinného srazu z roku 1985. Poté, co kuličku skulila do obálky, opatrně nalila rtuť z posledního rozbitého teploměru na kapku o velikosti pekanového ořechu v lahvičce. Někdy – předtím než lahvičku schovala – nalila rtuť do víčka a nechala mé sourozence a mě dívat se, jak tam ten futuristický kov poletuje, neustále se dělí a zase dokonale hojí. Bylo mi líto dětí, jejichž matky se rtuti tak bály, že jim ani nedovolily jíst tuňáka. Středověcí alchymisté, navzdory své touze po zlatu, pokládali za nejmocnější a nejpoetičtější substanci ve vesmíru právě rtuť. Jako dítě bych s nimi souhlasil. Dokonce bych i věřil, stejně jako oni, že přesahuje tuctové kategorie kapaliny nebo pevné látky, nebe nebo pekla, že se v ní skrývají duchové z jiného světa.

Později jsem zjistil, že důvodem, proč se rtuť takto chová, je fakt, že je to prvek. Na rozdíl od vody (H_2O) nebo oxidu uhličitého (CO_2) nebo skoro čehokoliv jiného, s čím se každý den setkáváte, se rtuť nedá přirozeně rozdělit na menší jednotky. Rtuť je dokonce jedním z „kultovních“ prvků: její atomy chtějí být pouze ve společnosti jiných atomů rtuti a minimalizují kontakt s vnějším světem tím, že se schoulí do koule. Většina kapalin, které jsem jako dítě rozlil, taková nebyla. Voda se rozlévala všude, stejně jako olej, ocet a neztuhlé želé. Rtuť nikdy nikde nezanechala jedinou skvrnku. Rodiče mě vždy, když jsem upustil teploměr, varovali, že nesmím chodit bos, aby se mi do nohou nezapíchly neviditelné úlomky skla. Nevzpomínám si ale, že by mě kdy varovali ohledně zatoulané rtuti.

Velice dlouho jsem ve škole a v knihách dával pozor na jakékoliv zmínky o prvku číslo osmdesát – jako když se díváte, jestli v novinách neuvidíte jméno svého kamaráda z dětství. Pocházím z oblasti Velkých plání a v hodině dějepisu jsem se dozvěděl, že Lewis a Clark prošli Jižní Dakotou a zbytkem teritoria Louisiana s mikroskopem, kompasy, sextanty, třemi rtuťovými teploměry a dalšími přístroji. Co jsem zpočátku nevěděl, bylo, že s sebou měli také šest set pilulek rtuťového projímadla, čtyřikrát větších než aspirin. Tomuto projímadlu se říkalo „Žlučové pilulky doktora Rushe“, podle Benjamina Rushe, signatáře Deklarace nezávislosti a hrdiny, který během epidemie žluté zimnice ve Filadelfii v roce 1793 statečně zůstal ve městě. Jeho oblíbeným lékem na každou chorobu byla břečka z chloridu rtuťnatého, podávaná ústy. Navzdory pokroku, který mezi lety 1400 a 1800 medicína učinila, lékaři v té době stále byli spíše medicinmany než muži medicíny. S nádechem magičnosti tvrdili, že krásná, vábivá rtuť může léčit pacienty tím, že je přivede k ošklivé krizi – jed bojující proti jedu. Doktor Rush lil tento roztok do pacientů, dokud z toho nezačali slintat, a po týdnech nebo měsících pravidelné léčby jim často vypadaly zuby a vlasy. Jeho „lék“ nepochybně otrávil nebo rovnou zabil spoustu lidí, které by žlutá zimnice možná ušetřila. I tak ale poté, co svou léčbu dovedl ve Filadelfii k dokonalosti, vybavil o deset let později pány Merriwethera a Williama na cestu svými vzorky. Pěkným vedlejším účinkem pilulek doktora Rushe je, že dnešní archeologové díky nim dokážou najít tábořiště, která průzkumníci používali. Vzhledem k tomu, jak divná jídla a pochybnou vodu v divočině nacházeli, bylo někomu z jejich skupiny vždy špatně, a na mnoha místech, kde vykopali latrínu, se v půdě dají dodnes najít ložiska rtuti – možná v důsledku toho, že jeden z „hromovníků“ doktora Rushe fungoval až příliš dobře.

