Periodická tabulka prvků na PřF UK

Mendělejevův objev má pro Přírodovědeckou fakultu zvláštní význam díky jeho blízké spolupráci s jedním ze zakladatelů chemické sekce Přírodovědecké fakulty - profesorem Bohuslavem Braunerem.

Cesta k periodické tabulce byla dlouhá. Na jejím počátku stojí jedna z typických lidských vlastností, schopnost klasifikace, která pomáhá člověku v jeho interakci s vnějším světem. Tak se pro naše předky stal prvním kritériem původ látek, látek, a proto rozdělovali látky na minerální, rostlinné a živočišné. První systematické roztřídění známých látek navrhl v 9. století arabský učenec Abú Bakr Muhammad ibn Zakaríja ar-Rází (známější pod latinizovaným jménem Rhazes), který látky minerální rozdělil do skupin: duchy, těla, horniny, vitrioly, kovy a soli. Toto rozdělení zůstalo v používání prakticky až do konce 17. století.

Představa, že hmota je tvořena základními stavebními částicemi (atomy) pochází již od starořeckých filosofů (Leukippos z Milétu, 5. stol. př. Kr.), k poznání jejich skutečné podstaty a definici prvku z chemického hlediska došlo ale až v průběhu 18. století. Prvním pokusem o klasifikaci prvků bylo jejich rozdělení na kovy a nekovy, které provedl roku 1789 Antoine Lavoisier. V roce 1815 se anglický chemik William Prout zabýval vztahem atomových hmotností prvků a na základě jejich celočíselných hodnot (pokud jsou vztaženy k vodíku) vyslovil hypotézu, že jejich základním stavebním kamenem je právě vodík.

O dva roky později, roku 1817 si německý chemik Johann Wolfgang Döbereiner povšiml, že relativní atomová hmotnost stroncia je aritmetickým průměrem relativních atomových vah vápníku a barya, tyto prvky tedy tvoří triádu Ca–Sr–Ba (podobně objevil další triády Li–Na–K, Cl–Br–I, S–Se–Te a Fe–Co–Ni). Roku 1829 tak publikoval svůj zákon triád a navíc ukázal, že některé fyzikální a chemické vlastnosti středního prvku triády jsou průměrem vlastností členů krajních.

Na základě toho navrhl francouzský geolog Alexandr Béguyer de Chancourtois roku 1862 první systém uspořádání prvků, který měl formu válce, na němž byly prvky uspořádány podle pravidelných intervalů daných jejich atomovými hmotnostmi, a podle centrálně umístěného prvku telluru jej nazval „tellurický šroub“. V roce 1864 anglický chemik John Newlands sestavil prvky podle sestupujících atomových hmotností a zjistil, že každý prvek se svými vlastnostmi podobá prvku stojícímu o sedm pozic před ním; podle hudební analogie jej nazval zákon oktáv.

Periodická tabulka, lépe řečeno periodický zákon, na základě kterého je sestavena, byl prezentován roku 1869 ruským chemikem Dmitrijem Ivanovičem Mendělejevem. Ten opět sestavil prvky na základě stoupajících poměrných atomových hmotností, ale přerušoval jejich řazení na místech, kde byly prvky svými vlastnostmi nejpodobnější. Vzniklo tak sedm period, v nichž se uplatňuje zákon, podle nějž „vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomových hmotností“. Jak to u velkých objevů bývá, podobný zákon objevil ve stejném roce i německý chemik Lothar Meyer.

V periodické tabulce nalezneme i několik českých stop. Tou nejmarkantnější je příspěvek významného českého chemika, profesora PřF UK Bohuslava Braunera. S Mendělejevem se seznámil roku 1881 a zůstali celoživotními přáteli, Mendělejev dokonce roku 1900 navštívil Braunera v Praze. Brauner věnoval přes 30 ze svých 170 vědeckých prací periodické tabulce, stanovil přesné atomové hmotnosti řady prvků a tak potvrdil Mendělejevovy závěry. Roku 1902 navrhl důležitou opravu periodické tabulky zařazením skupiny lanthanoidů. Další českou stopou jsou prvky radium a polonium objevené manžely Curiovými v jáchymovském smolinci.

Rozhodli jsme se tedy na katedře učitelství a didaktiky chemie realizovat náš sen, kterým bylo sestavení velké periodické tabulky obsahující reálné vzorky prvků. Díky štědré podpoře vedení Chemické sekce a díky obětavé práci mnoha lidí nakonec vznikla interaktivní periodická tabulka prvků. Tabulka obsahuje vzorky všech prvků, které mají neradioaktivní nuklidy od vodíku až po bismut. Reaktivnější prvky, jako je například cesium, jsou skladovány v inertní atmosféře argonu.

Prvky jsou v periodické tabulce prvků seřazeny do 18 skupin podle jejich rostoucího protonového čísla (počtu protonů v jádře) a podle jejich vzájemné podobnosti v chemických reakcích. Například v první skupině jsou tak spolu prvky lithium, sodík, draslík, rubidium a cesium, které se ve sloučeninách vyskytují výhradně v oxidačním čísle +I.

Interaktivita tabulky je zajištěna dotykovou obrazovkou, která uživatelům dokáže dát nejen podrobnější informace o jednotlivých prvcích, ale díky intuitivnímu rozhraní ukáže i trendy v periodické tabulce jako jsou změny v elektronegativitě, hustotě, teplotě tání či roku objevu prvků.

Právě díky spojení interaktivního rozhraní a vizuálně zajímavých vzorků prvků plánujeme využití periodické tabulky ve výuce nejen budoucích učitelů chemie, ale i studentů ostatních chemických studijních programů.