[ Pobierz całość w formacie PDF ]
KOMENTARZ
ZADZIWIENIA
Philip i Phylis Morrison
Atomy malarzy
History przygotowuje si« do
przeniesienia jednego ze swych
najwspanialszych eksponatw mineral-
nych tuý na zachd od nowojorskiego
Central Parku. Specjalnie dla niego
wznosi si« wielki betonowy filar, g¸«bo-
ko osadzony w ska¸ach pod¸oýa Ð nie
jest to bowiem jakiæ maleÄki kamyczek,
lecz wielki jak ci«ýarwka, 15-tonowy
kawa¸ prawie nierdzewnego ýelaza
z pewn domieszk niklu. Dawno, daw-
no temu rozýarzony do czerwonoæci
spad¸ z nieba w stanie Oregon. To coæ
wi«cej niý tylko rzadki minera¸ Ð jest
cz«æci historii planetoid i dlatego
umieszczony zostanie w swym nowym
domu, czyli w naleýcym do muzeum
planetarium.
Oczywiæcie ýelaza jest na Manhatta-
nie pod dostatkiem. Dziesitki milionw
ton stali Ð stopu ýelaza i w«gla Ð pos¸u-
ýy¸y do budowy szkieletw nowojor-
skich drapaczy chmur, szyn metra i
prz«se¸ mostw. Po wytopieniu z ru-
dy czyste ýelazo wyp¸ywa przez
otwr w dole wielkiego pieca, pozo-
stawiajc u gry skalist szlak«. W
skali kosmicznej z kaýd dostatecz-
nie duý kul materii skalistej stanie
si« to samo pod wp¸ywem grawita-
cji Ð ýelazo zgromadzi si« w ærodku, a
ska¸y pozostan na wierzchu. Z ana-
logii tej ludzie zdali sobie spraw« doæ
dawno i na jej podstawie wycign«li
wnioski o budowie wn«trza Ziemi, przy-
pominajcego struktur« roztopionego
wsadu do wielkiego pieca. Szczeg¸o-
wa analiza trz«sieÄ ziemi, ktre wyst-
pi¸y w ostatnim stuleciu, pozwoli¸a prze-
prowadzi swego rodzaju tomografi«
naszej planety. Jej wyniki w pe¸ni po-
twierdzi¸y wyst«powanie ciek¸ego i sta-
¸ego ýelaza w jdrze, czyli namagneso-
wanej ferrosferze.
Jednak nie ca¸e ýelazo znajduje si«
w g¸«bi globu. Niektre bakterie groma-
dz w swych komrkach tlenki ýelaza
pobierane z wody d¸ugo stojcej w tor-
fowiskach. Te czarne osady od tysicle-
ci dostarcza¸y ludziom rud ýelaza Ð cz«-
æciej do wyrobu narz«dzi rolniczych niý
na or«ý wojownikw.
Nasz uprzemys¸owiony
æwiat wciý uzaleýniony
jest od ýelaza, cho juý nie
w takim stopniu jak niegdyæ.
Rudy przetapiane we wsp¸czesnych
hutach to przede wszystkim warstwo-
wane formacje ýelaziste wyst«pujce
w bardzo starych ska¸ach na ca¸ym
æwiecie. Czerwone, cienkie jak papier
warstewki tlenkw ýelaza otoczone
twardym, kwarcowym spoiwem moýna
cz«sto wyæledzi w wychodniach na
d¸ugoæci ponad 150 km. Te wielkie z¸o-
ýa s znacznie starsze niý wszystkie for-
my ýycia na Ziemi z wyjtkiem orga-
nizmw jednokomrkowych. Ich struk-
tura wskazuje, ýe powstawa¸y pod
wp¸ywem jakichæ rytmicznych proce-
sw biochemicznych, cho nie jest to
sprawa przesdzona.
W latach szeædziesitych naszego
stulecia AteÄczycy z dum restaurowa-
li Partenon, uýywajc do tego celu mar-
wet daleko w kosmosie, wok¸ Stacji
Kosmicznej Sagana na marsjaÄskiej rw-
ninie. Barwa tlenkw ýelaza jest najin-
tensywniej czerwona, gdy po pe¸nym
utlenieniu nast«puje ich odwodnienie.
