Regatul periodic [PDF]

Zitiervorschau

R.egatul ) CALATORIE PE TARIMUL ELEMENTELOR CHIMIC

HUMANITAS

P. W. ATKINS este conferentiar

universitar de chimie fiz ica la Universi tatea Oxford �i �i

tutor

fellow

al Colegiului Lincol n ,

Oxford. Este au tor a m a i m u l t d e douazeci d e lucrari, intre care caqi de popu l a riz are pre c u m

Molecules �i manualul

Chemistry,

Physical

utilizat de s tu denti

pretutindeni in lume.

P. W. ATKINS

REGATUL PERIODIC o

calatorie pe tarTmul elementelor chimice Traducere din en gleza de

ELENA

1.

BURLACU

• HUMANITAS BUCURESTI

Coperta

IOANA DRAGOMIRESCU MARDARE

P. W.ATKINS THE PERIODIC KINGDOM Basic Books, A Division of Harper Collins Publishers, Inc., 1995 Numele �i marca "Science Masters" slnt proprietatea lui Brockman, Inc.

© HUMANITAS, 1998, pentru prezenta versiune romaneasca ISBN 973-28-0838-1

PREFATA

I ntotdeauna am fost frapat de inceputul romanului The Vessel of Wrath de Somerset Maugham. Autorul sta in cabinetul sau, rasfoind Yangtse Kiang Pilot, iar ochiul min�ii sale vede cum tabelele pentru maree �i direqiile de navigatie capata treptat realitate. I n imagi­ natia sa, contururile �i tabelele fac loc unei versiuni mai bogate de indata ce observa copacii, acoperi�urile si, in cele din urma, oamenii care constituie subiectii povestirii sale. La fel mi-ar face placere sa rna insotiti intr-o calatorie imaginara pe austera harta de naviga�ie a chimiei, tabelul periodic al elementelor. Dar, in ima­ ginatia noastra., il vom vedea ca pe 0 tara - Regatul Perio dic - p opulata de personalitati, ap cum yom constata atunci cind yom cobon pe suprafata ei. Vom zbura deasupra regatului, ii yom vedea colinele valu­ rite, lanturile de munti, defileele �i cimpiile. Vom ate­ riza �i ne vom p limb a prin cimpiile vaste �i yom travers a dealurile. Vom cobor! chiar �i sub p amint �i vom descoperi ca exista 0 structura ascunsa, un meca­ nism care controleaza �i guverneaza regatul. Pentru ca acest loc e unul rational. ,

,

6

REGAT U L P ER I ODIC

Tabelul periodic este, neindoielnic, cel mai impor­ tant concept al chimiei, attt in principiu, cit �i in prac­ tica. El constituie un sprij in zilnic pentru invatacei, sugereaza noi cai de cercetare p rofesioni�tilor �i furnizeaza 0 organizare succinta a intregii chimii . T abelul periodic confera 0 demonstratie remarcabila a faptului ca elementele chimice nu constituie 0 adunatura inttmplatoare de entitati, ci poseda trasaturi care Ie grupeaza in familii. Pentru oricine dore�te sa descifreze lumea �i sa vada cum este ea constituita din dramizile fundamentale ale chimiei, elementele chi­ mice, e es ential sa acorde atentie tab elului p eriodic. Oricine cauta sa se familiarizeze cu viziunea �tiintifica asupra lumii trebuie sa cunoasca forma generala a tabelului periodic, deoarece acesta constituie 0 parte din cultura stiintifica. Am prezentat tabelul periodic ca p e un fel de ghid de calatorie intr-o tara imaginara, iar elementele con­ stituie diferitele ei regiuni. Regatul are 0 geo grafie: elementele se juxtapun unul altuia �i sint folosite pen­ tru a produce bunuri, intocmai cum preeria produce griu, iar laculproduce pe�te. De asemenea, regatul are o istorie . I ntr-adevar, el cunoa�te trei feluri de isto­ rie: elementele au fost descoperite 1a fel cum au fost descop erite �i p aminturile lumii ; regatul a fost car­ tografiat intocmai cum lumea a fost cartografiata, iar p ozitiile relative ale elementelor au inceput sa cap ete o mare semnificatie ; de asemenea, elementele au pro­ pria lor istorie cos�ica, istorie care poate fi urmarita pina la stele. Regatul Periodic are �i 0 administratie, deoarece ele­ mentele au proprietati guvernate de legi care Ie contro­ leaza comportamentul �i determina aliantele pe care ,

,

P R E FATA

Ie formeaza. Aceasta administratie e de gasit in pro­ prieta�ile atomilor, in cele ale electronilor �i nucleelor care constituie atomii. N-am presupus nici 0 cunoa�tere prealabila a chi­ miei. Tot ce va solicit este Sa va foIosi�i imagina�ia pentru a interpreta analogiile geografice in termeni de entita�i concrete .Vom zbura impreuna deasupra aces­ tui peisaj �i vom ateriza atunci dnd ne va conveni. Vom descoperi astfel un regat b ogat, a carui manifes­ tare este lumea reala. A� dori sa-i multumesc lui Jerry Lyons, care a edi­ tat aceasta carte, pentru unele sugestii utile, �i Sarei Lippincott, care, in calitate de redactor, m-a ajutat in mod admirabil sa fac sa devina clar ceea ce doream sa spun. Oxford, ianuarie 1995

7

Partea I

GEOGRAFIA

CAPITOLUL 1

Teritoriul

Bun venit in Regatul Periodic! Acesta e un �i nut al imagina�iei, dar m ult mai apro ap e de realitate dedt p are . Este regatul elementelor chimice, substan�ele din care e facut o ric e e palp ab il . Nu e 0 �ara intins a, deoarece consta doar din vreo suta de regiuni ( cum yom denumi adesea elementele), explidnd, cu toate acestea, e x i sten � a oricarui material din lum ea noastra reala. Din cele vreo suta de elemente, care constituie centrul povestirii noastre, sint f acute toate plane t ele , rocil e, veg e ta �ia � i animalele . Aceste elemente stau la temelia aerului, a o ceanelor �i a Pam in tu lu i insu� i . Starn pe elemente, mincam elemente, sfntem elemente. D eoarece creierele noastre sint facute din elemente, chiar �i opi niil e noastre, cumva, au proprietatile ele ­ mentelor �i, deci , ale locuitorilor acestui regat. Re gatul nu este un talme�-balme� de r egiuni , ci un stat minu�ios organizat in care trasaturile unei regiuni sint apropiate de ce1e ale vecinilor sai. Exista pu�ine granite distincte. Mai curind, peisajul este c ar a c teri z at in mare maSUnl p rin tranzitie; savana se imbina cu vaile d o m o al e , care treptat se adincesc in defilee fara

12

G E O G RAFIA

de sfiqit ; coline rasar treptat din cimpii pentru a de­ veni mun�i seme�i. Acestea sint imaginile, analogiile de retinut atunci cind dlatorim prin regat. Esential este a nu se uita nu numai ca lumea materiala este con­ struita din vreo suta de elemente, ci �i faptul ca aceste elemente - la rindul lor - formeaza 0 structi.lra. I n aceasta etap a, urmarim sa realizam 0 evaluare a structurii, 0 familiarizare cu regiunile regatului. Pri­ vind de sus, vedem ca regatul cuprinde 0 perspectiva larga, de la hidrogen pina dincolo de indepartatul ura­ niu. Exista regiuni cunoscute dincolo de ur a n i u, dar in cea mai indepartata zona se intinde un orizont ne­ explorat, in a�teptarea unui nou Columbo Mai apropiat de noi este teritoriul cunoscut - regiuni ca acelea ale carbonului �i oxigenului, azotului �i fosforului, cloru­ lui �i iodului. Pina la sfiqitul acestei p rospeqiuni topografice ini�iale, yom fi familiarizati cu maj oritatea regiunilor �i Ie vom cunoa�te ca echivalente pentru de�ert, mla�tina, lac sau pa�une . Chiar de la aceasta inal�ime, mult deasupra pamin­ tului, putem vedea principalele trasaturi ale peisajului ( fig. 1 ). Exista regiuni splendide, stralucitoare, consti­ tuite din metale �i: adunate in ceea ce yom denumi D e�ertul Vestic. Acest de�ert este uniform, in linii mari, dar exista umbre subtile indi cind 0 varietate de caracteristici. lci �i colo exista pete delicate de culoare, ca licarirea cunoscuta a aurului �i imbujorarea cuprului. Cit de remarcabil e faptul ca aceste paminturi pustii constituie cea mai mare parte a regatului (aproximativ 86 dintre cele 109 elemente cunoscute), de�i regatul furnizeaza 0 asemenea bogatie in lumea reala! Aceasta abundenta sugereaza faptul ca ariditatea de�ertului este o iluzie �i ca atunci cind il yom privi de aproape yom

T ER I TOR I l} L Tarmul

Hidrogen

I

Heliu

Fig. 1 Planul general al Rega�lui Periodic, cu mentionarea unor carac­ teristici ale regiunilor. In De�errul Vestic �i Insula Sudid. se afla elementele metalice, toate celelalte elemente fiind nemetale.

vedea ca e bogat in eehivalentul mineralelor �i ca pei­ s ajul lui reee poseda un larg domeniu de proprieta;i fizie e �i ehimiee. Dar 0 eereetare mai amanun;ita ramine pe mai tirziu. Aeum ne aflam inca muIr deasu­ pia regatului, iar varietatea de�ertului nu este vizibila imediat. Spre est, p eisajul variaza eonsiderabil, lueru vizibil ehiar �i de la aceasta altitudine. Aici se intind regiu­ nile mai blinde ale regatului �i poate fi vazut �i un lac. Dar imediat devine evident ca nu-i yorba de un regat obi�nuit, caei laeul nu are limpezimea gri sau alb astra a lacurilor de pe Parrlint, ei este de un strident ro�u-in­ chis eu dungi cafenii. Aceasta regiune este eea a bro­ mului �i reprezinta unul dintre cele doua laeuri ale

13

14

G E O G RAFIA

acestui �inut deosebit. Celalalt lac s e gasqte l a hotarul de ras arit al De�ertului Vestic �i este complet diferit ca aspect, cu 0 stralucire cruda metalica, argintie. Este mercurul, un lichid printre pietre. I n aceste �inuturi de rasarit, exista 0 mare varietate de forme �i culori, iar varietatea cr q te p e masura ce ne apropiem de coasta estica. De�ertul Vestic se mo­ duleaza treptat in regiuni care par metalice, dar care au 0 p ersonalitate mai pu�in accentuata, un caracter ambi guu. Astfel de elemente includ siliciul �i arsenul, precum �i re giunile mai putin familiare al e r e g atu lui ,

ca po l o niul �i t d uru l . Pare ca �inutul devine fertil din punet de vedere chimic, dar in aceasta re giune ne­ cunoscuta realitatea p oate diferi de p rima impresie. De la aceasta altitudine, mult mai izbitor este faptul ca vedem culorile peisajului. Exista cunoscuta pata vie a sulfului cel galben - pucioasa, cum i se spunea nu demult, pucioasa iadului. Vecinul sau, seleniul, parca s-ar schimba 0 data cu anotimpurile, de la cenu�iu-me­ talic intr-o forma, la ro�u-brun, in alta forma. Cum poate 0 aceea$i substan�a sa cap ete nuan�e atlt de diferite? Seleniul nu este singurul exemplu. Cel mai comun element, carbonul, prezinta de asemenea 0 va­ rietate remarcabila: cea mai cunoscuta forma a sa este cea negricioasa, dar p oate varia pina la sci'nteietorul diamant, la cenu�iul-metalic al grafitului �i la p orto­ caliul-cafeniu al formei cristaline re cen t de scop erit e , fulerita. Trebuie sa fim atenti la aceste forme variate ale unui element dat - forme pe care Ie vom numi alego ric anotimpuri, dar care, de fapt, sint n u m it e alotrop e - deoarece ignorarea lor poate duce la con­ fuzii. Cind coborim pe suprafap regatului, putem gasi elemente1e in o r i c a r e dintre anotimpurile lor.