Na rtuť přišla řeč i v hodinách přírodních věd. Když nám poprvé ukázali ten zmatek zvaný „periodická tabulka prvků“, hledal jsem tam rtuť a nenašel ji. Ona tam je – mezi zlatem, které je také husté a měkké, a thalliem, které je také jedovaté. Ale značka rtuti (Hg) sestává ze dvou písmen, jež se v jejím názvu vůbec neobjevují. Rozluštění této záhady – pocházejí ze slova hydrargyrum, což latinsky znamená „vodní stříbro“ – mi pomohlo pochopit, jak silně byla periodická tabulka ovlivněna starověkými jazyky a mytologií, což můžete stále vidět v latinských názvech nových supertěžkých prvků ve spodním řádku.

Rtuť jsem našel i v hodinách literatury. Kloboučníci kdysi používali jasně oranžovou rtuťovou lázeň k oddělování kožešiny od kožky a obyčejní řemeslníci, kteří se máchali v kádích plných výparů (tak jako šílený kloboučník z Alenky v Kraji divů), postupně přišli o vlasy i o rozum. Nakonec jsem si uvědomil, jak je rtuť jedovatá. To vysvětlovalo, proč „Žlučové pilulky doktora Rushe“ tak dobře pročišťovaly útroby: tělo se snaží zbavit jakéhokoliv jedu včetně rtuti. A jakkoliv jedovatá je rtuť při polknutí, její výpary jsou horší. Roztřepí „vedení“ v centrální nervové soustavě a vypalují díry do mozku, podobně jako pokročilý stupeň Alzheimerovy nemoci.

Ale čím víc jsem se dozvídal o nebezpečích rtuti, tím víc mě – podobně jako v „Tygře, tygře, žhavě žhneš“ Williama Blakea* – přitahovala její ničivá krása. Rodiče časem změnili výzdobu kuchyně a sundali polici s hrnkem a medvídkem, ale všechny ty drobnosti uložili do papírové krabice. Když jsem je nedávno navštívil, vyhrabal jsem z ní zelenou lahvičku a otevřel jsem ji. Nakláněl jsem ji tam a zpátky a cítil jsem, jak se ta váha uvnitř posouvá v kruhu. Když jsem nakoukl přes okraj, mé oči se zaměřily na maličké kousky, které se rozstříkly stranou od hlavního proudu. Prostě tam jen tak seděly a leskly se jako kapičky vody tak dokonalé, že se s nimi můžete setkat pouze ve fantazii. Celé dětství jsem si rozlitou rtuť spojoval s horečkou. Tentokrát, když jsem už znal „strašnou souměrnost“ těch malých kuliček, jsem pocítil mrazení.

* * *

Tento jediný prvek mě naučil něco o historii, etymologii, alchymii, mytologii, literatuře, soudní toxikologii a psychologii. 1 A nebyly to jediné příběhy o prvcích, které jsem sbíral, zvláště poté, kdy jsem se na vysoké škole ponořil do studia přírodních věd a narazil na pár profesorů, kteří ochotně na chvíli přerušili výzkum, aby si mohli trochu popovídat o vědě.