Jeszcze przed pojawieniem si« gatunku
Homo sapiens
nasi cz¸owiekowaci przod-
kowie uýywali mocno barwicej czer-
wonej ochry do ozdoby. Zewn«trzne
pow¸oki elektronowe atomw ýelaza
dalekie s do wype¸nienia, dzi«ki
czemu atomy te mog wiza si« na rý-
ne sposoby z bardzo rozpowszechnio-
nymi atomami tlenu, majcymi nie spa-
rowane elektrony do oddania. Do
najcz«æciej spotykanych zwyk¸ych i
uwodnionych tlenkw ýelaza naleý
czarny magnetyt, ý¸tobrzowy limo-
nit (umbra) i intensywnie czerwony he-
matyt (ochra). Palet« uzupe¸niaj rý-
ne skomplikowane mieszanki; cz«sto
do zmiany barwy zwizku wystarczy
obecnoæ kilku rzadziej spotykanych
pierwiastkw o budowie atomu podob-
nej do ýelaza. Nasze doznania barwne
wzbogaca szkar¸at, karmazyn, poma-
raÄcz i g¸«boka czerÄ, zmieniajce na-
wet kolor lekko rudawej gleby.
Wiele ujawniaj dalsze badania. Pier-
wiastki, takie jak jod, srebro, z¸oto
i o¸w, s doæ dobrze znane, jednakýe
stanowi tylko niewielki dodatek do
ziemskiego kolorytu. Z¸ota na naszej
planecie jest ma¸o, a tlenkw ýelaza Ð
pe¸no. Chemia i geologia mog by po-
mocne w wyodr«bnianiu minera¸w,
lecz nie maj wp¸ywu na obfitoæ
pierwiastkw. Na Ziemi atomy ýelaza
s dziesi«ciokrotnie liczniejsze od ato-
mw wszystkich pierwiastkw ci«ý-
szych niý te z grupy ýelaza (do ktrej
Z¸ý z¸ota jest ma¸o,
lecz rudy ýelaza s wsz«dzie.
Skd si« go tyle wzi«¸o?
muru z tego samego kamienio¸omu, co
jego budowniczowie po zwyci«stwie
nad Persami. Ale efekt nie by¸ w pe¸ni
taki, jakiego oczekiwano. Cho uda¸o
si« dorwna maestrii budowniczych
sprzed tysi«cy lat, nowe elementy mia-
¸y ch¸odne, lekko szarozielone zabar-
wienie i odrýnia¸y si« wyranie na tle
delikatnego, ciep¸ego rýu starych ko-
lumn. Cý, moýna za to wini jedynie
przyrod«, a konkretnie drobne ýelazi-
ste domieszki, ktre w nowym marmu-
rze maj zielonkawe zabarwienie, lecz
wystawione przez dwa tysiclecia na
deszcz utleni¸y si«, dajc czerwonawy
odcieÄ.
CzerwieÄ to dominujcy kolor wielu
krajobrazw, od malowniczych piaskw
Arizony do klifw pustyni Gobi, a na-
Cig dalszy na stronie 92
90 å
WIAT
N
AUKI
Maj 1998
A
merican Museum of Natural
aby pomniejszy innych. A armia do-
brze si« do tego nadawa¸a. Louvois
zdawa¸ sobie rwnieý spraw«, ýe po-
¸czenie nowo wynalezionego nak¸a-
danego na luf« bagnetu i muszkietu
z zamkiem ska¸kowym przekszta¸ci
wrzaskliwe jatki w bardziej zdyscy-
plinowany i lepiej wywiczony sposb
wojowania, jeæli tylko zalety owych
innowacji zostan w pe¸ni wyko-
rzystane. Rzecz zasadza¸a si« na
tym, by dzia¸ajce z zegarmistrzow-
sk precyzj rwne szeregi ludzi
wykonywa¸y odpowiednie manew-
ry i otwiera¸y silny ogieÄ. Nowa-
torska koncepcja sta¸ej armii osta-
tecznie po¸oýy¸a kres powszechnej
praktyce pos¸ugiwania si« wojskiem
najemnym.