T ERITOR I UL

Culorile peisajului devin chiar mult mai variate in apropierea liniei de coasta ras arite n e . Cele mai uimi., toare elemente chimice sint halogen ii, 0 familie str'ins legata a regiunilor care includ lacul ro�u al bromului. De la aceasta altitudine, vedem gradarea culorilor lor, de la fluorul aproape lipsit de culoare, aflat in nordul indepartat, intuneclndu-se prin galbenul-verzui al clo­ rului spre ro�covanul brom invecinat. La sudul bro­ mului se intinde iodul eel cu luciri negre-p urpurii, licarind in apropierea litoralului sudic. I ar la sud de iod s e intinde astatiniul, 0 regiune care p oarta un nume dar despre care se �tie inca prea putin. 0 astfel de ignoranta se insote�te, ap cum se intimpla adesea �i in lumea reala, cu inutilitatea ; dad n-ati auzit vre­ odata de astatiniu, asta se intimpla deoarece p are d e inutil sa-l cunoa�tem. Aceasta este una dintre cele mai neexploatate, mai neproductive �i doar superficial in­ vestigate dintre regiunile regatului. Variatia coloritului in aceasta zona este unul dintre cele mai vadite aspecte ale gradarii proprietatilor ele­ mentelor de aici. Aceasta parte a regatului atrage privirea cu nuantele ei placute �i sintem condu�i spre gindul d p oate exista aici tendinte subtile necesitind o cercetare mai atenta, chiar 0 excavare, cu scopul de a judeca limpede lucrurile. Aceasta este de fapt situ­ atia, iar clnd dlatorim prin regat pe j os, trebuie sa fim atenti la modularile care nu se arata chiar atit de fatis. o parte din placerea chimiei - denumirea pentru le­ gi s l atia care guverneaza Regatul Periodic consta in des cop e ri re a unor profunde ritmuri subterane care leaga re gi unil e regatului, unindu-le in familii . Una dintre aceste tendinte este vizibila in fapt cu ochiulliber. A�a cum nu putem vedea aerul pe care il ,

,

-

,

15

16

GEOGRAFIA

respiram, unele regiuni ale Regatului Periodic apar ca fiind lipsite de substanta. Aceste regiuni, in aparenta goale, se intind pe coastele de rasarit �i de nord - pei­ saje aparent chiar mai putin fertile deci't De�ertul Ves­ tic. Dar coasta de nord-est este departe de a fi ne­ folositoare, deoarece aici se intinde oxigenul, acest aproape universal sol al vietii. Azi oxigenul este in ase­ menea masura indispensabil vietii pe Pamint incit acolo unde nu se afla la indemina el trebuie furnizat. Caram oxigenul sub mari in conteinere; il transportam pe Luna. II pompam in trupurile muribunde pentru a Ie aj u ta sa se aga�e de via�a. II pulverizam cu viteza mare in motoare pentru a Ie da posibilitatea sa-�i arda combustibilul. Oxigenul este esenta vietii, iar via�a �i locomo�ia inceteaza practic de la sine in absen�a lui. lata foqa ascunsa a acestei regiuni aparent lipsite de substanta, aflata la hotarul nordic al regatului. Forta invizibila nu se rezuma la oxigen. Vecinul lui de la apus, azotul, este de asemenea aparent lipsit de substan�a dar esential pentru via�a: 0 mare parte din activitatea biologica �i chi mica este indreptata spre capturarea sa din atmosfera, unde se gase�te din bel­ �ug. Capturarea azotului este denumita "fixarea" lui, iar fixarea azotului este un proces de importanta vi­ tala pe Pamint - tot aUt de vital ca fotosinteza, fixarea carbonului din dioxidul de carbon atmosferic. Fixarea azotului trebuie sa se fi realizat cu multa vreme inainte de apari�ia oamenilor pe Pamint, deoarece proteinele sint formate din el, iar proteinele constituie baza tu­ turor formelor de via�a organica. Chiar vehicularea informa�iei genetice de la

0

generatie la alta se leaga

de azot, deoarece el este 0 componenta a acidului dez­ oxiribonucleic, sau ADN, materialul din care sint

TERITORIUL

aparent pustie a a z o tului, nu ar mai exista ereditate, ci n-ar mai fi nici un fel de ac tivit a t e - deoarece roti�ele dintate ale vie�ii, pr o t e ine l e , n-ar mai exista. R e gi u nile de pe coasta rasariteana sint 0 altfel de materi e . Ele sint de asemenea, gazoase, dar sint in mare masuri i n a c t i ve . Acestea au primit denumiri fe lu ri te in peri o ada care s-a scurs de cind au fost des­ coper i t e de exploratorii c h imi �ti la sfiq itu l secolului al XIX-lea. Ini�ial au fost b otezate gaze rare, d eoare ce se credea ca se gasesc in cantitate mai mica . Aceasta-i desigur adevarat pentru unele dintre ele, dar nu pen­ tru to ate : unul dintre ace s t e g az e, arg onuI , se gase�te facute gene1e. Elra rcgiunea

via�a ar inceta: nu doar di

in atmosfera Pamintului in propoqie mai mare decit di o xidul de

carbon. HeliuI, rar in atmosfe ra terestra, e departe de a fi rar in Univers, unde constituie mai mult de 25% din tot ceea ce exista, fiind al doilea, ca procentaj, dupa hidrogen. Iar radonul, aflat pe coasta

rasariteana in su dul indepartat, se gase�te intr-o pro­ por �ie p ericu loa sa in acele paq i ale P a mintului unde au loc p roces e radioactive naturale. "Rar" nu mai este de lo c 0 c ale p otrivi ta pentru a caracteriz a aceste gaze a bu nden te, iar denumirea a fost abandonata. Cindva ele erau cunoscute de asemenea �i ca gaze inerte ; un motiv pentru care aceasta g r ani t a de co as t a a ram as nedescoperita a� a de multa vreme I-a constituit faptul ca aceste e lemente nu a u fost gasite i n comb i natii . Pio­ nierilor ex plora to ri pe tarimul chimiei, care i�i ficeau desco p eriril e prin examinarea combinatiilor dintre re­ giuni, ti nu turile liniei de coasta Ie ra mine au invizibile �i chiar de ne banuit . Totu�i , incercari mult mai recente de a Ie convinge sa se combine au fost incununate de succes, iar ste rilitatea acestor regiuni a fost biruita. Nu

17

18

GE O G R A F I A

e cazul sa spunem c a dqertul d e pe coasta Inflore�te acum, dar exi sta 0 pilplire ocazionala de fertilitate, echivalentul chimic al unui fir de iarb a. Astfel, s - a spulberat �i j us tificarea p entru adj ectivul "inert". Aceste regiuni slnt cunoscute acum sub denumirea colectiva de gaze nobile, denumire care inten�iona sa implice un fel de raceala chimica mai curl'nd decit 0 sobrietate In adevaratul ln�eles al cuvintului . Pe scurt, dispunerea generala a teritoriului este cea dupa care metalele s e gasesc la apus, cedind calea, pe masura ce calatore�ti spre rasarit, unui variat peisaj de

cu elementele deosebit de inerte de pe �armul rasaritean. S p r e sudul uscatului exista 0 insula dep artata de �arm p e care 0 yom nurtli Insula Sudica. Ea consta in Intre gime din metale cu personalitate fin modulata. in nordul uscatului, situa­ ta Intrucitva asemenea Islandei la dep artare de coasta nord-vestica a Europei, se Intinde 0 r egiune unica, izolata - hidrogenul. Acest element simplu, dar inzes­ trat, este un important avanpost al regatului, deoarece, in pofida simplita�ii sale, este dotat cu 0 puternica per­ sonalitate chi mica. El este, de asemenea, eel mai abun­ dent element din Univers �i combustibilul stelelor. nertletale, care se incheie

CAPITOLUL 2

Produsele regiunilor

Am vazut In cazurile oxigenului �i az�tului ca a nu fi vizibil nu Inseamna a fi nefolositor. In acela�i mod, regiunile de�ertului metalic aproape uniform consti­ tuie surse bogate de fertilitate atunci dnd sInt desfa­ �urate in mod adecvat. Sa aruncam 0 privire de ansam­ blu asupra produselor Intregului regat n-ar fi un lucru potrivit in aceasta faza, deoarece trebuie sa �tim mai mult despre institutiile regatului inainte de a putea aprecia pe deplin produsele sale. Insa 0 inspeqie pre­ liminara este potrivita. Elementele metalice sint de importanta cruciala, a tit in peisajul natural al lumii reale, cit �i in creatiile �tiin­ tei �i industriei. De exemplu, 0 regiune a De�ertului Vestic este fierul, elementul care a ajutat omenirea sa i asa din Epoca de Piatra �i a propulsat-o spre (�i prin) revolutia industriala. In cursul acestei revolutii, regiu­ nea a prosperat. Prin formarea aliantelor eu un numar de vecini, ea de exemplu e ob al tul , nie helul, vanadiul �i manganul, fierul a devenit otel, iar otelul este - aproa­ pe literalmente - fundamentul societatii moderne. Faptul ca fierul este eapabil sa se alieze atit de u�or cu vecinii sai este un lucru care nu poate trece neobservat

20

GEOGRAFIA

in regat. Aceasta trasatura indica existenp unor pro­ funzi curenti de asemanare, plasati dedesubtul supra­ fetei care infati�eaza p eisajul regatului, curenti analogi legaturilor culturale �i economice care consolideaza aliantele dintre natiuni. Regiunile din apropierea fierului au fost �i deosebit de semnificative in istoria natiunilor contemporane. La citiva pa�i spre rasarit se intinde cuprul, care - de­ oarece poate fi extras alit de u�or din minereurile in care se afla a fost primul element utilizat in lunga noastra calatorie dincolo de Epoca de Piatra, �i printre -

primele materiale prelucrate vreodata. Cuprul are 0 rezistenta medie la modificarea chimica nedorita p e care 0 numim corozil,me. I n viap de zi c u zi exista doua consecinte ale acestei rezistente: una consta in folosirea cuprului pentru confeqionarea conductelor de apa - apa fiind una dintre cele mai virulente sub­ stante chimice iar alta in folosirea lui, in combinatie cu regiunile invecinate staniu �i nichel, in fabricarea monedelor. Aici vedem 0 alta legatura subterana a re­ gatului. In apropiere de cupru se intind argintul �i au­ rul, care au fost multa vreme folosite ca metale pentru comert, podoab e �i monede, in parte datorita aspec­ tului lor atragator �i a raritatii lor, dar �i deoarece, de asemenea, sint rezistente la coroziune; intr-adevar, cuprul, argintul �i aurul sint denumite uneori metale pentru monede, recunoscindu-se rolul lor in societate. Vorbind in general, De�ertul Vestic a fost explorat �i exploatat de la rasarit spre apus; adica, tehnologia �i industria i-au folosit resursele in aceasta o rdine . Cuprul a inlocuit piatra pentru a n e aduce in Epoca de Bronz. Apoi, cum exploratorii se imbulzeau spre vest, punind in joc intotdeauna mijloace mai energice ,

-

,

PRODUSELE REGIUNILOR

,

de descop erire, ei au intilnit r egi u nea fierului � i a u folosit-o la fabricarea de arme mai eficace. Sub pre­ siunile seleqiei naturale, acele societa�i care au uzat de astfel de arme - fiind mai bine inzestrate pentru a ucide, subjuga �i supravie�ui - au inflorit. Ce1e mai pu tern ice state se bucurau de libertate printr-o agre­ siune continu a, iar aceasta Ie dadea timp p entru inva­ �atura ; in acest fel, la momentul pot r i vit , ele au fost capabile sa patrunda in regiunile apusene aflate la dis ­ tanta mai mare in desert.

Aici

descoperi� boga�ii x t raordinare . I n p ro­ fu n zi mea D e s, rtu lu i Vestic, intr-o zona aidoma unui istm, intinzindu-se de la zinc, la est, pina la scandiu, au

e

e

la vest, s-au impiedicat de ti tan, cu ad e vara t 0 recom­ pensa deosebita. Titanul are exact proprieta�ile de care o soci etate i� i leaga ne cesi t a�i le inaltei tehnologii, dad. e sa se indrep t e spre ceruri: acesta este un metal dur �i rezistent la c oroz iune , �i to tu� i u�or - reprezenta­ tiv pentru aceasta p o r� i une a De�ertului Vestic. Ti­ tanul si v e cin i i sai, vanadiul si molibdenul, in a lian ta cu fie�l, formeaza o � e1u ri d� r ab il e care ne fac cap � ­ bili sa ci opl i m in piat ra �i s a construim la scara mare. o trasatur a deosebita a Re gatu l u i Periodic este aceea ca Istmul, care leaga dou a blocuri dreptunghiulare de la extremele apus ea n a �i rasariteana ale regatul u i , a furnizat atit de multe unelte de ba z a al e soc i e ta �ii noastre si ca membrii sai fo r me az a atit de usor ali an te , , , unii cu a l ti i . D rep tu nghiul Vestic este de asemenea partea De�er­ tului Vestic, dar reg iu nile sale sint, intr-un fel, mai surprinzatoare decit cele ale Is tmu lu i . Aici se afla me­ tale care nu sint gas ite vreodata in stare nativa (terme­ nul tehnic pentru forma l or l ibe ra ) in natura, deoarece

21

22

GEOGRAFIA

sint deosebit de re active . Cele mai muite dintre aces te metale sint prea virulente chiar pentru a putea fi atins e . Aceas ta e 0 trasatud. chimica a regatului care, de�i nu este tot atit de repede vizibila ca ace e a a cu­ l o rilor Dreptunghiului Estic, nu este totu�i mai pu�in �ocanta. Pentru a in� elege aceasta ne trebuie doar do­ vada unei re ac� i i simple: tr e bu ie sa urmarim ce se in­ timpla atu nci clnd ploua in aceasta ind ep ar ta t a zona

a regatului. In indepartata re giun e nord-vestica a litiului, ploaia are un deet s lab . Desigur, terenul fierbe �i bolboro­

s e�te , eliberind hidrogen gazos atunci dnd p lo aia se abate asupra pamintului, d ar , una peste alta, reaqi a cal m a, iar re gi un ea e p utin perturbata. Nu la fel st au insa luc ru ri l e �i cu sodiul, care este vec i nu l de la sud. Aici ploaia �i terenul se g as e sc intr-un conflict

este

violent; pamintul clocotqte �i fierbe de cite ori il

lo vq te 0 p i catu d. de p l o a ie . D aca in regiunea litiului ploaia este tol e r abila, iar in regiunea sodiului abia su­

portabila, la atingerea potasiului, re giu n e a aflata ime­ diat la sud de sodiu, efectul ploii este dincolo de orice inchi pu i re . Acum ea face ca p amintu l nu nu ma i sa se agite �i s a fiarba, ci chiar sa ia foe �i sa arda. Aici r e ­ aqia dintre me ta l �i apa de p l o aie este atit de puter­ nid indt hidr oge n ul ia foe; a eeas t a re giune este de neloeuit pe timp d e ploaie . Dar mai departe spre sud? Aiei p loaia este e xp l oziva. In re giunea ru b i di u lui �i e e si u lui , fieeare picatura d e ploaie e ste 0 bomba, faclndu-se �an dari prin explozie la impaetul cu solul. T endin�a in aceasta familie de ele me nt e este cea a une i re aetivi tati ehimiee erescinde de la nord spre s u d . Virulen�a a c es tor metale d e la hotarul Dq ertului Vestic - eunoscute sub numele eoleetiv de metale