Mým oborem byla fyzika a doufal jsem, že se mi podaří uniknout z laboratoře, abych mohl psát: proto jsem se mezi svými vážnými a nadanými spolužáky, mladými vědci, kteří milovali experimenty stylu „pokus a omyl“ (což jsem já tolik nikdy nedokázal), cítil hrozně. Vydržel jsem pět mrazivých let v Minnesotě a s vyznamenáním jsem získal diplom z fyziky, ale navzdory tomu, že jsem strávil stovky hodin v laboratoři, navzdory tomu, že jsem se naučil nazpaměť tisíce rovnic, navzdory tomu, že jsem nakreslil desetitisíce diagramů s kladkami bez tření a rampami, spočívalo mé skutečné vzdělání v příbězích mých učitelů. V příbězích o Gándhím a Godzille, o eugenikovi, který pomocí germania ukradl Nobelovu cenu. O zabíjení ryb házením bloků výbušného sodíku do řeky. O lidech, kteří se s klidným výrazem udusili dusíkem v raketoplánech. O bývalém profesorovi v mém kampusu, který dělal pokusy s plutoniem poháněným kardiostimulátorem ve své vlastní hrudi: zrychloval ho a zpomaloval tím, že stál vedle obrovských magnetických cívek a pohrával si s nimi.

Hltal jsem tyto příběhy a nedávno, když jsem u snídaně vzpomínal na rtuť, jsem si uvědomil, že s každým prvkem v periodické tabulce je spojený nějaký legrační, podivný nebo mrazivý příběh. Zároveň je tato tabulka jedním z velkých intelektuálních úspěchů lidstva. Je to zároveň vědecký úspěch a kniha příběhů – a já tuto knihu napsal proto, abych postupně odhalil jako průsvitky v učebnici anatomie všechny její vrstvy, které vyprávějí ten samý příběh v různých hloubkách. Na nejjednodušší úrovni periodická tabulka katalogizuje různé druhy hmoty v našem vesmíru, řeč je o nějaké stovce postav, jejichž paličaté osobnosti vytvářejí všechno, co vidíme a čeho se dotýkáme. Tvar tabulky nám také poskytuje vědecké indicie naznačující, jak se tyto osobnosti navzájem mísí v davu. Na poněkud komplikovanější úrovni periodická tabulka kóduje všemožné forenzní informace o tom, kde se jednotlivé druhy atomů vzaly a které atomy se mohou tříštit nebo mutovat na jiné. Tyto atomy se také přirozeně kombinují do dynamických systémů, jako jsou živí tvorové – a periodická tabulka předpovídá, jak. Předpovídá dokonce i to, které koridory zlotřilých prvků mohou živé bytosti ochromit nebo zničit.

Konečně, periodická tabulka je rovněž zázrak lidského důvtipu, artefakt, který odráží všechny ty úžasné a umné a ošklivé aspekty lidských bytostí a toho, jak navzájem reagujeme s fyzikálním světem – je to historie našeho druhu napsaná kompaktním a elegantním písmem. Zaslouží si, abychom ji studovali na každé z těchto úrovní, od té nejzákladnější až k dalším, komplexnějším. A nejenom že nás příběhy periodické tabulky baví, poskytují také způsob, jak jí porozumět. A tento způsob se v učebnicích ani laboratorních manuálech nikdy neobjevuje. Jíme a dýcháme periodickou tabulku; lidé na ni sázejí a prohrávají obrovské sumy; filozofové ji používají ke zkoumání smyslu vědy; tráví lidi; začíná války. Mezi vodíkem vlevo nahoře a člověkem vytvořenými nemožnostmi na spodku tabulky můžete najít bubliny, bomby, peníze, alchymii, malichernou politiku, historii, jed, zločin a lásku. A dokonce i trochu vědy.

*Pozn. překl.: V překladu Zdeňka Hrona.