Ten nowy porzdek wywo¸a¸ wielk
niech« w Szwajcarii, ãkopalniÓ najlep-
szych w Europie najemnikw. Zyskali
oni popularnoæ g¸wnie dzi«ki stoso-
waniu techniki najeýonych pikami
czworobokw. Taka formacja sk¸ada¸a
si« z duýej liczby pikinierw os¸aniaj-
cych nielicznych muszkieterw. Piki-
nierzy stali wok¸ muszkieterw, pochy-
lajc szeæciometrowe ostro zakoÄczone
piki, kiedy tylko pojawia¸a si« nieprzy-
jacielska kawaleria. Gdy w obliczu ta-
kiego ãjeýaÓ konnica musia¸a si« zatrzy-
ma, wykaÄczali j muszkieterzy. No-
wy muszkiet z na¸oýonym bagnetem
mg¸ spe¸nia obie zabjcze funkcje
naraz.
By¸a wszakýe taka cz«æ Szwajcarii,
ktra si« tym nie przejmowa¸a: kanton
wianie naboýeÄstw w j«zyku niemiec-
kim zamiast po ¸acinie. W sumie, odbie-
ra¸ ludziom niema¸o radoæci.
Syn chrzestny Zwingliego, Konrad
von Gesner, rwnie poboýny safandu-
¸a, wspiera¸ owe ekstrawagancje taki-
mi publikacjami, jak
Ojcze Nasz
w 22 j«-
zykach, czy wielki katalog wszystkich
wydanych do tego czasu drukiem ksi-
ýek. Jego osigni«ciem w innej
dziedzinie by¸o stworzenie Ð na
200 lat przed Linneuszem Ð pierw-
szej klasyfikacji zwierzt na pod-
stawie ich fizjologii oraz (rwnieý
pierwszej) klasyfikacji roælin na
podstawie ich kszta¸tu i nasion.
W ramach owych prac botanicz-
nych Gesner wyda¸ w 1561 roku ksiý-
k« zawierajc pierwsze europejskie ry-
sunki nowego wspania¸ego kwiatu,
przywiezionego ostatnio z egzotycz-
nych krain. By¸ to w¸aænie tulipan, kt-
ry ujrza¸em owego wieczoru na ekra-
nie telewizora.
Blumenbach umieszcza¸ czaszk«
mi«dzy stopami
i przyglda¸ jej si« z gry.
zurychski, gdzie juý od jakiegoæ czasu
nie wst«powano do wojsk zaci«ýnych.
Sta¸o si« to za spraw pewnego ýarliwe-
go reformatora religijnego, ktry nazy-
wa¸ si« Ulrich Zwingli. Do 1520 roku
uda¸o si« owemu æwitobliwemu cz¸o-
wiekowi skutecznie oderwa swych
ziomkw od koæcio¸a katolickiego, pro-
pagujc takie antypapistowskie pomy-
s¸y, jak spoýywanie kie¸basy w wielkim
poæcie, zniesienie celibatu duchownych,
likwidowanie æwi«tych figur i odpra-
T¸umaczy¸
Boles¸aw Or¸owski
* Cebule tulipana sprowadzono do Europy z Tur-
cji w XVI w. (przyp. red.).
ZADZIWIENIA
,
cig dalszy ze strony 90
te w nich nukleony maj wi«c mniej s-
siadw, z ktrymi mog¸yby utworzy
efektywne wizania. Jdra ci«ýszych
pierwiastkw Ð same w sobie bardzo
rzadkie Ð s odpowiednio coraz mniej
stabilne. Zawieraj coraz wi«cej elek-
trycznych ¸adunkw dodatnich. Zgod-
nie z prawami elektrostatyki ¸adunki
jednoimienne odpychaj si« nawet na
przeciwnych kraÄcach jdra, wi«c
wszystkie atomy skupiajce w jdrze
wi«cej niý 83 protony s niestabilne
w geologicznej skali czasu.
Aby powsta¸y ci«ýsze pierwiastki spo-
tykane na Ziemi, musia¸a zajæ reakcja
wychwytu neutronu, a nawet rozszcze-
pienia jdra atomowego; prostsze reak-
cje termicznej wymiany kilku nukle-
onw w jdrze nie wystarczy¸yby.