PRODUSELE REGIUNILOR

alcaline nu inseamna ca ele nu slnt folositoare in �atura �i industrie. Virulenp, atunci clnd e ste stapinita, ar e foloasele ei. Sodiul, de exemplu, este 0 componen­ ta a sarii de masa (clorura de sodiu), 0 substan�a aut de folositoare Indt guvern e le i-au reglementat distribu�ia. Sodiul es te 0 componenta de baza a activita�ii sis­ temului nervos �i creierului, iar fara el ob�inem orga­ nisme care ar fi inerte �i plante in mare masura ne­ funqionale . Potasiul, un metal alcalin ale cami trasaturi difera subtil fata de eele ale sodiului, este de a s e m en e a 0 eomponenta esentiala a activita�ii neu­ ronale, iar i nterd ep e n den ta delicata a aeestor elemente similare s us�in e gindirea �i actiunea, ani mind, prin ur­ mare, ceva altminteri lipsit de viata. Aiei vedem din nou puterea alian�ei dintre veeini intr-un regat: 0 ar­ m o ni z ar e a proprietatilor poate fi mult m ai b o gata In c o ns e e in te dedt proprieta�ile ca r e a q i on e aza de une1e singure. GIndirea este cel mai sub til fenomen al mate­ riei ; ea provine In parte, din inte raqiun ea a doua re­ giuni Invecinate intre care exista d oar 0 subtila dife­ renta de prop rietati. Chiar la rasarit de metalele alcaline se In ti nde un al t grup de regiuni cu proprieta�i Inrudite �i plasat pe teri­ toriul acestui bloc dreptunghiular. Aceasta familie de regiuni, cuprinzIndu-Ie pe cele botezate metale alca­ lino-pamintoase, include calciul care de asemenea clo­ cote�te atunci dnd ploua, bolb orosind in lini�te �i formind mai mult hidrogen dedt litiul. Calciul este t otu�i mult mai folositor decrt litiul, iar natura a gasit utilizari acestei regiuni a D e � e rt ulu i Vestic cu multa vreme inainte ca civi1izatiile umane sa in ceapa sa fo10s easca litiul (in principal, litiul e folosit 1a bombele nucleare). Calciu1 este 0 componenta a activi ta�i i ner-

23

24

GEOGRAFIA

in to c m a i ca sodiul �i potasiuI, dar m ai este �i element caracteristic al construirii si m e nti ne rii fonnei organismelor. In n a tu r a , el este 0' comp � nenta a un o r astfel de m ate ri ale ca osul (fosfatul de calciu) sche1etelor int e r ne �i a crustei ( carbo n a t de calciu) s che l ete l or externe. Acumu l area carbonatului de cal­ ciu provenit de la crustacee a c o ntribuit in mod esen­ � ial i a ri gidul schelet intern al p rop riului nostru p ei saj teres tru. CuI mile de var n estins s tnt 0 mo � ten i r e a vie�ii marine �i dainuiesc mult;umita cal c i ulu i pe care voase,

un

il contin. Utilizarea calciului

de catre natura a fost copiat a de

civil i z atiile om ene�ti, care au pavat cu calcar �i au con­ s truit cladiri care au rezistat mii de ani. Romanii fa­

bricau ciment �i mortar dar nu �i - au dat seama ca, in fond, se oeupau eu mineri tul ealciului din regat. Fad

aeest produ s al regiunii De � ertului Vestic, nu numai ca n-ar fi existat vreo str u ctura p ermanent a in socie­

ta�iIe civilizate, dar organismele nu � i - ar fi dez voltat arme de atac ( din�i sau colti) sau mijloaee de proteqie sub forma eoehiliilor. Chiar Ia nord de ca ki u se intinde magne ziul, 0 regiu ne eu proprietati similare dar, din nou, difer i nd subtil. Magneziul este mai putin reaetiv decit ealciul:

clnd p loua aiei , terenul ramine in mare maSUfa nesehimbat. Dar, asem enea calciu l ui , m agn eziul poate

juca rolul u nui

fel de co loana vertebrala pentru anu­

mite speeii �i es te gasit impreuna eu ealciul in minera­

luI asemanator cretei, denumit dolomit, din eare sint facuti Muntii Dolomiti din Aus tria �i Italia. Un pro­

dus d e osebi t de important al regiunii magneziului este o molecula organica numita c!orofila, care contine un singur atom de magne z i u in ochiul ei. Fara clorofila,

PRODUSELE REGIUNILOR

lumea ar fi 0 p i atr a umeda �i calda in locul deli c atu lui v e rde plin de via�a pe care-l cunoa�tem, caci cloro­ fila i�i i nd r e a p t a ochiul ei de magneziu spre Soare �i c ap t e az a energia Iuminii soiare, in p ri ma faza a foto­ sintezei. Din motive pe care Ie yom cerceta mai tirziu, magn eziul are ex a ct acele tra s aturi care sa faca posibil acest proc es . Dad regatului i - ar fi l ip s it acest element, ochiul c lo ro fi le i ar fi fos t orb, fotosinteza n-ar fi avut loc, iar via�a, a�a cum 0 cunoa�tem, n-ar fi existat. La capatul sudic al acestei familii se afla metalele stro n tiu , bariu �i radiu. StructuriIe regatulu i incep sa ne fie cunoscute, iar, intrucit stmcturile cons titu ie fun­ damentul predictiei, sintem capab il i sa p rezicem d a c es t e regiuni vor fi mult mai reactive dedt cele din ­ spre nord. f ntr- adev ar , ele sint prea agresive fata de mediu pentru a fi de mare fol os, i ar natura nu le-a gasit vreo intrebuintare. Rad i uI este puternic radioac­ tiv (0 p ropr ie tate nucleara, nu de natura chimica) $i este utilizat pentru a distruge celulele care prolife­ reaza malign. 0 forma radioactiva de strontiu, stron­ tiul 90, este 0 componen ta a precipitatiilor radioactive $i, dad se acumuleaza in oase in Iocul calciului, poate distruge celulele necesare vieti i � i poate induce leucemia. E ti mp u l sa traversam din nou I s tmul sp re t inutu l dreptunghiului din rasarit. Produse1e Dreptunghiului Estic sint incre dibii de abundente . Cele mai intere­ sante regiuni se intind pe coasta nordid ; pe doua din­ tre ele, oxigenul $i azotul, Ie-am vi zitat dej a. Dar nici o re giune de p e coasta nordica - s au de o riunde in acest r e g at , l a dr ep t vorbind - nu este mai fecunda dedt carb onul. Carb onul este un element comun, intrind u � o r in l e g aturi l e pe care Ie formeaza. Spre rai

25

26

GE O G R A F I A

deosebire de fluo r, care se gase�te doar cu citeva re­ giuni mai spre d.sarit, carbonul nu este 0 primadona reactiva. I n chimie, ca �i in viata, aceas t a lipsa de pre­ tentii este rasplatita, iar p e calea lui b anala carb(;mul s-a intronat rege al Regatului Periodic. Carbonul, de­ sigur, este elementul compu�ilor o r ganici : proprietatea extraordinara �i complexa pe care 0 numim "viata" se trage aproape in totalitate din aceasta regiune nordica intunecata a regatului. Imediat la sud de carbon se gase�te siliciul. A�a cum se intimpla adesea cu vecinii, aceasta constituie 0 veci­ natate extrem de ambigua. Aidoma carbonului, dar intr-o masura mai mica, siliciul este capabil sa formeze unele molecule cu lant lu ng necesare in orice proces la fel de complex ca viap, dar nu a realizat 0 forma vie cu propriiIe-i foqe. Totu�i, in aceasta p rivi nta, sili­ ciul poate fi doar un somnolent. Principalele p r odu s e ale carbonurui, organismele vii, au luptat mai mult de citeva miliarde de ani pentru a s tab iIi meca n ismele acumularii �i dispers ar i i informatiei (0 distilare �i 0 definitie, ambele austere, a ceea ce intelegem prin "via­ ta" ), iar siliciul a stat in expectativa. Recenta alianta a celor doua regiu ni, in care organismele pe baza de car­ bon au valorificat compu�ii artificiali pe baza de sili­ ciu in tehnologia informatiei, a avut drept con s ecinta inrobirea siliciului. T otu�i, precocitatea organismelor produse de carb on este de 0 astfel de natura incit aceste organisme stimuleaza in mod constant puterile latente ale siliciului, iar, intr-o zi, sil i ciu l va putea sa rastoarne suzeranitatea vecinului sau nordic �i sa-�i as u me rolul domin

10

20

30

40

50

60

70

80

90

N u miir atomic

Fig. 9 o versiune moderna (�i mai comp leta) a graficului lui Julius Lothar Meyer. El a reprezentat valorile volumului atomic al ele­ mentelor in functie de greutatea atomica ; aici rep rezentarea s-a facut in funqie de numarul atomic, 0 proprietate mai profunda. De observat cre�terile �i descre�terile periodice ale valorilor.

1 01

1 02

ISTORIA

descoperise 0 periodicitate In proprietatile elementelor - un ritm complex care parea sa fie 0 unda trecind prin ri'ndurile lor. Regatul era mult mai complex decit presupusese John Newlands : el sesizase doar Incepu­ turile s tructurii complexe ; Odling �i Meyer patrun­ sesera mai departe . D ep arte, la St. Petersburg, bigamul �i chimistul Dmitri Ivanovici Mendeleev ( 1 83 4 - 1 907) urmare� 0 problema similara, dar 0 abordase dintr-un punct de ve dere mai apropiat chimistului �i lucri'nd, dupa cit se p are, fara a euno a�te eeea ce real izasera Odling �i Meyer. Mendeleev semana Intruci'tva eu ealugarul ne­ bu n R asp u ti n �i avea rep utati a de a �i gasi eu u�urinta o p ereche. Era naseut In Siberia, fiind eel mai mic din­ tre cei paisprezece frati. La St. Petersburg, Mendeleev s-a dovedit a fi franc, radical �i artagos. I nvinuirea de bigamie i se trage dintr-o lege ruseasd, pe atunci in vigoare, care ii cerea sa a�tepte ppte ani dupa divort inainte de a se recasitori : el n- a facut-o, redsato­ rindu-se imediat. Tarul a refuzat sa nu-l primeasd Ia eurte p e mo tivul ca, de�i Mendele ev avea doua ne­ veste, el, tarul, nu avea decit un singur M endeleev. Unicul Mendeleev al tarului cuno�tea pizeci �i una de insule ale regatului (fig. 1 0) �i duta relatiile dintre ele, relatii care ar fi putut sa Ie ordorieze intr- o uni­ tate. Doar trei cincimi din regatul actual erau cunos­ cute ; el a avut curajul sa-�i asculte vocea interioara �i sa traga concluzia d unele reg i u n i inca nu fusesera descop erite. E mai bine sa la�i locuri vacante pe care sa Ie completezi mai tirziu, poate p entru a-i ghida pe p rospectorii in regat, decit sa strici modelul impunin­ du-i 0 falsa aparenta de caracter complet. Se spune d, in timpul unei scurte motaieli pe cind scria un manual -

CARTOGRAF I I

Fig. 1 0 Regiunile umbrite reprezinta elementele eunoseute p e vre­ mea lui Mendeleev. Ele pot fi identifieate prin eompara�ie eu tabelul de la sfiqitul car�ii.

de chimie, pentru care se framinta in legatura cu or­ dinea in care sa prezinte elementele, a avut un vis . and s-a trezit, a into emit tabela, in principiu in forma finala. Era ziua de 1 7 februarie 1 8 69'·' . Poate fi rele­ vant pentru procesul descoperirii faptul ca Mendeleev s-a delectat faand 0 pasien�a �i ca scrisese numele ele­ mentelor pe caqile de j o e, pe care le-a impar�it in rinduri �i coloane. Mendeleev sus�inea ca greutatea atomica era singura caracteristica fundamentala a unui element, deoarece , ·' . A c es te straturi pot fi in chipui te aidoma foilor unei cepe, cu cel de-al doi­ l e a s t rat infa�u rat in jurul prl mu l ui , eel de-al treilea in ju rul celui de-al doilea, �i a�a mai departe. Grupurile de orbitali de ace la� i t ip ( cu acela� i numar de lobi) din interiorul unui strat se spune ca alcatuiesc un substrat al stratului. Astfel, o rbit a l u l 2s c o n s tituie un substrat al stratului al doilea al unui atom, iar cei tr e i orbitali 2p , i m p r e u n a , constituie un aIr substrat al a c e lu i a � i strat. Cind un substrat are garn i tur a de electroni com­ p le t a ( doi p entru un substrat s , �ase pentru un sub­ strat p, zece pentru un su bs t ra t d �i p a i s p r e z e ce pen­ tru un substrat j), spunem ca s u bs tra tu l este complet. Substraturile d �i f sint tr atat e intrucitva diferi t de ve ri i ,', Stratu! sau patura K (n. t. ). Stram! s a u patura M (n. t. ). ,'"h< Stratul sau p atura N (n. t. ). ,', -:,

L E G I SLAT I A E X T E R N A

lor mai dominanti, substraturile s �i p, d e o are ce , prin conventie, ele nu neeesitii s a a i b a con figu r a ti a com­ p l eta pentru ca stratul sa fie considerat complet. I n

sfir�it, stratul cel mai exterior al atomului, stratul care contine orbitalii ocupati de ultimii electroni care formeaza atomuI, este numit strat de valenta, iar toti c eila l ti electroni din interior constituie miezul. Ter­ menul valenta va interveni din nou cu ocazia dis­ cutarii I e ga tu ril or pe eare Ie for me az a atomii, iar uti­ lizarea lui p entru electronii cei mai tndepartati d e nucleu refle cta faptul ca ac e � ti electroni Stnt aceia care domina formarea legaturilor chi m i c e D i s pun e m acum de un limb aj suficient pentru a fi mai bine o rie n tati in dlato ria din drep tun ghi in drept­ u nghi, traversind I s tmul . Calatoria noastra i�i reia firul d e la sflr�itul Perioadei 3, de la gazul nobil ar­ .

gon, unde eel de-al treilea strat este complet. Acest aranj ament electronic�< se noteaza cu [Ar] . Un proton mai mult in nucleu �i, p r i n urmare, un electron mai mult in afara acestuia, ne aduce tocmai in Vestul I ndepartat, la potasiu, cu struetura sa [ArJ4s 1 , pe aceea�i linie cu structurile elementelor mai nordice ale lizierei v esti ce Apoi vine calciul, [ArJ4s2, veeinul de 1a s u d al b eri li u lui �i m a gn ez iu lui Dar, in acest punet, exista 0 schimbare in ritmul re g a tu lu i I n sflr�i t, intra in linia de ocupare orbitalii 3d, dar in l oc ca autobuzul nostru sa fad. un salt spre Dreptunghiul Estic, ne trezim d. dam peste contraforturile vestice ale Istmului. Aeum, cei cinci o rb ital i 3d fiind ocupati, tre­ cern de la scandiu ( [Ar]4s23 d1 ) la tit an ( [ArJ4s23 d2), �i ap m ai departe pina la zinc ( [A rJ4s2 3 d1 0 ) . I n acest .

