ΚΙΜΩΝ ΧΑΤΖΗΜΠΙΡΟΣ: ΥΠΑΡΞΙΑΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Δημοσιεύτηκε στο Book's Journal Δεκεμβρίου. 

Κίμων Χατζημπίρος

Υπαρξιακά στοιχεία

Η ανάλυση στα συστατικά τους εξηγεί την λειτουργία των υλικών σωμάτων. Ποιοτικές διαφορές καθορίζονται από την χημική σύνθεση. Άνθρωποι, οργανισμοί, πλανήτες και αστέρες είναι παζλ άφθαρτων ατόμων που συνδυάζονται σύμφωνα με κανόνες. Τα χημικά στοιχεία της ύπαρξής μας είναι λίγα, σαφή και αναλλοίωτα, εκτελούν δε αδιάκοπους κύκλους, διαμορφώνοντας μια ευρύτερη κυκλική οικονομία της φύσης. Η χημική θεώρηση του κόσμου προσφέρει στον άνθρωπο ικανοποιητική αυτογνωσία, είναι μηχανιστική, απαλλαγμένη από αναζήτηση νοήματος και περιττό μεταφυσικό βάρος. Τα πράγματα είναι στην βάση τους απλά, ωστόσο οι επικρατούσες κουλτούρες δεν ωθούν την σκέψη προς απλές, θετικές προσεγγίσεις.

Η παρουσία μας ως πρόσωπα στον κόσμο οφείλεται σε συνδυασμούς απρόσωπων σωματιδίων. Η ύπαρξη δεν προηγείται της ουσίας, τα στοιχεία που μας αποτελούν δεν στηρίζουν υπαρξιστικές ενδοσκοπήσεις ούτε ερωτήματα περί ταυτότητας. Για πολλούς είναι απογοητευτική η σκέψη ότι υψηλά ιδανικά και συναισθήματα έχουν ως βάση κάποιες συναθροίσεις ευτελών υλικών κομματιών. Η αδιαφορία όμως για τα χημικά στοιχεία είναι συγκρίσιμη με την στάση κάποιου που θαυμάζει το τραγούδι μιας παιδικής χορωδίας αλλά αγνοεί τα παιδιά που την αποτελούν. Πάντως, αν και άψυχα, τα στοιχεία της ύπαρξης έχουν με τους ανθρώπους μια κοινή συνήθεια: την δημιουργία δεσμών. Το φαινόμενο δεν έχει περάσει απαρατήρητο από την λαϊκή σκέψη, που επισημαίνει την ύπαρξη «χημείας» ανάμεσα σε κάποια πρόσωπα.

Τα σώματά μας, τα πράγματα που μας περιβάλλουν, ολόκληρο το Σύμπαν (πλην της άγνωστης σκοτεινής ύλης) είναι φτιαγμένα από τα 92 χημικά στοιχεία, που υπάρχουν στον πλανήτη και στον υπόλοιπο κόσμο. Τα στοιχεία παρουσιάζονται με το ελληνικό τους όνομα, το οποίο ακολουθείται (σε παρένθεση) από τον ατομικό αριθμό τους, δηλαδή τον αριθμό πρωτονίων του πυρήνα και ηλεκτρονίων γύρω από αυτόν, που καθορίζει την σειρά του στοιχείου στον Περιοδικό Πίνακα.

Τα άτομα κάθε στοιχείου, παντού όμοια, χωρίς πρωτότυπα και απομιμήσεις, υποδεικνύουν την υλική ενότητα του κόσμου. Π.χ. το χλώριο (17) και το νάτριο (11) είναι απαράλλαχτα στην θάλασσα, στο φάσμα ενός αστέρα ή στα δάκρυα ενός μωρού.