Část I

ORIENTACE: SLOUPEC ZA SLOUPCEM, ŘÁDEK PO ŘÁDKU

1.
ZEMĚPIS JE OSUD

Když si většina lidí představí periodickou tabulku prvků, vzpomenou si na tu, která visela vedle tabule při hodinách chemie na střední škole: asymetricky uspořádané sloupce a řádky, tyčící se nad rameny jednoho z učitelů. Obvykle byla obrovská, metr osmdesát na metr dvacet, nebo tak nějak, což bylo jak hrozivé, tak vhodné, vzhledem k tomu, jak velký význam měla pro chemii. Třída se s ní seznámila počátkem září, a ani koncem května s ní ještě nebyli studenti hotovi. Byl to jediný zdroj vědeckých informací, který se – na rozdíl od poznámek z přednášek nebo učebnic – mohl používat u zkoušek. Samozřejmě, část frustrace z periodické tabulky, kterou si možná pamatujete, mohla vyplývat z toho, že i když byla plně k dispozici a mohli jste se na ni spolehnout jako na gigantický a plně legální tahák, nebyla pro vás ani zdaleka tak užitečná.

Na jedné straně se periodická tabulka zdála být organizovaná a vypilovaná, skoro „německy“ sestavená pro maximální vědeckou užitkovost. Na druhou stranu to byla taková směsice dlouhých čísel, zkratek a věcí, které ze všeho nejvíce připomínaly chybová hlášení počítačů ([Xe]6s^24f^15d^1), bylo tudíž obtížné necítit z ní úzkost. A i když měla periodická tabulka samozřejmě hodně společného s jinými vědami, například s biologií a fyzikou, nebylo jasné, v čem to přesně spočívá. Asi největší frustrací pro mnoho žáků bylo, že lidé, kteří periodickou tabulku chápali a opravdu dokázali rozšifrovat, jak funguje, z ní mohli s takovou šprtskou nonšalancí vytáhnout tolik faktů. Byla to stejná podrážděnost, jakou musejí cítit barvoslepí lidé, když plně vidoucí nacházejí v těch různobarevných tečkových diagramech schované sedmičky a devítky – klíčové, ale skryté informace, které se pro ně nikdy nezmění v něco koherentního. Lidé na tabulku vzpomínají se směsí fascinace, lásky, nedostatečnosti a nenávisti.

Než učitelé žáky seznámí s periodickou tabulkou, měli by ji zbavit všech rušivých prvků a ukázat ji všem prázdnou, aby se na ni pořádně podívali.

Jak tabulka vypadá? Trochu jako hrad s nedokončenou hlavní hradbou, jako kdyby královští zedníci tak úplně nedodělali levou část, s vysokými obrannými věžemi na obou koncích. Má osmnáct rozeklaných sloupců a sedm vodorovných řádků s „přistávací dráhou“ dvou dalších řádků pod sebou.* Tento hrad je postavený z „cihel“ a první věc, která není úplně samozřejmá, je, že tyto cihly nejsou vzájemně zaměnitelné. Každá cihla je prvek, neboli určitý typ látky (v současné době tabulku tvoří 112 prvků, s několika dalšími prozatímními),** a kdyby kterákoliv z těchto cihel nebyla přesně na svém správném místě, celý hrad by se zhroutil. To není přehánění: kdyby vědci zjistili, že jeden prvek nějakým způsobem pasuje na jiné místo, nebo že se dva prvky dají vyměnit, celá ta stavba by se zřítila.

Další architektonickou zvláštností je, že různé části hradu jsou postavené z různých materiálů. Tedy: jeho cihly nejsou všechny ze stejné látky a stejně tak nemají všechny stejné vlastnosti. Sedmdesát pět procent cihel tvoří kovy, což znamená, že většina chemických prvků jsou studené, šedé pevné látky (alespoň při teplotách, na které jsou zvyklé lidské bytosti). Několik sloupců na východní straně obsahuje plyny. Pouze dva prvky, rtuť a brom, jsou při pokojové teplotě kapalné. Mezi kovy a plyny – zhruba v místech, kde je na mapě Spojených států Kentucky – leží několik obtížně definovatelných prvků, jejichž amorfní povaha jim dává zajímavé vlastnosti, například schopnosti vytvářet kyseliny miliardkrát silnější než cokoliv, co je zamčené v chemickém kabinetu. Celkově vzato, kdyby každá cihla byla opravdu vyrobena z látky, kterou reprezentuje, vypadal by hrad prvků jako chiméra s doplňky a křídly ze všech možných i nemožných období, nebo – mírněji řečeno – budova od Daniela Libeskinda, ve které se zdánlivě nekompatibilní materiály spojují do elegantního celku.