.

.

,', S au configu ra�ie electronica

( n. t. ).

1 43

1 44

P U T E R E A E X E c U T l v i'i S I I N S T I T U T I I L E

punct, pe creasta estica a Istmului, substratul 3d este complet ocupat, iar orice alt electron suplimentar este for�at sa ocupe orbitalii 4p , care se gasesc in apropie­ rea liniei de ocupare. Acum ne aflam din nou in Drept­ unghiul Estic ( b locul p ), iar regiunile cunoscute ale acestui dreptunghi se intind la picioarele noastre pina dnd se termina cu kriptonul. Ar trebui sa mentionam ca aceasta prima perioada lunga, prima perioada a Ist­ mului, ia na�tere in mod destul de firesc. Este un semn al fortei �tiintei fap tu l d un fenomen nou nu necesita un principiu diferi t p e n t r u a fi elucidat. Acum este stabilit ritmul jumatatii sudice a regatu­ lui, iar urmatorul rind, Perioada 5, rep eta structura rindului pe care abia I-am descris, cu orbitalii 4d in­ trind in linia de ocupare. I n profunzimea regatului, principiul de excluziune � i planurile nodale sint con­ vocate sa armonizeze elementele care danseaza muIr deasupra lor, pe tarimul simturilor. I n Perioada 6, totu�i, un alt ritm ajunge la urec hile noastre. Aici, in sfir�it, sint disponibili o rbitalii f cu �ase lobi, iar Insula Sudid se inalta din mare. Paispre­ zece electroni completeaza b anda nordica, oarecum ambigua, a insulei. Istmul continua acum cu substratul f complet, iar acesta, de asemenea, ajunge curind la sfiqit. Am atins periculoas ele limite ale Dreptun­ ghiului Estic, iar perioada este completa 0 data cu ra­ donuI. Un alt rind, 0 alta p erioada �i 0 alta b anda a 1nsulei Sudice continua inainte d e Istm . Istmul i� i atinge totu�i acum limitele, deoarece regiunile dinspre est zac inca in adincul marilor. Aici calatoria noastra s-a incheiat, regatul a capitat 0 explica�ie ra�ionala, iar cartografii empirici au fost confirmati.

CAP ITO L U L 1 0

Administra�ia regionaLl

Cercetarile noastre ti mpu ri i facute asupra regatului au de zv a l u i t faptul ca anumite proprieta�i ale re gi uni l o r dezvaluie prezenta unor anume tendin�e de la nord spre sud $i d e la est spre vest : peisajele vazute in lu­ mina diferitelor p roprietati coboara de l a Ca p u l Nord-vestic spre indepartatul sud-est s au in alte di­ re c ;ii precise. Uneori vedem culmi iar alteori vai, dar nu exista ceva lasat la voia intimplarii. Chiar varietatea regiunilor pare sa se adune in mod sistematic : meta­ lele din vastul De�ert Vestic, nemetalele din Dreptun­ ghiul Estic ; inaltele culm i de reactivitate ale metalelor a lca l i n e din Vestul I nde pa r t a t �i cele ale halogenilor din Estul I ndepartat. Regatul este un loc organizat, iar, p rin descoperirea faptului ca el este 0 reprezentare a p eriodicitatii structurilor electronice ale atomilor, ne aflam in s i t u at ia de a intelege variatia regionala a ad m inis tr at ie i sale, adica putem vedea modul in care proprietatile elementelor variaza de la un loc la altul. Am vazut mai intii ca masele ato milor variaza aproape sistematic in tot regatul (reamintiti-va fig. 3 ). Aceasta variatie am explicat-o deja in termenii cre$ t erii numerelor de protoni $i n eutr o n i in nucleele atomilor

1 46

P U T E R E A .-E----X E C U T I V-----�--.---.-A SI INSTITUTIILE

pe m asura

ce numarul atomic cre�te de l a 1 , p e n t ru

abatere in­ la peisajul perfect este pus a pe s e ilma

hidro gen, pin a l a 1 09, p e l itoral u l e s t i c 0

tlm p lato a r e de

.

fap tului ca greutat e a at o m i c a e s t e calculata ca m as a

curind din ames­ t e c u ri d e izoto p i decit dintr-un singur fel de atomi cu o masa umca. Ap o i am vazut c a p e i s aj u l diametrului atomic co­ bo ara de la vest spre est de-a lungul unei p e ri o a de � i s e Inal�a de la n o r d la sud, eu 0 ezitare earaeteristica In Inalprea p e p artea eontinentala a lito ralului sudie ( reaminti�i-va fig. 4 ) . I n al� area generala a t er e n u lu i de la nord spre sud poate fi v a z u t a aeum ca proveni n d din faptul d p eri o a d ele succesive ale r e ga tu lui cores­ pund formar i i unui nou s trat e lec t ronic al atomului. Litiul, de exemplu, are u n electron care formeaza un strat aproape gaunos in jurul mi e zu lui asemanator cu cel al heliului ; so diul, ur_matorul element de la sud, are un electron formind un strat s i m i lar dar, de data aceasta, invelind un miez ca acela al neonului care, la rindul lui , are un miez ca al heliului, �i ap mai departe in j o s u l grup e i Straturile electronice ale atomilor din p � ri oade succesive sint aidoma foil or succesive ale unei cepe, iar a tomii cresc succesiv In dimensiuni. Contractarea de la vest spre est de-a lungul unei pe­ rioade nu e s t e atit de s i mplu de explicat, pentru ca, la p rim a vedere, pare ciudat ca atomii sa se contracte pe masura ce nu m a r u l de e l e c tro n i cre � te . Nu trebuie totu�i sa uitam rolul nu cl eu lui Pe mas u ra c e dlatorim spre e s t pr i n t r o p e ri o ad a, sarcina nucleului crqte ; In car c atu r a nucleara crescinda atr a ge electronii incon­ j u ra to ri mult m ai p u t e rni c cu fiecare element succe­ siv, a tr a gin d u i mai spre interior. Dqi acestei conmedie

a

qantionului, care consta m a i

.

.

-

-

A D M I N I ST R A T I A R E G I O NALA

traqii i s e op une forp de resp ingere dintre el e ct r o ni , care crqte pe masuri ce numarul lor cr q te, contraqia

g en e r a l ( ap cum s e intim p l a aproape p e ste t o t ) te n d i n � a d e e x p a ns i un e , �i de aceea p e i s ajul d i a m e tr e lo r coboara in p anta pe masura ce me rgi spre e s t . Ici �i colo, a ba ti n du - s e de l a t e nd i n t; a g en e r a l a , pe i s aj u l se inar�a inainte de a cobon din nou ; aceasta se intimpla spre cap atul estic al Istmului �i inca in unul sau alte doua locuri. In aceste locuri, comp etit; i a este ci� tigata de e xp an siu ne a datorata cre�terii fo qe i de respi ngere electron-electron. E xista aici inca 0 importanta p roblema filozofica c are nu trebuie sa tread neremarcata. I nt;elegem fap ­ tul ca peisajul in p a nt a descrescatoare al d i a me t ru lu i atomic, cu ocazionalele lui vagi inalt;ari, este un rezul­ tat al competitiei di n t re fort;ele care se compenseaza cu finet;e. Efectul atraqiei universale abia domina peisajul : dad aceasta ar fi fost ceva mai slaba, regatul s-ar fi in c li n a t inspre cealalta parte. Aceasta deter­ minare a regatului de dtre foqele aproape egale care se comp enseaza este caracteristica pentru peisajul re­ gatului p rivit din toate p ers p ec t i v e l e �i c o nst i tu i e 0 caracteristid a chimiei ca intreg. De aceea chimia este u n subiect atit de subtil, unul in care observat;iile sint tot atit de dificil de prezis, deoarece este difi cil sa evaluezi dad va domina un efect sau celalalt. R e gatu l este ca 0 democrat;ie parlamentara cu 0 reprezentare a p artidelor aproape eg ala : uneori va invinge s ti n ga , al teo ri d reapt a . Mai trebuie inca sa e x p l i ca m n i v e lar e a neo b i � nu i t a a ci mp i e i din p e i s aj ul diametrelo r in sud. Trebuie s a r e t;i n e �i ca a c e a sta se intimpla i n re giun i l e care ar urma e l e m e n telor din Insula Sudid, dad ele ar fi remorcate in

i nv i n g e

1 47

1 48

P U T E R EA E X E C U T I V A SI I N S T I T U T I I L E

pina la d o cu ri l e lor de pe c o ntin ent pentru a forma un is tm secundar, mai ingust. Cheia 0 con sti tui e prezen�a acestor elemente ale blocului f, a � adar a electronilor f care sint responsabili de nive l area cimpiei. E xp l i ca�i a, cel putin in parte, este aceea ca sarci n a nucleara cre � t e constant pe masura ce mer gem de la vest spr e est p ri n acest istm s ecundar �i, in consecinta, ne a�teptam ca atomii sa se contraete. In plu s , electronii f sin t dis­ tribui�i ca nori de form a unui fus foarte alungit �i ei nu pot eerana electronii de s a rci na crescinda a nucleului . Astfel, ne putem a�tepta ca efectul atraqiei nu cl e a re sa fie do mi n ant �i s a existe in co nse c in�a 0 eontraqie sub­ s ta n�iala a atomilor de-a lungul b l o c ul ui f Atu nci and continua adevaratul I s t m ( b l o c u l d), atomii sint muIr mai mici dedt ar fi de a � tep tat daca aceasta co n tr aqi e n-ar avea loco I ntr-adevar, s-a d e s c op e ri t ca di am e tr el e lor sint similare eel or ale el e m en te l o r din ri'ndul de dea­ supra, in p o fi da considerabilei cr e � te ri a numarului atomic, a numarului de electroni �i a masei. Cind ele­ mentele I n su le i Sudice sint din nou remorcate in ap o i in mare, raminem cu 0 niv el ar e a ampiei. Acum in�elegem ca p e i s aj u l densitatilor De�ertului Vestic al metalelor - care, a�a cum am viizut in fig. 5, a ti n ge altitudini de Himalaia c a t r e coasta sudica, in mod deosebit p e n t ru iridiu �i os m i u , �i ramineri in urma la plumb este 0 cons ecin�a a imixtiunii orbi­ talilor f in schema d e c omp l e t ar e pentru construirea atomilor acestor elemente. Astfel, d i ntr un atare con­ ce p t , aproape abs tract, ca a c e la al orbitalului f, pot aparea co n s e ci n te pentru lumea r ea l a Data viitoare dnd incerci sa ridici p lu mb, gind e � t e t e Ja de n sitat e a lui ca avindu-�i radacinile in aceste semiabstrac�ii �i in put e r e a lor in regat. -

-

.

-

AD M I N I ST R A T I A R E G I O NALA

Similaritatea diametrelor atomilor Istmului consti­ e 0 alta consecin�a care razbe�te din regiunile sub­ terane ale expli catiei In lumea reala a tehnologiei �i comertului. In mare m asu ra din cauza similarita�ii dia­ m et r u l ui pe care 0 prez i n ta elementele Is tmuIui, putem sa Ie am este dm pentru a realiza materiale pe care Ie numim aliaj e . Intocmai cum bacanul, dad i s-ar cere sa- � i dovedeasca m aies tri a, ar putea cu des­ tula u�urinta s a puna In aceea�i gramada mere �i por­ tocale, dar ar gasi d-i dificil sa faci gram ezi de por­ tu i

tocale �i p epeni, tot astfel un metalurg poate amesteca

ato m ii

din regiunile I s tm u lui , punind crom, mangan, fier pentru a realiza metalele con­ structoare ale ep oc ii actuale. N e - am da seama d. elec­ t ro n i i d, abstraqiiIe din profunzime, dedesubtul su­ prafetei, sInt cei care p ermit tehnologiei noas tre sa infloreasca. Ne-am indreptat in continuare atentia spre u�urin\a cu care electronii pot fi smul�i din atomi pentru a forma particule Indrcate pozitiv, cunos cute drept cationi. Peisajul energiei de i on i z are are un ritm mai sub til decIt peisajul diametrului, dar, In linii mari, el este de altitudine j oasa in sud-vest �i cr e � t e Ia Capul Nord-estic al heliului ( reamintiti-va fig. 6). Chiar in linii �i mai mari vorbind, el este j os in Dqertul Ves­ tic si de altitu dine mai ridicata in regiunile nemetalice ale D rep tu nghiului Estic. In general, acest peisaj al ener­ gi ilor de ionizare are p anta in direqie opusa p a nte i peisaj ului legat de diametru . Acesta este exact lucrul la care ar fi trebuit sa ne a�teptam dad atractia nucle­ ad. ar fi dorninanta. Pe masura ce dlatorim din sud-vest spre nord-est, atomii devin mai mi ci , iar electronul eel mai exterior este mai apropiat de nucleul sau. Autonichel sau cobalt In

1 49

ritatea nucleului asupra electronului este mai ferm a �i astfel e n e r g i a de ionizare crqte . De-a lungul direc tiei D e�e rtu lu i V e s t i c en e rgi i le de ionizare sint destul de mici pentru ca a c q t i ato mi s a � i pia r d a cu u�u rinta electronii. Ca urmare, aceste elemente formeaza solide metalice, in care 0 re te a de cationi este stivuita aidoma portocalelor intr-un raft, iar ace�tia sint lip i �i unul de altul de 0 mare de electroni care ii im bi b a 0 astfel de pierdere facila de electroni nu p o ate avea loc in nord-es­ tul Dreptunghiului E s tic, unde atomii sint mici iar electronii sint puternic atr a�i , astfel incit aceste regiuni nu sint metale. N e putem imbo ga;i In cite va moduri vi z iu n e a asu­ pra peisajului ene rgi iI or de ionizare prin analiza trasa­ turilor s t ru c tu ri i electronice pe care Ie avem la dis­ pozi�ie. Mai intii, � tim dej a ca energiile de i onizare secundara ( energia necesara p entru a indeparta un al doilea electron) sint mai mari decIt energiile de p ri ma ionizare, deoarece electro nul trebuie sa fie scos dintr-un i o n deja incarcat pozitiv. Oricum, exista pen­ tru aceasta crestere un model care reflecta structurile atomilor. Sa l � am, de exemplu, sodiul : acesta are un singur electron in exteriorul unui miez compact ase­ menea celui de g az nobil (structura sa este [N eJ351 ). P r imul electron este destul de u�or de indepartat (indeparrarea lui cere 0 investi�ie de S,leV), dar indepar­ tarea unui a l do ilea electron, care ar trebui sa se fad din interiorul miezului aflat aproape de nucleu, cere o energie e n o rm a - de fap t de aproape zece ori mai mare decit energia de prima i o n iz are (47, 3e V). Ex­ tra ge r ea electronului din acest miez poate fi realizata (in Soare, de exemp lu, ap r oap e toti electronii sint sco�i -

.