Ο Λουκρήτιος το 50 π.Χ. ερμήνευε την δομή του κόσμου: «Δεν υπάρχει τίποτα που να επιστρέφει στο τίποτα, όλα επιστρέφουν διαλυμένα στα στοιχεία τους». Απλή πεζή ιδέα που αχρηστεύει τις άλογα πολύπλοκες εξηγήσεις, αφού δείχνει ότι οι ουσίες είναι φτιαγμένες από συνδυασμούς ατόμων στοιχείων, τα οποία είναι δυνατόν να αποσπασθούν από αυτές και να επιστρέψουν στην αιώνια καθαρή μορφή τους. Ο Diderot, σκεπτόμενος υλιστικά, θεωρεί την Χημεία πρότυπο για την μελέτη του Σύμπαντος: «Ονομάζω στοιχεία τις διάφορες ετερογενείς ύλες που είναι αναγκαίες για την γενική παραγωγή των φαινομένων της φύσης. Και ονομάζω φύση το γενικό παρόν αποτέλεσμα ή τα γενικά διαδοχικά αποτελέσματα του συνδυασμού των στοιχείων». Ο δε Καρτέσιος, όχι υλιστής αλλά συνεπής ορθολογιστής, δηλώνει: «Δώστε μου ύλη και κίνηση και θα φτιάξω ένα κόσμο».

Τα στοιχεία στην σειρά

Το 1869, ο Μεντελέγιεφ πρότεινε τον Περιοδικό Πίνακα, που συνιστά μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις, δίπλα στην Θεωρία της Εξέλιξης και την Θεωρία της Σχετικότητας. Κατέταξε όλα τα γνωστά στοιχεία, αφήνοντας κενές θέσεις για όσα δεν ήταν ακόμα γνωστά. Π.χ. το γερμάνιο (32) ανακαλύφθηκε περίπου 20 χρόνια αργότερα, και συμπλήρωσε ένα από τα κενά, έχοντας ιδιότητες που ταίριαζαν σχεδόν απόλυτα με τις προβλέψεις του Ρώσου επιστήμονα. Σήμερα, ο Πίνακας έχει γεμίσει και όλα τα στοιχεία του Σύμπαντος έχουν καταγραφεί, χωρίς διπλοεγγραφές ή κενά.

Το έξοχο βιβλίο «The Elements – A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe» (2012), που εκδόθηκε φέτος στα ελληνικά από τις Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, συνιστά ένα πολύ προσιτό και γοητευτικό τρόπο γνωριμίας με τους γνωστούς και άγνωστους δομικούς λίθους του κόσμου. Περιγράφονται με γλαφυρότητα τα 118 γνωστά στοιχεία και απεικονίζονται με εντυπωσιακές φωτογραφίες οι μορφές και οι χρήσεις τους.

Στον πλανήτη βρίσκονται και τα 92 φυσικά στοιχεία, αν και κάποια, όπως το αστάτιο (85) συναντώνται εξαιρετικά σπάνια. Τα υπόλοιπα 26 από τα 118 είναι τεχνητά, βραχύβια εργαστηριακά κατασκευάσματα. Ειδικότερα, τα στοιχεία 101-118 υπάρχουν μόνο σε ελάχιστους χρόνους και ποσότητες. Πολλά φυσικά στοιχεία διαθέτουν ισότοπα, με τις ίδιες χημικές ιδιότητες αλλά με διαφορετικό αριθμό νετρονίων στον πυρήνα τους. Υπάρχουν 254 σταθερά φυσικά και περισσότερα από 3.000 ραδιενεργά ισότοπα, εκ των οποίων μόνο 84 συναντώνται στην φύση, τα υπόλοιπα κατασκευάζονται στα εργαστήρια.

Η ζωή των ανθρώπων και των υπόλοιπων έμβιων όντων του πλανήτη θεμελιώνεται σε χημικές ενώσεις των 34 από τα 92 φυσικά στοιχεία. Το οξυγόνο (8), ο άνθρακας (6) και το υδρογόνο (1) είναι παρόντα σε όλες τις οργανικές ενώσεις, το άζωτο (7) σε όλες τις πρωτεϊνες, ο φώσφορος (15), το θείο (16), το νάτριο (11), το ασβέστιο (20), το κάλιο (19), το μαγνήσιο (12), το χλώριο (17) και ο σίδηρος (26) είναι πολύ σημαντικά, ενώ πάνω από 20 άλλα στοιχεία είναι απαραίτητα, αν και σε ελάχιστες ποσότητες.