Dlatego te ci«ýsze pierwiastki s o wie-
le rzadsze niý ýelazo, a dok¸adnie m-
wic Ð niý wi«kszoæ atomw ýelaza
powstajcych podczas gwa¸townego za-
padania si« jdra gwiazdy. Gdyby
w tym piecu temperatura wzros¸a jesz-
cze bardziej, jdra atomowe zacz«¸yby
si« rozpada. Grupa ýelaza z¸oýona
z pierwiastkw majcych w jdrze oko-
¸o 25 protonw (nie k¸my si« o tych
kilka wi«cej lub mniej) charakteryzuje
si« dwoma w¸aæciwoæciami. Naleýce
do niej atomy s najmniejszymi z tych,
ktre maj z¸oýone pow¸oki elektrono-
we, dzi«ki czemu oæwietlone æwiat¸em
s¸onecznym zwizki ýelaza mieni si«
wieloma barwami. Z drugiej strony, ich
jdra pozostaj w stanie optymalnej
rwnowagi mi«dzy krtkozasi«gowy-
mi si¸ami oddzia¸ywania jdrowego
i d¸ugozasi«gowymi si¸ami odpychania
elektrostatycznego. To, ýe w najlepszej
konfiguracji jest ýelazo, a nie ktryæ z s-
siednich pierwiastkw, moýna wyt¸u-
maczy tylko na drodze szczeg¸owych
rozwaýaÄ iloæciowych.
ZakoÄczmy to malownicze opowia-
danie jeszcze jedn uwag. Czerwieni
dolin rzecznych jest duýo, lecz rwnie
rozpowszechniona jest zieleÄ lasw
i pl. Ich ýywe barwy nie zaleý od ýad-
nego pojedynczego atomu metalu, lecz
od pieræcienia pieræcieni atomw two-
rzcych chlorofil, a w ktrych o uk¸a-
dzie elektronw decyduj atomy w«gla.
Powsta¸a konfiguracja elektronowa z pa-
dajcego æwiat¸a bia¸ego odbija tylko
æwiat¸o ý¸tozielone. Barwnik naszej
krwi, hemoglobina, ktrej kolor dobrze
pasuje do tlenkw ýelaza z ochry, za-
wiera w wielkim kompleksie atomw
centralny atom ýelaza otoczony pier-
æcieniem pieræcieni podobnym do tego
w chlorofilu. Jak na razie specjaliæci che-
mii fizycznej twierdz pono, ýe jasna
czerwieÄ nasyconej tlenem krwi nie po-
chodzi bezpoærednio od atomw ýela-
za, lecz jest widocznym przejawem mo-
lekularnego dowcipu.
naleýy chrom, mangan, ýelazo, kobalt
i nikiel). Skd si« ich tyle wzi«¸o?
Materia tworzca S¸oÄce i gwiazdy
jest bardzo czysta, niemal dziewicza; na
liæcie jej pierwiastkw pierwsze miejsce
zajmuj dwa najbardziej pierwotne
Ð wodr i hel, ktrych atomy maj naj-
prostsz budow«. Najstarsze gwiazdy
sk¸ada¸y si« niemal wy¸cznie z wodoru
i helu.
W cigu miliardw lat historii
Wszechæwiata reakcje jdrowe w wybu-
chajcych jdrach gwiazd wyproduko-
wa¸y w temperaturze miliony razy prze-
wyýszajcej temperatur« powierzchni
S¸oÄca praktycznie wszystkie pozosta-
¸e atomy. W takich warunkach typowy
foton ma energi« odpowiadajc pro-
mieniowaniu gamma, a nie czerwone-
mu czy niebieskiemu æwiat¸u widzial-
nemu. W radioaktywnej materii obser-
wowanej po wybuchu Supernowej
1987A naukowcy wykryli dok¸adnie
takie promieniowanie gamma, jakie to-
warzyszy syntezie ýelaza lub co naj-
mniej jest wyemitowane przez ãpopio-
¸yÓ pozosta¸e po jego radioaktywnym
rozpadzie podczas wyrzutu materii
w przestrzeÄ.
Izotop o masie atomowej 56 stanowi
oko¸o 90% atomw ýelaza na Ziemi
i wyrýnia si« tym, ýe jest najtrwalszy
ze wszystkich pierwiastkw. Mniejsze
jdra maj duýe powierzchnie, zawar-
T¸umaczy¸
Maciej Bzowski
92 å
WIAT
N
AUKI
Maj 1998
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