A D M I N I S T R A T I A R E G I O N A LA

in afara atomilor), d ar, in gene ral , energiil e caracteris­ tice p r oc e s e lor chimice sint prea mici p e ntru a p u t e a i'nd e p arta mai mult deci't p rim u l el ec tro n . A cu m p a$i m spre est, catre vecinul s o d iul u i , ma g ­ neziul, cu doi e l ect r o n i in afara m i e zu l u i ( [N eJ 3 s 2 ) . Un electron · s e d e sp ri nde rezonabil de U$or ( p ri m a ener­ gie de ionizare este de 7,6 e V ) . P i e r d e r ea acestui el ec ­ tron mai lasa totu�i u n electron pe un orbital d i n afara mi ezului, dar el s e aHa la distan�a de nuc 1 e u $i sufera doar 0 a t r a qi e slaba. Astfel, chiar d a d este n eces ara o crqtere subs tan�iala de ener g i e p entru a inde p arta acest al doilea e l e c tro n , investi t ia ceruta este de d oar 1 5,0 eV, care este pe departe mai mid de cit cea nece­ sara p entru a s p ar ge miezul s odiului. Aceasta e nergie suplimentara poate fi dobindita prin procese chimice

normale. Indepartarea celui de-al treilea electron din magneziu necesita insa extragerea unui electron din miez, iar energia p entru acest pas este mare, de 80, 1 eV - ceea ce �ine de d o meniul fi z i c i i , nu ca investi�iile energetice relativ mici, caracteristice chimiei. Astfel, atunci cind magneziul formeaza cationi, ne putem a�tepta sa formeze cationi cu sarc ina dub la, in timp ce sodiul va forma doar cationi cu sarcina electrica s i mp l a. A r gum e n te similare s-ar putea aplica tuturor ele­ mentelor din Dreptunghiul Vestic �i astfel d e s cop e ri m un alt ritm al regatului : elementele din Grup a 1 treb u­ ie sa formeze doar catioru simplu incarca�i e le c tri c, iar elementele din Grupa 2 c ati o ni cu sarcina dubl a . Aces­ ta e lucrul pe care il observa chimi$tii, iar aproape to ate proprieta�ile chim i ce ale acestui bloc de elemente pot fi explicate in acest l i mb aj . Nu e xi s t a multe m e ta l e in D reptunghiul Esti c ( blocul p) al regatului, dar ar trebui sa ne a� t e pt a m s a se apl i ce ra�ionamente analoge. Din p unct de vedere

1 51

1 52

PUTEREA EXECUT IVA S I I N ST I T U T I I L E

comercial, una dintre cele mai importante regiuni ale acestui dreptunghi este aluminiul. Aceasta regiune se afla in Grup a 1 3, (f o st a Grupa a III-a) �i are configu­ r a � ia [NeJ 3s23p l , cu trei electroni in afara miezului asemanato r neonului. Acum putem prezice ca acest element l�i pierde probabil cei trei electroni destul de u�or (referindu-ne la i nv esti t ii l e chimice de energie), dar nu mai mult de- aut . Aceasta presupunere e s t e confirmata d e p rimele trei ener gii d e ionizare care slnt : 6,0 eV, 1 8 , 8 eV, si 2 8 , 4 eV, urmate de un salt la enor,

ma ener g i e d e 1 20 eV necesara. pentru Indepartarea unui al patrulea electron. Intr-adevar, chimi�tii �tiu cii aproape to ate reaqiile la care ia parte aluminiul au ca rezultat pierderea celor trei electroni, nicio data mai multi �i doar cu dificultate mai putin de trei. I n paran­ teza fie spus, vedem aici un alt motiv lntemeiat p en­ tru care chimi�tii prefed vechile etichete : 3 de la Grupa a III -a dezvaluie fap tul cii alu mi n iul va forma cationi triplu lncarcati, in timp ce in eticheta " Grupa 1 3 " aceasta informatie este ln gropata Diferenta intre aceasta parte a regatului �i regiunile Dreptunghiului Vestic este aceea cii lndepartarea elec­ tro nilor are loc din doua tipuri de orbitali. La alu ­ miniu, doi dintre electroni p rovin din orbitalii s, iar unul din orbitalul p. Putem b anui cii aici exista 0 alta structura pe care, l a 0 cercetare atenta, solul regatului o va aduce la vedere. Intr-adevar, prospectorii chimi�ti care ciilatoresc In sud, in j osul Grupei 1 3 vor gasi 0 s chimb are In capacitatea acestor regiuni de a forma cationi. Elementele din sudul eel mai sudic l�i pierd in general doar electronul p In reaqiiIe chimice, pro­ ducind cationi care slnt do ar simplu lncarcati . I n Drep tunghiul Estic trebuie sa observam ca unele .

AD M I N I STRATIA R E G I O NALA

regiuni pierd to�i electronii lor de valen�a �i fo r mea z a atunci cationi cu sarcina tripla, in timp ce altele p i er d doar electronul lor p ce l mai exterior, dind na� tere unui cation cu sarcina simpla. Chi m i � t i i utilizeaza ca­ racterul dual al acestor elemente pentru a s emnala schimbarile corripu�ilor acestor regiuni . Variabilitatea pierderii de electrom din D reptun ghiul Estic nu este 0 particularitate a Grupei 1 3 . Al atu ri , in Gru p a 1 4 , se aHa p lumbul, cu structura electronica [XcJ6s26p2 : patru electroni ( cifra 4 din eticheta 14 ata­ pta grupei ; mult mai e v i d en ta in cazul numerotarii cu cifre ro m ane : IV) in afara miezului asemanator xe­ nonului. Acum �tim destule despre reglementarile re­ gatului p e ntru a b anui ca pl u m b u l i�i poate pierde destul de u�or cei patru electroni �i ca 0 pi e rde re mai mare de electroni necesita spargerea miezului. Pe de alta parte, folosindu-ne exersatul ochi de chi mist, mai putem banui ca. electronii vor pleca din atom in doua cete. N e putem a�tepta ca unele reaqii sa aiba loc prin pierderea doar a electronilor 6p, ce i mai slab legati de p atura externa. In reaqiile mai puternice, ne putem a�tepta sa fie indepartati toti cei patru electroni exte­ riori, atit cei 6s, cit �i cei 6p . I n acest fel, ne putem a�tepta ca proprietatile chimice ale plumbului sa fie caracterizate de cationii cu sarcina dubla �i de cei cu sarcina cvadrupla. �i, in general, a�a �i este. I n mod deliberat nu am comentat inca Istmul. Aici, in bloeul d, eu strueturile electronice de tip [Ar]4s23d5 (structura manganului), energia reaqiilor chimice este suficienta pentru a indeparta eei doi electroni 4s �i un numar variabil de eleetroni 3d. Ca urmare, pot fi for­ mate toate tipurile de dife riti catiom. Un principal bene­ ficiar al acestor eircumstante mai putin constringatoare

1 53

1 54

P U T E R E A E X E C U T I VA S I I N S T I T U T I I L E

ca � i suprastructura tehnologica p e solurile re g atului. De exemp lu, fierul ap are ca patru ochi slngerii 111 ce n t ru l moleculei de hemoglobina, iar promptitudinea s a de a-�i m an evra garnitura de electroni 11 fac e apt sa-i faea loc �i unei mo­ lecule de oxigen �i s - o pIimbe prin corp u r i l e noastre acolo unde e nevoie de oxigen, depunind - o cu aceea�i nepasare. Atunci cind sint necesari electroni pentru a face p o s ib i l un proces intr-o celula vie, eel mai des este chemat fierul sa ce d e z e unul. In procesul fotosintezei, izvorul nesecat al e n e r gi ei folositoare pe Pamlnt, man­ ganul este eel care-�i desfa�oara electronii p e care e ne rgia solari ii elibereaza $i care, pina la urma, conduce for­ mularea opinii l or $ i executarea aqiunilor n o as tre . Industria chi mica trage intens foloase din Istm, de­ o arece aproape toate produsele ei slnt realizate prin utilizarea catalizatorilor. Catalizatorii sint substan�e care cresc vitezele unor reaqii dorite - ba chiar Ie fac p osibile pe acelea care in absen�a lor nu ar avea loc. Aceste reactii smt aproape toate bazate pe curtoazia elec­ tronica a metalelor Istmului. Azotul este fixat, se ma­ nifesta ca fertilizator, iar apoi este utilizat pentru a ne hrani $i a ne reconstrui proteinele, prin i n te r m e di u l fierului $i al u$urint;ei cu care acesta Iasa electronii sa pIece $i apoi i i recupereaza. B acteriiIe au descoperit cum sa utilizeze molibdenul pentru a fixa azotul prin investirea mai de grab a a unei p erioad e de evolu�ie decit a unui capi tal financiar. Acidul sulfuric, un pro­ dus esen�ial al b l o cu lui p, este o b t;i n u t prin aqiunea catalitica a platinei $i a van a d i ul u i , iar aci dul azotic prin folosirea ro d iu lu i dre p t catalizator. Hidrocarbu­ rile, pompate din structurile de carbon de sub pamInt, sint taiate, ciopir�ite , ames tecate, legate, rasucite, alun slnt pro cesele viet;ii,

care

viat;a 0 ridica d i n

A O M I N I S T R A T I A R E G I O N A LA

gite, p erforate, crescute pe

0

sumedenie de soluri s p e­

�i sub aqiunea catalizatorilor,

to�i ace�tia p rove­

tatii, de la insufle �irea organismelor

pina la viabilitatea

c i al e

nind din Istm. indus triei,

T o at e

aceste baze profunde ale socie­

au 1a o r igine u ti l iz a re a

re a l i ta � i i conceptu­

lui abstract al orb i talului d, care se afla mu l t mai in p r o fu nz i me dedt' salile de m a� ini al e re g a tu lu i . I n aceasta tre cere in rev i s t a a fo r m a r i i cationilor, mai trebuie subliniat un lucru care prive�te diametrul lor. Cind se formeaza un cation, dup a cu m am vazut, eel mai des electronii d i n stratu1 atomic exterior sint in depar tati pentru a se dezvalui miezul. Ar trebui, prin u rmare , sa ne a� t eptam ca diametrul aces tor cationi sa fie semnificativ mai mic dedt eel al atomului pare n tal , ceea ce se �i intimpl a. Mai mult dedt atit, variatia dia­ metrelor cationilor reflecta variatia diametrelor a to mi ­ l or p are nt al i : p e i s aj u l coboara, cu eventuale coline �i vai, de la sud-vestul De�ertului Vestic spre n o r d - e s t . Dar ce se intimp l a cu anionii ? A ici substructura re­ gatului este mai pu tin variabila, iar formarea anioni­ lor este restrinsa, in conditiile a si gura t e p ri n r e a qiile chimice, la mai pu tin e regiuni. Cum am vazut mai de ­ vreme, energia d e formare a unui anion - adica rea­ lizarea unui ion incarcat ne ga tiv prin ata�area de elec­ troni - este masurata prin afinitatea pentru electroni a acestui element. Elementele cu afinitati mari pentru electroni elibereaza cantita�i lnsemnate de energie atunci clnd un electron se ata�eaza unui at o m . Mai mult, am vazut de as e m e nea ca elementele cu cele mai mari afinita�i p e ntru electroni sint cele din ap r opi e re a £1 u o ru1 u i , in nord-estul in de p art at a1 re gatu1ui. De ce s t au 1ucruri1e astfel �i ce ri tmu ri de periodicitate ap ar in aceasta z o n a ?