Τα ελαφρότερα φυσικά στοιχεία έχουν δημιουργηθεί από την αρχική έκρηξη (Bing Bang), τα υπόλοιπα αργότερα, από διεργασίες του Σύμπαντος. Δεν μεταβάλλονται με τις χημικές αντιδράσεις και παραμένουν απαράλλαχτα επί δισεκατομμύρια χρόνια. Η επιστήμη οδηγεί τον άνθρωπο να συνειδητοποιήσει ότι π.χ. το βανάδιο (23) ή το μαγγάνιο (25) που έχει στο σώμα του, φτιάχτηκαν σε έκρηξη κάποιου υπερκαινοφανούς αστέρα (supernova), ενώ το σελήνιο (34) ή το ιώδιο (53) σε κάποια σύγκρουση αστέρων νετρονίων. Οι διεργασίες αυτές συνέβησαν πριν από τον σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος (4,6 δισεκατομμύρια έτη), τα στοιχεία παρέμειναν αναλλοίωτα, ενώ πέρασαν μέσα από πετρώματα και εκατομμύρια σώματα ανθρώπων και άλλων οργανισμών που προηγήθηκαν της σημερινής εποχής και θα συνεχίσουν να συμμετέχουν στην ζωή μελλοντικών ανθρώπων.

Επιδόσεις και χρησιμότητα των στοιχείων

Ο χρυσός (79) δεν είναι το ακριβότερο αλλά το ωραιότερο μέταλλο και το καλύτερο υλικό για ηλεκτρικές επαφές, ο λευκόχρυσος (78) έχει την μεγαλύτερη αίγλη και αντοχή στην διάβρωση από οξέα, ο άργυρος (47) είναι το πιο ανακλαστικό υλικό και ο καλύτερος ηλεκτρικός αγωγός. Το υδρογόνο είναι το αφθονότερο και ελαφρότερο στοιχείο στο Σύμπαν, ενώ τα ελαφρότερα μέταλλα λίθιο (3) και νάτριο (11) επιπλέουν στο νερό. Το σκληρότερο στοιχείο (διαμάντι) είναι κρυσταλλικός άνθρακας (6) αλλά εξ ίσου ωραίο και σκληρό είναι το διοξείδιο του ζιρκονίου (40).

Αφθονότερο στοιχείο στην Γη είναι το οξυγόνο, ζωτικό αλλά, σε μεγάλη συγκέντρωση, τοξικό για την ζωή. Το ευγενές αέριο νέον (10) είναι το πιο αδρανές στοιχείο, ενώ το ευγενές ξένο (54) εκτίθεται, σχηματίζοντας κάποιες χημικές ενώσεις. Το τιτάνιο (22) είναι το πιο αντιαλλεργικό, τα ρόδιο (45) και χρώμιο (24) τα πιο στιλπνά, ο σίδηρος (26) το πιο βιομηχανικό, ο χαλκός (29) το πιο χρήσιμο για τον ηλεκτρισμό, το βολφράμιο (74) το ανθεκτικότερο σε υψηλές θερμοκρασίες. Πυκνότερα είναι το όσμιο (76 ) και το ιρίδιο (77), ενώ το αντιμόνιο (51) παράγει τους μελωδικότερους ήχους κατά την χύτευσή του. Το βισμούθιο (83), τελευταίο ευσταθές στοιχείο στον Περιοδικό Πίνακα, είναι στην πραγματικότητα ελαφρά ασταθές, εκπέμποντας ραδιενέργεια τόσο αργά, ώστε απαιτείται ένα δισεκατομμύριο φορές η ηλικία του Σύμπαντος για να μεταστοιχειωθεί η μισή του ποσότητα.

