Jaksollinen järjestelmä viettää tänä vuonna 150-vuotisjuhliaan. Juhlan kunniaksi taulukosta on julkaistu uusi versio, joka kertoo mitkä alkuaineet ovat suurimmassa vaarassa loppua ensimmäisenä.

Vuonna 1869 Dmitri Mendeleev laittoi 63 siihen aikaan tunnettua alkuainetta järjestykseen ja julkaisi ensimmäisen version jaksollisesta järjestelmästä. Nykyään järjestelmässä on mukana 118 tunnettua alkuainetta, joista 90 esiintyy luonnossa.

Se, missä kohtaa jaksollista järjestelmää alkuaine sijaitsee, kertoo paljon myös sen ominaisuuksista. Juhlistaakseen tämän hienon keksinnön 150-vuotisjuhlaa, UNESCO on julistanut vuoden 2019 kansainväliseksi jaksollisen järjestelmän vuodeksi.

Osana juhlamenoa European Chemical Society julkisti täysin uuden version jaksollisesta järjestelmästä. Sen tavoitteena on auttaa hahmottamaan alkuaineiden kestävää kehitystä. Pohjana on amerikkalaisen kemistin William Sheehanin idea 1970-luvulta. Jaksollinen järjestelmä on piirretty kokonaan uudelleen niin, että kunkin alkuaineen muodostama alue kuvaa sen yleisyyttä logaritmisella asteikolla.

Punainen kertoo vaarasta

Kukin uuden jaksollisen järjestelmän aineista on saanut värikoodin, joka kertoo kuinka haavoittuvainen se on. Useimmissa tapauksissa alkuaineet eivät häviä, kun käytämme niitä, mutta niitä voi olla vaikea saada takaisin. Punainen väri kertoo, että kyseistä alkuainetta tulee olemaan huomattavasti huonommin saatavilla seuraavan 100 vuoden aikana. Tähän ryhmään kuuluvat helium (He), hopea (Ag), telluuri (Te), gallium (Ga), germanium (Ge), strontium (Sr), yttrium (Y), sinkki (Zn), indium (In), arseeni (As), hafnium (Hf) ja tantalum (Ta).

Seuraavassa muutama esimerkki: heliumia käytetään jäähdyttämään magneettikuvauslaitteiden magneetteja ja syvänmerensukelluksessa. Ydinreaktoreiden sauvoissa käytetään hafniumia. Strontium-suoloja lisätään ilotulitteisiin ja soihtuihin tuomaan kirkasta punaista väriä. Yttriumia käytetään kameranlinssien valmistuksessa tekemään niistä iskun- ja lämmönkestäviä. Sitä käytetään myös lasereissa ja metalliseoksissa. Galliumia käytetään laadukkaan optiikan, LED-valojen ja aurinkokennojen valmistukseen.

 

Kuva 1. Uusi versio jaksollisesta järjestelmästä kertoo alkuaineiden kriittisyydestä (lähde: The Conversation)

 

Oranssit ja keltaiset alueet uudessa jaksollisessa järjestelmässä ennustavat ongelmia tulevaisuudessa, johtuen kyseisten alkuaineiden kasvavasta käytöstä.  Vihreällä merkittyjä aineita on saatavilla runsaasti, esimerkkeinä happi (O), vety (H), alumiini (Al) ja kalsium (Ca).

Neljä alkuainetta – tina (Sn), tantaali (Ta), wolframi (W) ja kulta (Au) – on merkitty mustalla, koska ne tulevat usein alueilta, joihin liittyy ongelmia (conflict minerals, verimetallit). Niitä pystytään tuottamaan myös eettisemmin, joten tavoitteena on, että tuottajat jäljittävät tarkasti, miltä alueilta nämä aineet tulevat.

Älypuhelinten raaka-aineet loppuvat

Taulukon yhdeksästäkymmenestä alkuaineesta 31 on merkitty älypuhelimen symbolilla, koska niitä käytetään näiden laitteiden valmistuksessa. Niihin kuuluvat mm. kaikki neljä verimetallia sekä kuusi muuta ainetta, joiden riittävyydeksi on arvioitu sata vuotta tai alle.

Otetaan esimerkkinä vaikka indium (In), joka on merkitty punaisella kaaviossa. Jokaisessa kosketusnäytössä on läpinäkyvä, johtava kerros indium-titaani-oksidia. Niissä on melko paljon indiumia, mutta se on levinnyt laajalle alueelle.  Se syntyy sinkin valmistuksen sivutuotteena, mutta tästä lähteestä sitä riittää enää vain noin 20 vuodeksi.  Hinta tulee nousemaan nopeasti, ellemme ryhdy toimenpiteisiin nykyisten varantojen turvaamiseksi.

Vaihtoehtoja on kolme: korvataan indium jollain toisella aineella, kierrätetään indium tai vähennetään indiumin määrää tuotteissa.  Korvaavien aineiden etsimiseen käytetään paljon resursseja. Indiumin talteenotto käytetyistä näytöistä on mahdollista ja sitä myös kokeillaan. Mutta kun katsomme jaksollista järjestelmää ja kuinka moni sen alkuaineista on kriittinen, joudumme kysymään, onko meillä tosiaan varaa vaihtaa älypuhelintamme parin vuoden välein?

Lähde: https://theconversation.com/amp/periodic-table-new-version-warns-of-elements-that-are-endangered-110377