Důvod, proč se tak zabývám plány hradeb, spočívá v tom, že souřadnice prvku určují téměř všechno, co je na něm z vědeckého hlediska zajímavé. Zeměpis každého prvku je jeho osudem. Teď, když máte nějakou představu, jak periodická tabulka zhruba vypadá, můžu vlastně přejít k užitečnější metafoře: k periodické tabulce jakožto mapě. A abych načrtl trochu detailů, nakreslím tu mapu od východu na západ. Zastavím se přitom jak u prvků známých, tak i u těch méně známých.

Začneme osmnáctým sloupcem úplně na pravé straně tabulky, který tvoří skupina prvků zvaných „vzácné plyny“, v angličtině noble gases. Slovo noble („vznešený, ušlechtilý“) je archaické a zní legračně, patří spíš do etiky nebo filozofie než do chemie. Však také historie termínu „vzácné plyny“ sahá až do rodiště západní filozofie, do starověkého Řecka. Poté, co Řekové Leukippos a Démokritos přišli s myšlenkou atomů, Platón vytvořil slovo „prvky“ (řecky stoicheia) jako obecný termín pro různé malé částečky hmoty. Platón – který po smrti svého mentora Sókrata kolem roku 400 př. n. l. opustil v zájmu vlastního bezpečí Athény a léta pak putoval z místa na místo a psal filozofické texty – samozřejmě nevěděl, co prvek z chemického hlediska doopravdy je. Kdyby to ale věděl, nepochybně by si jako své oblíbence vybral prvky na východním okraji tabulky, zvláště pak helium.

Platón ve svém dialogu o lásce a erotice Symposion tvrdil, že každá bytost touží najít svůj doplněk, svou chybějící polovičku. Když se to aplikuje na lidi, vede to k vášni a sexu a všem těm problémům, které vášeň a sex doprovázejí. Kromě toho Platón ve svých dialozích zdůrazňoval, že abstraktní a neměnné věci jsou ze své podstaty ušlechtilejší než věci, které se patlají v mrzké hmotě a interagují s ní. To vysvětluje, proč zbožňoval geometrii s jejími idealizovanými kružnicemi a krychlemi, tedy s objekty, které lze vnímat pouze rozumem. Pro nematematické objekty Platón vyvinul teorii „forem“, v níž tvrdil, že všechny objekty jsou jen stíny jediného ideálního typu. Všechny stromy jsou například nedokonalými kopiemi ideálního stromu, na jehož dokonalou „stromovitost“ aspirují. Totéž platí pro ryby a „rybovitost“, ba dokonce i pro šálky a „šálkovitost“. Platón věřil, že tyto formy nejsou pouze teoretické, ale že doopravdy existují, i když se vznášejí v jakési empyrejské říši mimo přímé lidské vnímání. Proto by ho jistě šokovalo, stejně jako všechny ostatní, když vědci začali s pomocí helia vytvářet ideální formy na Zemi.

V roce 1911 jistý holandsko-německý vědec ochlazoval rtuť kapalným heliem a přitom zjistil, že při teplotách pod –269 °C ztratil systém veškerý elektrický odpor a stal se ideálním vodičem. To bylo něco takového, jako kdybyste ochladili iPod na teplotu hluboko pod nulou a zjistili, že baterie zůstane plně nabitá bez ohledu na to, jak dlouho nebo jak hlasitě budete přehrávat hudbu: stačí jen, aby helium ochlazovalo obvody. V roce 1937 pak rusko-kanadský tým přišel na ještě lepší trik jen s čistým heliem. Při ochlazení na –271 °C začalo být helium supratekuté: mělo přesně nulovou viskozitu a kladlo nulový odpor proudění, prostě dokonalá tekutost. Supratekuté helium vzdoruje gravitaci a teče do kopce a přes stěny. Tehdy se jednalo o ohromující zjištění. Vědci často „šidí“ a předstírají, že efekty jako tření se rovnají nule, ale jen kvůli zjednodušení výpočtů. Ani Platón nepředpověděl, že jednou někdo jednu z jeho ideálních forem skutečně najde.