1 55

1 56

PUTEREA EXEC UTIVA SI I NSTITUTI I LE

Este necesar sa amintim ca un atom d e fluor are structura [HeJ2s22pS, cu doar un electron mai putin dedt stratul complet de valen�a caracteristic neonu­ lui . Cind un electron se ata�eaza unui atom de fluor, el patrunde in �i completeaza stratul eel mai exterior al atomului. Atomul se umfla pu�in din cauza respin­ gerii crescute electron-electron, astfel incit ne a�teptam ca anionul de fluor ( mai corect, ionul fluorura) sa fie ceva mai mare decit atomul parental. Atunci cind elec­ tronul intra in a t o m , are loc 0 eliberare de energie d e 3 , 4 eV, deoarece electronul p o ate aj unge sa fi e sufi ­ cient de aproape de nucleul destul de puternic inc arcat electric �i sa fie atras de el. Sa luam acum in conside­ rare misiunea de a adauga un al doilea electron pen­ tru a forma un ion al fluorului dublu incarcat nega­ tiv. Exista doua efecte care se opun succesului acestei operatii : unul este acela ca al doilea electron trebuie sa fie fortat s a se apropie de 0 p �rticula care poarta dej a 0 incarcatura negativa, iar s arcinile de acela�.i semn s e res ping ; al doilea efect consta in fap tul ca, atunci cind electronul, in cele din urma, intra in ion, fiind, in tot acest timp, resprins, el nu poate patrunde lntr-un orbital al stratului exterior, deoarece to ti ace�ti orb itali sint completi. D atorita princip iului d e ex­ cluziune, el trebuie sa lnceapa formarea unui nou strat �i nu se mai poate ap ropia mult de nucleu . Pornind de-aici, in afara faptului ca este respins de catre elec­ tronii dej a prezenti, el mai este doar slab atras de un nucleu aflat la distanta. I n consecinta, rezultatul este o p ropunere neatragato are pentru inves titorii ener­ getici, iar formarea unui anion cu sarcina dubla nu are loco Un argument similar se aplica celorlalti halogeni. Ei pot accepta u n si ngur electron, nimic mai multo

A D M I N I S T R AT I A R E G I O N A L )\.

T oti ionii halog enuri fluorura, clorura, bromura �i iodura - sint purtatori ai unei sarcini unice negative. La un pas spre vest la fluor, pe coasta nordica, se intinde oxigenul cu structura [HeJ2s22p4. Acest atom are doua locuri vacante in stratul exterior �i, proba­ bil, aptitudinile sale sip t clare de pe acum. El poate accepta cu u�urinta un electron ( cu elib erarea unei cantitati de energie de 1,5 eV), iar ac(!st electron poate simti 0 puternica atraqie din partea nucleului central din ap ropiere . Un al doilea electron trebuie sa fie im­ p i n s s p re atom Iffip otriva respingerii sale de catre sarcina negativa a ionului, astfel inclt trebuie fkuta 0 investitie, in mare masura asemanatoare celei din cazul adaugarii celui de-al doilea electron la fluor. T o tu � i, acum efortul este rasplatit. Al doilea electron :I�i poate gasi un adapost in stratul eel mai exterior, incomplet, al anionului de oxigen simplu incarcat �i poate stabili un cuplaj fericit cu nuc1eul nu prea indepartat. I n con­ tinuare este necesar sa fie furnizata energie pentru a crea un anion de oxigen dublu incarcat ( ionul oxid) pornind de la ionul simplu incareat, dar aceasta are 0 valoare ( 8,8e V) destul de mica pentru a fi reeuperata din energia eliberata prin alte trepte implicate intr-o reaqie chimica. I n ee prive�te ataprea unui al treilea electron la ionul oxid, nu exista vreo speranta, deoa­ rece ar trebui ca acesta sa fie fortat s a se ap ropie de un anion dej a dublu incareat, iar, odata ajuns aici, at trebui s a stea in afara miezului �i n-ar interaqiona apreeiabil eu nuc1eul. Astfel, este de a�teptat ea oxi­ genul �i restul membrilor grupei sa formeze anioni dublu incarca�i, ceea ce �i constata :In fapt chimi�tii . Sa ne intoarcem acum la litoralul estie, in mare ma­ sura steril, unde se intind gazele nobile. Toti orbitalii -

1 57

1 58

P U T E R E A E X E C U T I VA $ 1 I N S T I T U T I I L E

lui sint comple�i, iar orice electron nou sosit ramine doar daca ocupa un orbital al unui nou strat. Aceasta il face sa fie mai impra�tiat in jurul atomului, la mare distan�a de nucIeul central. In aceasta pozi�ie nu exis­ ta vreun avantaj energetic, iar afinita�ile gazelor no­ bile p entru electroni sint negative. De exemplu, pen­ tru a ata�a neonului un electron suplimentar avem nevoie de 1 ,2 eV, iar pentru a proceda similar in cazul argonului, de 1 ,0 eV. Gazele nobile sint tot atit de r�ti­ cente la adaugarea unui electron pe cit sint de starui­

to ar e in pastrarea electronilor pe

care-i detin. G azele

intind intr-o zona a regatului in mare masud. neinsufle�itii. Un cuvint de incheiere privind dimensiunile an­ ionilor. A�a cum am v;izut in cazul fluorului �i al ionului fluorura, un anion este mai mare dedt atomul sau parental, deoarece electro nul adi�ional umfla ato ­ mul in pofida atraqiei nucleului central. Acestei um­ flari a anionilor i se suprapune -0 varia�ie in triunghiul regatului unde anionii sint importan�i, in indepartatul nord-est, 0 varia�ie care reflecta varia�ia diametrelor atomilor parentali. In acest triunghi, peisajul construit din diametrele anionilor se inal�a de la nord spre sud �i coboara de la vest la est �i pretutindeni se a�terne pu�in deasupra peisaj ului ob�inut pornind de la dia­ metrele atomilor in�i�i. nobile se

CAP ITO L U L 1 1

Legaturi � i alian�e

Cea mai mare patre, dad nu chiar totalitatea bogatiei lumii reale, provine din compu�ii formati de membrii regatului. Din vreo suta �i ceva de elemente pot fi re­ alizate milioane de asemenea aliante, intocmai cum 0 literatura infinita poate fi faurita din literele unui al­ fabet. Ar fi de departe prea pretentios sa ratace�ti pe intreg domeniul tuturor aliantelor potentiale �i reale, insa exista anumite tdisaturi care arata 0 periodicitate ce urmeaza ritmurile regatului. Chimi�tii clasifica ade­ sea aliantele pe care Ie reu�esc prin referirea la locali­ zarea regiunilor pe care Ie-au utilizat, iar noi vom face acela�i lucru. Vom examina aici cuprinzatoarele tipuri de aliante care pot fi formate �i vom face legatura intre caracteristicile paqilor aliate �i ale compu�ilor rezultati �i localizarile din regat. Compu�ii sint endogamii in time ale atomilor unor � regiuni, nu doar amestecuri. In unele cazuri, aceste casatorii sint deosebit de stabile, rezistind pe vecie. Ap este cazul leg;hurilor pe care Ie formeaza miezul Pamintului �i p eisaj ele sale stlncoase. Alte legaturi sint mai putin stabile �i pot dura doar 0 vara. Astfel stau lucrurile cu multi dintre compu�ii organici bazati pe

1 60

P U T E R E A E X EC U T I VA S I I N S T I T U T I I LE

ca r b on , care rezista 0 zi, un an sau �aptezeci de ani, pentru ca apoi sa se s cindeze pina la asamblari de atomi mai putin complexe. Unele alian t e au 0 du rat a atit de scurta in cit este necesar un ochi bine exersat care sa Ie discearna � i sa Ie inregistreze. Compu�ii s e mentin prin legaturi chimice, adica legaturi intre atomi. Astfel de legaturi se �tie ca apar din desfa�urarea electronilor din straturile exterioare ale atomilor, asa-numitele straturile de valenta. "Va, , lentil" este un termen care semnifica puterea atomilor de a fo rm a l e gaturi chimice �i este derivat dintr-un cu­ vint latin pentru "putere" . Valete ! ( "Fii puternic ! " ) i�i spuneau romanii la plecare. Am vizut ca structura electronica a atomilor etaleaza 0 periodicitate care este prinsa de legislatia regatului �i ne a�teptam ca insu�irea de a forma legaturi sa manifeste 0 periodicitate simi­ lara. Aceasta periodicitate similara a numarului �i tipu­ lui de legaturi este ceea ce incheie discutia de fa�a. Exista doua varieta�i principale de legaturi ehimice - legaturile ion ice �i legaturile covalente. 0 l e gatu ra ionid, a�a cum sugereaza numele ei, este 0 interaqie dintre ionii pe care ii formeaza atomii, p rov e ni n d din atraqia dintre sarcinile opuse ale cationilor �i anio­ ni l o r. 0 legatura covalenta este 0 eombinatie discreta a atomilor, efeetuata prin punerea in comun a pe r e ­ ehilor de electroni. Vom examina aeeste doua tipuri de legclturi mai in detaliu, apoi yom vedea cum se coreleaza formarea lor eu localizarea unui element in cadrul regatului. I n fiecare caz yom fi ghidati de un indicator rutier din regat, care arata direqia catre ener­ gia mai joasa : legaturile d intre atomi se formeaza dad, prin realizarea lor, se elibereaza energie. Trebui e sa in�elegem de c.e i nd i catoru l arata spre vale - de ee

L E G A T U R I $ 1 A L i ANTE

pro d usu l

rezultat trebuie sa

aiba

intotde au n a

e ne r gie

0

mai j oasa decit ato mii sai s ep arati.

intelege autoritatile care conduc la fo r ma ­ rea unei legaturi ionice, yom lua in considerare un gaz din ato mi de s odiu ( cu s tru c tu r a electronid [N e J 3 5 1 ) ames tecati cu atomi de clor ( [NeJ3523p5), care provin d in celalalt cap at al r ega tulu i Aceasta intrepatrundere a ato milor este inca doar un ames tee, deo arece alian­ tele n au fost in c a formate. Trebuie sa avem in vedere dad exista in acest amestec u n indicator ru ti e r care sa arate in j os Cu s i gu r an ta exista un indicator care arata P entru a

.

-

.

exact in sus : ind e p a rtarea

u nui e l e c tron din fi e c are

atom de sodiu, op erati e care n e c e s i ta 5, 1 e V. Totu�i, s e poate d ovedi util sa f a c e m 0 investitie, ap ca 0 fa­ cern.

Am

mai vazut

�i ca atu n ci cind u n electron in t r a

in atomul d e c l o r s i formeaza un i o n d o rura, s e eli­ bereaza 0 energie d� 3,6 eV. In a c e s t stadiu, am obtinut doua structuri as e manatoare gazelor nobile, un cation

de sodiu � i un an ion dorura, p rin transferul unui elec­

tron

de la

un

tip d e a t o m 1a a l tu l . I n d i catoru l ruti e r

arata in ca i n su s , totu � i, deoarece 5 , 1 e V minus 3 , 6 e V

este egal

cu

1 ,5 eV,

s - ar

p ar e a ca nu exista nici

un m o ­

tiv p e ntru c a r e a c e s t g a z s - a r forma. Exista Ins a 0 a treia contributie indispensabila : atrac­ �ia electrid. dintre ion ii cu s a rc i na de semn opus. Dad i o n i i se ap rop ie unul deveni

a ti t

altul, aceasta atra q i e p o ate

d e p u ternica in cit s caderea energiei cinta­

re�te m ai muIr

cern �i,

de

d e cit

d e indata

investitia p e c are trebuia s a

0

fa­

ce e nergia de i n t eraq i e d e p a � e � te

1 ,5 eV, indicatorul rut i e r

i�i schimba direqia, ca u n se­

mafo r, �i arata In j o s . Cea

mai j o as a

e n e rg i e

dintre

t o a t e e s te a t i n s a d a c a atit cationii, c i t � i a n i o n i i s tau gramada, cu cationii In jurul fi ecarui anion �i cu a n -

1 61

U;"2

P U T E R E A E X E C U T I VA S I I N ST I T U T I I L E " �� --��--"-- ----- --

ionii in jurul fiecarui cation. Determinari muIt mai de­ taliate ale structurii rezultante, care e s te numita solid ionic, arata ca exista pse cationi in jurul fiecarui an­ ion �i �ase anioni in jurul fi ecarui cation ( fi g . 1 4 ) . Aceasta este d e fapt structura banalei sari d e bucata­ rie, clorura de sodiu extrasa din saline �i din oceane. Vom folosi aceasta discu�ie pentru a examina tipu­ ril e de compu�i formati de elemente �i pentru a ex­ pune mai muIte ritmuri ale naturii decit acelea pe care Ie etaleaza re g atu l . Aceste r i t m u r i ale combinarii au facut de fapt parte dintre c e l e mai convingatoare com­ ponente ale d ov e z i l o r care I - au condus pe Dmitri Mende1eev la harta sa. Sa retinem mai intii ca sodiul p o ate e l i ber a cu u�urinta doar un singur electron �i ca, in mod similar, clorul poate accepta doar unul. Cea mai p lau z i bi la combinatie a acestor elemente atit de diferite este cea cu u n a to m de sodiu �i un atom de clor, exact propor�ia in care ele s� combina p entru a forma sare. Intr-adevar, putem folosi autoritatea ge­ ografiei electronice a regatului pentru a prezice ca ori­ care compus format dintr-un metal alcalin din Grupa 1 cu un halogen din G rupa 1 7 va avea atomi p rezenti in proportii egale. Aceasta se �i observa, iar toate halo­ genurile de metale alcaline, ap cum sint ele denumite (incluzind fluorura de litiu, bromura de sodiu, iodura de potasiu, pr e cu m �i toate cele treizeci de combina�ii bi nare posibile p entru aceste doua zone) au aceas ta comp ozitie de unu - I a-unu . Acu m l e gil e regatului, s tructurile electro n ice subiacente, guverneaza $i a l i an1;e l e .

S i p r e su p u n e m acu m ca ne d e p l as a m spre est ell 0 gru p i, l a calciu �i la m e t al e l e alcal i n o -p i minto as e a l e

De�ertului

Ves t i c . A c e ste

elemel�te p o t

sa cedeze

cu

LEGAT U R I 8 1 ALiANTE

Fig. 1 4 Structura banalei sari d e bu­ catarie ( clorura de sodiu) : in s tinga 0 imagine cu p l a ­ nele cristaline indep artate, in d reapta s tructu r a reala. Modelu l ar putea c o ntinua n ed e fin i t, sfi:r�ind doar la mar g inea cristalului. D e re­ marc at ca fiecare cation de sodiu (sferele mici) se afla in contact cu �ase i o n i clorura ( s ferele mari ) �i invers . -

-

1 64

PUTEREA EXEC UTIVA S I INSTITUTI I LE

u � urin�a doi electroni in aint e de a-�i expune miezurile l o r i nv i o l ab i l e . H a l o ge n i i ,

cu

t o a t e ac e s te a ,

nu

pot

dedt s a accepte u n s i ngur electron p e r atom. Aceas ta sugereaza ca atunci clnd s e fo rmeaza c o m p u� i i , vor

e x i s t a d o i a t o m i d e halogen

p entru

f i e c are atom de

metal alcalino-pamintos. Aceasta este exact c o mp o zi�j a

care

este gasi ta .

Sa presupunem ca ne into arcem la metal ele a l c aline a le G rup e i 1 , dar ca avem acu m in ve d e re alian�ele p e care ace � tia Ie pot forma cu regiunile grup ei 1 6, oxig e nu l �i rudele lui de la sud. Primii pot ceda fiecare cite un electron ; atomii celorlalte elemente din G rup a 1 6 pot accepta fje c ar e Putem acu m inversa ra�ionamentul .

cite doi electroni. Astfel, a cu m ne a�teptam 1a comp u �i

in

car e exista

doi

atomi

de metal

alcalin p entru fiecare

ato m de oxige n sau sulf, exact cum se d oved e � t e . Pentru a incheia discu�ia, sa ne m i�cam acum simul­ tan spre est in Grupa 2 �i spre vest in Grup a 1 6. Ato ­

mii metalelor alcalino-pamintoase pot p i e r d e fi ecare cite doi ele c t ron i , iar atomii a s em ana t o ri oxi genului pot accepta fiecare cite doi electroni. Astfel, avem d i n nou schema compu�ilor in care pentru fiecare atom din Grupa 2 va exis ta un atom din Grup a 1 6. A ce as t a sche­ ma se p o tri ve � t e exact cu ceea ce s-a obse rv a t �i lamu­ re�te comp ozitia co mp u� il o r asemanatori varului ne­ stins ( oxidul de calciu, un ion de calciu la un ion oxid ) . A cest m o d de a ra�iona este utilizat de chimi�ti ori de cite ori vor sa explice sau sa p rezica ce c o m p o z i �i e are un solid ionic. Indicatorul rutier general al en e r gi e i arata in j o s doar cind cantitatea de e n e r gie necesara pentru formarea cationilor nu este p re a mare : 0 p rea mare investitie in formarea de c a ti o ni nu p o ate fi re­ cup erata vreodata din a traq ia intre s arcinile opuse, iar

L E G AT U R I S I ALI A N T E

� - - ---- ------

indicatorul ru t i e r nu va arata n i c i o d a t a in j os . Acest lu cru limiteaza la rindul lui fo rmarea p u nti l o r ionice la combinati ile

deoarece doar

d e elemente in care unul este un metal, elementele m e t a li c e au energii de ioni­

zare suficient de j oase. Astfel, acum, cl'nd privi m re­

gatul de

sus, �i

vedem De � e r t u l

Vestic s c in t e i nd dede­

subt, � ti m ca acestea sint r e g i u n i l e care au c apa c i t at e a de a forma solide ionice, pre c u m �i faptu l ca formeaza s o l i d e a l e ca r o r c omp o z i�ii sint dictate de l o c al i z a r e a grupei l o r in regat. Solidele ianice au a diversitate de trasaturi c a m u n e care Ie fac u�or de r e cu no s cut in lumea r eal a . Mai intii, d e o ar e c e e l e sint agregate -dure de i o n i imp acheta�i s t ri n s laol alta, s e prezinta ca solide r i g i d e, s farimi­ c io a s e . Pentru a Ie transforma in lichide, este necesar sa Ie in c a l z q t i pin a la 0 t e m p e r atu r a destul de in a l t a pentru a agita ionii e l i be r a � i unul de aItul ( d ld ur a agita particulele), as tfe l in cit soli dele ionice au, de obi­ cei, pu n c t e de t op i re ridicate. 0 a lta caracteristica. im­ p o r t ant a este aceea ca., atu nci c1nd soli dele ionice sint

dizolvate in apa ( ceea ce nu se poate in timpl a cu toa­ te ), ionii migreaza dep arte � i devin condu ca.tori mo­ bili de e l e c tri ci t at e . Astfel, solidele ionice sint poten­ �i a l i electroliti, adid substan�e care pot tr a ns p ort a un curent electric fi e atunci dnd sint t o p it e , fi e atunci dnd sint d i z o l v at e . Sa l u a m acum i n c o nsi d e r ar e formarea legaturilor covalente. Cind este fo rm a t u n CO mPUS c ar e nu im­ p l i c a un element metalic, este i mp l i c a t a 0 prea mare e n er gi e in extragerea electronilor pentru a face dintr-o legatura ionica un lucru realizabil. Chiar d u p a ce s-a �inut cont de atraqia d i ntre ioni care se poate produce in ultima ins tan�a, indicatorul arata in sus in ce pri-

1 65

1 66

P U T E R E A E X E C U T I VA S I I N ST I T U T I I L E

ve�te energia. C el rnai bun lucru care s e poate intirnpla e s te acela ca atomii, de fap t, s a-�i re�ina electronii, dar sa intre intr-un acord de participare. Cind cei doi ele c ­ troni sint irnpar�i�i intre cei doi atomi invecina�i, spu­

sint lega�i pr i n t r -o leg a tu ra c ov al e n ta . intii, tre bu i e sa v e d em de c e 0 legatura e con­ stituita din doi electroni �i nu dintr-un electron sau trei electroni, ori din o ric are alt nurnar. Motivul poate fi in t e l e s privi n d in u r m a , la prin c ip i u l de excluziune al lui P au li , care limiteaza ocuparea orbitalilor atomici de catre mai mult dedt doi el e c tr o ni . Atunci cind doi atomi se unesc, d i s t r i bu � i a electronilor din straturile l o r de v al e n �a nu mai este limitata l a fie care atom sin­ gur, ci se continua a c u m intre amb i i atomi, ai d o m a unei re�ele. I n m o d analog distribu�iilor di n atomi - orbitalii atomici -, distribu�iile din m ol e c u l a , care se continua intre atomii constitu enti, sint denumite orbitali moleculari. I n o ri ce caz, chi ar ' d ad ei au 0 des­ chi de re mai mare �i 0 forma muIr mai complicata, care se p relungqte pe atomii constituen�i, ace�ti o rb it a li sint inca orbitali, iar p r i ncip i ul de e x cl u z iu ne inca s e ap l i c a : doar doi electroni pot fi gazdui�i p e unul d i n ­ tre ac q ti o r b i t al i, i ar a ce s t a e s t e m o ti vu l p e n tru c ar e o legatu ra cov alenta ca ns ta dintr - o p ereche de ele ctr oni . I ntimp lator, este p o s ibil de asemenea ca doi a t o mi sa-�i imp arta mai mult de doi electroni, d e o a r e c e mai muIr de un o rb i tal molecular poate sa se prelungeasca l a ambii atomi �i Ii poate cup ri n d e In tr - o retea. Fiecare pereche de e le c tr o n i utilizata in comun conteaza ca 0 nern ca ace�tia M ai

le gatud. cov alenta, iar astfe1 atomii p o t fi lega�i prin le g aturi s i mp le ( 0 p ereche d e electroni in comu n ) , le­ gatu r i duble ( doua p e r e chi in comun), l e gaturi trip l e �i

-

fo arte, fo arte

r ar

- le g aturi cvadru p l e . C a � i in

L E G A T U R I SI A L i A N T E

c a z u l l e g a tu r i lo r i o n i c e , l e ga t u rile covalente se vor forma d o a r dad ele au ca r e zu l t at 0 sddere a e n e r giei ; dar, in cazul legaturilor c o v ale n t e , nu trebuie sa ne ingrij oram de i nv e s t i � i a uria� a pe care 0 cere in g e ne ­ ral formarea ionilor, deoarece p a r ti c i p a r e a In c o m u n a electronilor p r e su pun e redistribuiri d e electroni mult mai p u �i n dr a st i c e . L e g at u r i le covalente se formeaza in mod tip i c Intre e l e m ente care se Intind In triunghiul de sus al Dreptunghiului Estic. Clnd leg a tu ril e covalente se formeaza in t re atomi, entitatea rezultata se nume�te molecula. Acesta e l o cu l In care compu�ii c r e a�i p ri n formarea de l e ga tu r i co­ v a l en t e difera. atit de frap ant de c e i forma�i p r in

l e g aturi ionice. Compu�ii moleculari Slnt grupari tipice de atomi ( d a r nu invariabile, a�a cum yo m ve d e a ) m ai d e g r a b a discrete decit agregate I nti n s e . Mai mult, d e o a r e ce utilizarea 'in comun a electronilor este mult mai rafinata d e ci t p i e r d e r e a de e l e ctroni, cap acitatea unui atom de a elib era e l e c t r o ni p entru a f o r m a 0 legatura covalenta int r- o d i reqi e va afecta c ap a c i ta t e a s a de a-i e li b e r a In diferite direqii . Ca rezultat, a r a n ­ j amentul atomilor Intr- o mo lecula are 0 g e o m e t r i e fixa, caracteristid. Cu alte Cllv inte, compu�ii c o vale n�i ai r eg a tu l u i slnt grupari di s c r e t e de atomi, adesea mici - g rup a r i c u for m e c a r a ct e r i s t ic e . In tim p ce a gre g ate l e ionice slnt poten�ial infinite �i invariabil solide la t e m p e r a t ur i normale, agregatele m o l e cu la r e s'int ades e a atit de mici 'incit ele pot forma gaze �i Ii chide. Mai mult, atunci cind fo rm e a z a solide, fo r t e 1 e d e atraqie dintre m o l e cu l e l e s o l i du l u i slnt In general muIr m ai p u tin puternice decit cele di ntr e ionii

unui s o l i d i o n i c . Multe s p e c i i m o l e c u l ar e fo r m e a z a s o l i d e m a i m o i declt a c e l e a r e cu:e I e alcatuiesc ionii

1 67

1 68

PUTEREA EXECUTIVA S I INSTITUTI I L E

� i sint muIr mai u � o r d e desfacut in m o l e culele l o r constituente pri n t r- o u90ara incalzire ; ele sint carac­ t e r i zat e in ge n e r a l p rin puncte de top ire joase 9i pri n p u n c t e d e fi e r b e re j o as e . I n g e n e r al , c o mp u 9 ii moleculari constituie fa�a de l i ­ cata a natu rii, iar compu9ii i onici c e a d ur a . Lucrul acesta d evine mai dar c omp a rin d fa �a delicata a p a­ mintului - riu ri le , i ar b a , pa d u r i l e , care sint cu toate moleculare - cu substructurile dure ale peisajului, care sin t in mare masura ionice. De aceea, acest triunghi al D r e p t u n gh i u lui Estic este atlt de important pentru existen�a vietii �i, tot de aceea, in t r e gu l rest al regatu ­ lui este atit de i m p o rt a n t in formarea unei platforme

stabile, solide. Dar nu este into tdeauna cazul ca l e ga t u r i l e cova­ le n t e sa dea n a9 t e r e unor ali an t e d el i cate . Exista an u ­ mite cazuri in ca re atomii pot forma le gatu r i covalente cu vecinii, a c e 9 ti vecini p o t forma le g aturi eu vecinii 9i a p mai d e par te, pentru a rezulta un solid p o t e nti a l infinit. Un e x em p l u este diamantul, 0 fo rma a carbo­ nului. Marea duri t ate a acestei forme a e l em e n tu l u i reuge9te ap roape sa compenseze contribu�ia sa la d el i ­ cate�ea de p r e tu t i nde n i , 9i p r o v i n e din le g are a rigida, ca intr-o re�ea, care extinde solidul peste tot l e gind atom de a t o m , in pri n c ipi u la nesfiq it, aidoma re t elei de o t e l a unei mari dadiri. Exista m a i multe probleme p e care trebuie s a Ie l e ­ g a m u n e l e de altele in ai n te de a p ar a s i aspectul ali an­ te l o r in regat. 0 prob l ema p rive9te puterea atotcuprin­ zatoare a c a r b o nu l u i de a p a r t ic i pa la formarea mo l e c u l a ra , putere care a r e ca r e z u l t a t 0 as e m e n e a c o mp l e x i t a t e a structurii 9i 0 as tfe l de coop erare incit aliantele pe care Ie formeaza devin insufle�ite 9i pot sa