Helium je také nejlepším příkladem „prvkovitosti“ – je to látka, kterou nelze normálními chemickými prostředky rozložit ani změnit. Vědcům trvalo 2200 let (od Řecka v roce 400 př. n. l. až po Evropu v roce 1800 n. l.), než pochopili, co prvky doopravdy jsou, protože většina z nich se dá změnit až příliš snadno. Bylo těžké vidět, co dělá uhlík uhlíkem, když se vyskytoval v tisícovkách sloučenin, které měly nejrůznější vlastnosti. Dnes bychom řekli, že například oxid uhličitý prvkem není, protože jednu molekulu oxidu uhličitého je možné rozdělit na uhlík a kyslík. Ale uhlík a kyslík prvky jsou, protože je už nemůžete rozdělit na nic menšího, aniž byste je zničili. Vrátíme-li se k tématu Symposionu a Platónovy teorie erotického toužení po chybějící polovičce, zjistíme, že téměř každý prvek vyhledává jiné atomy, s nimiž by mohl tvořit vazby, které maskují jeho povahu. I ty „nejčistší“ prvky, jako jsou molekuly kyslíku (O_2) ve vzduchu, se v přírodě vždy objevují jako kompozity. Ale vědci by možná na to, co prvky doopravdy jsou, přišli mnohem dříve, kdyby věděli o heliu, které nikdy nereagovalo s žádnou jinou látkou a nikdy nebylo ničím jiným než čistým prvkem. 1

Existuje důvod, proč se helium chová právě takto. Všechny atomy obsahují záporně nabité částice zvané elektrony, které se nacházejí v různých vrstvách neboli energetických hladinách. Tyto hladiny jsou soustředné, jedna ve druhé, a každá hladina potřebuje určitý počet elektronů, aby se naplnila a cítila se spokojeně. V úplně vnitřní hladině jsou to dva elektrony. V ostatních hladinách jich obvykle bývá osm. Prvky většinou mívají stejný počet záporně nabitých elektronů a kladně nabitých částic zvaných protony, a proto jsou elektricky neutrální. Elektrony je však možné mezi atomy volně vyměňovat, a když atomy získávají nebo ztrácejí elektrony, stávají se z nich nabité atomy zvané ionty.

Důležité je vědět, že atomy nejprve naplní vnitřní hladiny s nižší energií svými vlastními elektrony, jak je to jen možné, a teprve potom se elektronů zbavují (sdílejí je nebo kradou), aby si zajistily jejich správný počet ve vnější hladině. Některé prvky elektrony diplomaticky sdílejí nebo si je vzájemně vyměňují, ale jiné se chovají velmi, velmi ošklivě. Toto je vlastně půlka chemie v jedné větě: atomy, které nemají ve vnější hladině správný počet elektronů, se budou prát, budou smlouvat, žebrat, vytvářet a porušovat aliance, prostě udělají naprosto cokoliv, jen aby jich správný počet měly.