L E G AT U R I � I A L I A N T E

se ras frin ga chiar asupra lor. Motivul p ri ncip al al

aces­

te i pu t e ri latente a unei s ingu r e regiuni este, a�a cum

s - a s u bl i n i a t , mediocritatea i n t rin s e c a a carb onului, l ip s a s a de incredere in sine. Stin d, a�a cum 0 face el, l a m i j l o c u l eoastei nordiee, earbonul nu este nici u n a g r e s i v donator de eleetroni, cum sint elementele di n s tinga s a, dar hiei un avi d p rim i t o r , ea atomii din d r e ap t a sa. C arbonul este temperat in d o r i n te l e sale p rivin d al iante le pe care Ie face. Mai mult, el este ehiar m u l�u m i t eu p r op r i a - i e o mp a n ie �i p o a t e avea l e ga tu ri extinse cu el insu�i , formind lan turi, inele �i r amifi c atii de atomi. Dad ar fi mai bucuros sa-�i doneze e leetr o ­ ni i, ar fa c e - o la ce r e rea unui alt atom, �i atunei gase�te ca n - a re t i n u t s uf i c i e n t i ele etroni pentru a l e g a alti atomi intr-o configuratie p r e ci s a . Dad ar fi mult mai avid de e l e e tr o n i , �i-ar satisface c u rl'nd te n dinp sa de l e ga re � i ar fi l i p si t de prilej ul unor subtile con spi r at i i cu a lti i . Aflindu - s e l a m i j l o c , lipsit de p r e te n t ii �i nu d eosebit d e generos, el poate tese a l i a n te trainice mai c u rind decit conspi ratii nechibzuite. A s p ectu l final se refera la inerta liziera estica a re­ gatului, gaz e l e nobile de p e litoralul de nere activitate . Ele sint in mare masura moarte pentru lumea form ar ii de l e gaturi, chiar �i a fo rmarii d e l e gat uri c ovalente, din motive c ar e trebuie urmarite in structurile lor elec­ troni c e . E ne r g i il e lor d e ionizare sint i n al t e , deoarece electronii lor fo rmeaza un grup compact in j urul nu­ cleelor lor cu s arcina eleetridi mare. Ele sint l ip s ite de dorinta de a elibera eleetroni, chiar �i partial, deoareee aceasta, de asemenea, n ece s i t a 0 s u b s tan ti al a investitie energetid. A c e s te s p e c i i cu straturi inchi s e nici nu atrag electroni, d e o arece o r ic e electron care vine in­ tim p i n a p ersp ectiva de a l o cui pe un orbital al unui

1 69

1 70

P U T E R E A E X E C U T I VA S I I N S T I T U T IILE . . �-

--

0 distan� a nedorit de m are de nucleu. Aiei indieatorul ru tier al energiei eu greu arata vreodata in j os, iar ali an�ele eu greu s e formeaza vreodata, eu ex­ ceptia eel or reali z at e cu anumite re giu n i mai agresive, c a aceea a fluorului. Faptul ca re gatu l se p ovlrne � te brusc pe t armul de pe liziera sa esticii este un semn al satietatii. De ce sa-�i mai bata capul sa primeasca mai multi electroni ? De ce sa-�i mai bata capul s a cedeze vreunul ?

nou strat, la

E P I LO G

A m eutreierat regatul ln lung � i In lat, cercetindu-l de la Inaltime din diferite p ersp ective �i calatorind p e suprafata lui, unde i-am studiat struetura. Am seor­ rrionit In subsolul sau � i am vazut aqiunea interna a legilor sale. Acum, la sflqitul calatoriei, ar trebui sa ne adunam refleqiile desp r e aceasta tara i m aginara �i . . . Importanta el. Lumea reala este 0 harab abura de 0 cople�itoare complexitate �i de un farmee ineomensurabil. Chiar lumea nelnsufletita, anorganica, a stlncilor �i pietrelor, a rlurilor �i oeeanelor, a vintului �i aerului, este 0 mi­ nune netarmurita. Adauga�i la aeea s t a ingredientul vie­ tii, iar minunea este multiplieata aproape dincolo de imaginatie. De�i toatil. aeeasta minunatie izvora�te din vreo suta de e o mpon e nte care se leaga unele de altele, amestecate, Inghesuite �i Inlan�uite, a�a cu m se leaga literele pentru a al c atu i 0 opera l i t e rar a . Deseoperirea acestei reduqii a lumii la e o m p o n e nt e 1 e sale, la e l e ­ mentele c h i m i c e, a constituit 0 mare realizare a p ri­ milor chimi�ti - eu rudimentarele t e hnici ex p e ri­ mentale d e care d i s p u n e a u, dar eu u i m i to a r e a putere a ratiunii umane (la fel de fertila e a �i azi ) . 0 aseme-

1 72

R E G AT U L P E R I O D I C

nea reduqie nu distruge farmecul lumii, ci adauga im­ presiei intelegerea, iar aceasta intelegere nu face altceva declt sa dea p rofunzime inclntarii noastre . A venit ap oi 0 realizare in ca �i mai mare. D e�i aceste elemente sint substan�a, iar pu�ini ar fi crezut ca ele pot fi legate unele de altele, chimi�tii au trecut de aspectele de suprafata privind infati�area �i au iden­ tificat un regat de relatii, de l egaturi de familie, d e ali ante, d e afinitati. Prin experimentul �i gindirea lor, o lume intrea g a s-a inaltat din mare, i a r ap oi s-a V;lzut ca elementele formeaza un p eisaj . To t atl't de imp or­ tant, s-a descoperit ca peisaj ul, atunci clnd este exami­ nat din numeroase p e r s pec t i v e , are 0 structura �i nu reprezinta doar 0 col�qie intimpl atoare de defilee �i piscuri ; in particular, s-a descoperit ca variaza p erio­ dic. Aceasta a fos t cea mai uimitoare descop erire dintre toate : de ce ar trebui materia sa manifeste vreo periodicitate ? Cum s e intimpla adesea in dezvoltarea �tiin�ei, inte­ legerea izvora�te din concepte simple care opereaza chiar in subso lui realitatii � i constituie adevarata reali­ tate. 0 data ce atomii au fost cunoscu1;i iar alcatu­ irea lor lamurita in termenii acestei mari inven�ii a min1;ii, mecanica cuantica - a fost data in vileag teme­ lia re gatului. Principii simple - in particular, enig­ maticul principiu de excluziune - au aratat ca perio­ dicitatea regatului era 0 reprezentare a periodicitatii structurii electronice a atomilor. Structura, organizarea �i dimensiunile probabile ale regatului erau acum pe deplin in�elese. Exista curenti care curg la 0 adincime inca mai mare decit cei p re­ zentati de noi aici, iar ace�tia sint cunoscuti. Totu�i, in pofida intelegerii de catre noi a regatului, acesta ra-

E P I LOG

mine un loc misterios. Proprieta�ile regiunilor sint ex­ plicabile �i, intre anumite limi te, putem prevedea cu certitudine prop ri e t a� il e chimice �i fizice ale unui ele­ ment, precum �i tipurile de compu�i pe care aces tea ii formeaza. Regatul - tabelul periodic - este unicul �i cel mai important p ri ncip iu u nificator al chimiei : e l atir n a pe peretii d i n lumea in tre a ga , i a r c e a m a i buna c a l e de a s tapini chimia �i de a inspira noi l i n ii i n cer­ cetarea chimid se intemeiaza pe in�elegerea �i ut il iza­ rea schemei sale de organizare. Dar acest regat e s te un tarim al conflictului, a p cum am vazur. Proprietii�ile unei anumite regiuni sint un rezultat al com p etitiilor, al influentelor care trag in di f e ri te direqii, u n e o ri al mai multor influente. Aceste influente sint de obicei compensate in cele din urma � i este dificil, chiar �i de pe culmile exp erientei, Sa fi absolut sigur ca u n ele­ m e n t nu va manifesta vreun c ap ri ci u de person al i tate care va anula prediqia sau care va d e s c hi d e 0 noua �i c ap tivan t a cale de investigare. E l ementele regatului au aceea�i cap acitate nelimi­ tata de a uimi �i de a incinta ca �i literele alfabetului. Spre deosebire de alfabet, care abia dad are 0 infra­ structura, regatul are 0 stru c t u r a suficienta p entru a face din el 0 agregare de entita�i, satisfacind ratiunea noastra. �i, deoarece aceste entitati sint in c e l e din urma personalita�i vii, fi n echilib rate, C li c ap r i c ii d e comportament � i cu in cl ina�i i nu intotdeauna evidente, regatul va constitui intotdeauna un tarim de infinita delectare.

1 73

LECT U R I S U P L I M E N T A R E

Atkins, P. W., Q uanta : A . Handbook of Concep ts, ed. a I I - a ( Oxford University Pres s , Oxford, 1 9 9 1 ) . C artea fu rnizeaza s curte d e s c rieri al e conceptelor d e m e c an i d cu antica intilnite in lucrarea d e fa�a. Atkins, P. W., and J. A. B eran , General Chemistry, ed. a II-a, ( S cientific American B o oks, N ew Yo rk, 1 9 92 ) . Acest volum p rezinta, la un nivel elementar, p rincip alele con­ ce pt e d e s cris e in cartea d e fata, i n c l u s iv stru ctura a t o m i d moderna �i exemple privind caracterul chimic p e riodic. B ourne, J., " A n Application-Oriented Periodic Table of the E l e ments " , Jo urnal of Ch emical Educatio n, 6 6 ( 1 9 8 9 ) : 74 1 - 74 5 . Sint prezentate citev a versiuni diferite ale tabelu lui periodic. Cox, P. A . , The Elements : Their Origin, A bundance, and Distribution ( Oxford University Pres s , Oxford, 1 9 8 9 ) . '0 introducere i n p r oc e s e l e care a u format e l ementele � i Ie-au dis tribuit in cosmos �i p e pamint. E m s l ey , J., The Elements, ed. a II-a, ( Oxfo rd Univers i ty P re s s , Oxford, 1 9 9 1 ) . I n t r - u n format c o nv e nabil, 0 col eqie de date numeri ce p r ivind elementele. Mason, J . , " Periodic C ontractions Among the Elements : O r , on B e i n g t h e R i g h t Siz e " , Journal of Chemical Education, 6 5 ( 1 98 8 ) : 1 7 - 2 0. 0 trecere I n revista a d i .

1 76

R EG AT U L P E R I O D I C

mensiunilor atomilor � i ionilor,

consecintelor de c ur gind de aici.

Mazurs, E . G.,

a

periodicitatii lor � i

a

Graphical R ep resentations of th e Perio dic

System During One Hun dred Years ( U nive r si ty of Al­

abama Press, A l aba m a, 1 9 74 ) . Puddenp hatt, R. ]., and P . K . Monaghan, Th e Perio dic Table of Elements, ed. a II-a. ( Oxford U ni ve rsi ty Press, Oxford, 1 9 8 6 ) . Un studiu introductiv pri vind t e nd in t ele p eriodic e . R i n g n e s , V . , " O r i g in o f t h e Names o f C h e m i c a l E l e ­ m e n t s " , Jo u rn al of Chemical E ducation, 6 6 ( 1 9 8 9 ) : 73 1 - 73 8 . ° r e l a t a re minu�ioasa �i interes anta p riv i n d

denu mirile elementelor. Ro u v ray , D. H., "Turning the Tables on M e nd e leev " , Ch emistry in Britain ( M a y 1 9 94 ) : 3 7 3 - 3 78 . 0 s curta t r e c e r e 111 revista a tabelului p e r i od i c . Van S p r o n s e n , J . W . , Th e Perio dic Sys tem of Ch em ical Elemen ts : A History of the First Hundre d Years ( E lse­ vier, A m s t e r d a m , 1 9 6 9 ) . Weast, R . c . , e d . , CR C Han db o o k of Ch e m is t ry a n d Phy s ics , ed . a 76-a. ( CRe P r e s s , B o c a R a t o n , 1 9 9 5 ) . M anualul i nclude s c u r t e p r e z e n t a ri a l e i s t oriei d e s ­ coperi rii elementelor. W ei n b e r g , S., The First Th ree Min u tes (Andrew D eutsch, L o nd o n , 1 977). 0 relatare c l a s i c a de succes p rivind for­ marea materiei. Wo ods, G., "The D e ep e r Pi c t u r e " , Ch emistry in Britain (May 1 994 ) : 3 8 2 - 3 83 . ° relatare succinta p rivind dife­ ritele aranjamente care au fos t p rop u s e p e nt r u tabelul p eriodic.

N

s

CUPR I N S

Pre fa� a

5

Partea I :

G E O G RAFIA

1 . T eritoriul . 2. Produsele regiunilor 3. G e ogr afi a fizicii . .

.

.

.

.

.

.

Partea a II-a : 4. 5. 6. 7.

11 19 40 I STO RIA

I s t o ri a descoperirii . D enumirea regiunilor Originea uscatului Cartografii . . . .

Partea a III -a:

.

61 72 80 96

PUTEREA EXECUTIVA

8 . Legisla�ia interna . 9 . Legisla�ia e x t e rn a . . . 1 O. Administra�ia regionala 1 1 . Legaturi �i ali an �e

119 127 1 45 1 59

Epilog . . . . . Lecturi suplimentare

1 71 1 74

.

.

S eria S C I E N C E MASTE RS , p u b l i cata s i m u ltan. Tn peste 25 de l i m b i , va euprinde 1 2 ea'1i de d i fu zare a i nformati ei

�ti i ntifiee Intr-o forma atraetiva , aeee s i b i i a publieu l u i larg . O a m e n i d e 9 t i i nta e m i n e n t i d i n d o m e n i i ee m e rg d e l a ast rof i z i e a plna l a z o o l og i e I � i fae c u noscute a i c i i d e i l e � i teo r i i l e e e l e mai n o i .

vad acest proiect ca pe un navod aruncat peste lume. Recolta va fi u rm at o a re a generatie de ginditori si oameni de stiinta ai planetei noastre. , " Eu

DAN I E L c . D E N N ETT

p. W. Atkins, profesor d e chimie fizidi la Universitatea Oxford, joadi fantastidi in Regatul Periodic al elemen­

rolul ghidului intr-o diHitorie

telor chimice. Prin imagini mem orabile, analogii surprinzatoare �i umor englezesc, domeniul chimiei, la prima vedere arid, capata viata.

G eogra fi a, i sto ria , legis latia �i instituti ile guvernam� ntale - toate acestea tinind de regatul tabelului periodic al elementelor, cu peste o suta de regiuni - explidi pe intelesul tuturor alcatuirea noastra �i a cosmosulu i .

in

seria SCIENCE MASTERS au mai aparut :

J o h n D. B a rrow O ri g i n e a u n i v e rs u l u i Pa u l Davies U l t i m e l e t r e i m i n u te R i c h a rd Dawki n s U n rlu p o r n i t din E d e n R i c h a rd L e a key O r i g i n e a o m u l u i D a n i e l C . D e n n ett T i p u r i m e n t a l e