Helium, prvek číslo dvě, má právě tolik elektronů, kolik potřebuje k zaplnění své jediné hladiny. Tato „uzavřená“ konfigurace dává heliu obrovskou nezávislost, protože se může cítit spokojeně, aniž by interagovalo s jinými atomy, dělilo se o elektrony nebo je kradlo. Helium našlo svůj protějšek samo v sobě. A tím to nekončí, stejná konfigurace se táhne celým osmnáctým sloupcem pod heliem, ve kterém najdeme plyny neon, argon, krypton, xenon a radon. Všechny tyto prvky mají uzavřené slupky s plným počtem elektronů, a proto žádný z nich za normálních podmínek s ničím nereaguje. Proto až do roku 1895 nikdo neizoloval jediný plyn z osmnáctého sloupce, navzdory horečnaté snaze 19. století identifikovat a označit všechny prvky, včetně vývoje samotné periodické tabulky. Odměřenost těchto prvků, s níž se vyhýbají každodenním zážitkům, by se Platónovi jistě zalíbila – tyto plyny se tolik podobají jeho ideálním koulím a trojúhelníkům. A právě tento pocit se vědci, kteří na Zemi objevili helium a jeho bratry, pokoušeli evokovat termínem „vzácné plyny“.*** Nebo, abychom to řekli po platónsku: „Ten, kdo obdivuje dokonalé a neměnné a opovrhuje prodejným a nečestným, bude dávat vzácným plynům před všemi ostatními prvky přednost. Protože ty se nikdy nemění, nikdy nezakolísají, nikdy se nepodbízejí jiným prvkům jako trhovci prodávající laciné zboží. Jsou neúplatné a ideální.“

Poklid vzácných plynů je ovšem opravdu vzácný. O jeden sloupec vlevo, tedy na západ, najdeme ty nejenergetičtější a nejreaktivnější plyny v periodické tabulce, halogeny. A pokud si představíte pravou a levou stranu tabulky spojenou jako na Mercatorově mapě, kdy se východ setkává se západem a osmnáctý sloupec s prvním, tak se hned vedle objevují ještě násilnější prvky, alkalické kovy. Vzácné plyny, tito pacifisté, představují něco jako demilitarizovanou zónu obklopenou nestabilními sousedy.

Alkalické kovy jsou v některých ohledech zcela normální kovy, ale v přítomnosti vzduchu nebo vody se mohou spontánně vznítit, místo aby rezavěly nebo korodovaly. Vytvářejí také zájmovou alianci s halogeny. Halogeny mají ve své vnější vrstvě sedm elektronů (tedy o jeden méně než oktet, který potřebují), zatímco alkalické kovy mají ve vnější vrstvě jeden elektron a v následující vrstvě úplný oktet. Je tedy přirozené, když alkalický kov svůj přebytečný elektron podstrčí halogenu a mezi výslednými kladně a záporně nabitými ionty se vytvoří silné vazby.

K podobnému spojování dochází neustále, a právě to je důvod, proč jsou elektrony tou nejdůležitější částí atomu. Zabírají v něm téměř veškerý prostor, jako oblaka vířící kolem kompaktního atomového jádra. Platí to i navzdory faktu, že součásti jádra – protony a neutrony – jsou mnohem větší než elektrony. Kdyby se atom zvětšil na velikost fotbalového stadiónu, jádro bohaté na protony by se změnilo v tenisový míček ve středovém kruhu. Elektrony by byly hlavičky špendlíku, které by kolem něj létaly – ale létaly by tak rychle a narážely by do vás tolikrát za sekundu, že byste na stadión vůbec nemohli vstoupit: budily by dojem pevné stěny. Z tohoto důvodu je při jakémkoliv kontaktu dvou atomů hluboko pohřbené jádro němé; záleží pouze na elektronech. 2

Rychlá poznámka: na představu elektronů jako špendlíkových hlaviček létajících kolem pevného jádra si raději příliš nezvykejte. Nebo – abychom použili obvyklejší metaforu – nemusíte chápat elektrony jako planety obíhající kolem jaderného slunce. Analogie s planetami je užitečná, ale jako u každé analogie je až příliš snadné s ní zajít až příliš daleko, jak ke své zlosti zjistili i někteří proslulí vědci.

Vážení čtenáři, právě jste dočetli ukázku z knihy Mizející lžíce, růžový sníh a jiskřící bonbóny.
Pokud se Vám líbila, celou knihu si můžete zakoupit v našem e-shopu.