Μοναδικά υγρά στοιχεία σε θερμοκρασία δωματίου είναι ο υδράργυρος (80) και το βρώμιο (35) αλλά, σε ζεστά κλίματα, προστίθενται το γάλλιο(31) και το καίσιο (55), το οποίο είναι και το δραστικότερο μέταλλο. Χειρότερο είδος δηλητηρίου ο υδράργυρος (80), αλλά πιο τοξικά το αρσενικό (33) και το θάλλιο (81). Ο Μονέ και άλλοι ζωγράφοι χρησιμοποιούσαν τοξικά χρώματα, όπως το λευκό μολύβδου (82), το κίτρινο καδμίου (48) και το πράσινο αρσενικού (33). Ισχυρότερο σύμβολο θανάτου και καταστροφής θεωρείται το πλουτώνιο (94), ενώ πολλοί φοβούνται την λιγότερο επικίνδυνη μορφή του απεμπλουτισμένου ουρανίου (92). Εξαιτίας των επικίνδυνων συνθηκών εργασίας των κοριτσιών του ραδίου (88), αναπτύχθηκε το σχετικό εργατικό δίκαιο. Η πιο ζημιογόνα χημική αντίδραση, το σκούριασμα του σιδήρου (26), στοιχίζει δισεκατομμύρια κάθε χρόνο.

Η διατροφή του ραγδαία αναπτυσσόμενου ανθρώπινου πληθυσμού εξασφαλίσθηκε με αμμωνιακά και νιτρικά λιπάσματα, μέσω δέσμευσης του ατμοσφαιρικού αζώτου (7), μια από τις σημαντικότερες εφευρέσεις στην ιστορία. Το τεχνήτιο (43), φυσικό στοιχείο που λόγω ραδιενέργειας έχει μικρό χρόνο ζωής και δεν απαντά στην φύση, είναι πολύ χρήσιμο στο σπινθηρογράφημα (ανίχνευση καρκίνου των οστών) και παράγεται επιτόπου στην συσκευή από ραδιενεργό ισότοπο μολυβδαινίου (42). Οι οθόνες χρειάζονται ίνδιο (49), οι οπτικές ίνες και τα λέϊζερ έρβιο (68), οι ισχυρότεροι μαγνήτες είναι κράματα νεοδυμίου (60)-σιδήρου (26)-βορίου (5). Σχεδόν κάθε συσκευή με ψηφιακή ηλεκτρονική διάταξη χρησιμοποιεί πυκνωτές τανταλίου (73), ενώ το δευτερόλεπτο και η παγκόσμια ώρα ορίζονται με ακριβέστατα ατομικά ρολόγια καισίου (55). Στις σπάνιες γαίες ανήκουν οι λανθανίδες (57-71), στοιχεία που χρησιμεύουν σε πολλές σύγχρονες τεχνολογικές εφαρμογές. Στην πραγματικότητα δεν είναι τόσο σπάνιες, άλλωστε εφευρίσκονται τρόποι υποκατάστασης από άλλα στοιχεία της ίδιας ομάδας που έχουν συγγενικές ιδιότητες και μπορούν να εναλλάσσονται. Έτσι, το άγχος που γεννούν οι σχετικές γεωπολιτικές ανησυχίες είναι μάλλον υπερβολικό.

Αντιπαθής η Ατομική Θεωρία

Όλα τα πράγματα είναι αντικείμενα της Χημείας. Η Ατομική Θεωρία και ο Περιοδικός Πίνακας των στοιχείων δίνουν ένα ολοκληρωμένο μοντέλο αντίληψης του Σύμπαντος και φέρνουν λογική απομάγευση. Είναι ένας τρόπος θέασης γνήσιος και αυθεντικός, ορθολογικός και υλιστικός, με σπουδαίο εκπαιδευτικό ρόλο, αφού προσφέρει μια πρακτική και κατανοητή γραμματική του αισθητού κόσμου. Ωστόσο, αποκαθηλώνοντας αφηγήματα και φανατισμούς, έρχεται σε σύγκρουση με κουλτούρες έμφορτες ιδεαλισμού, που ευνοούνται από ένα χημικό αναλφαβητισμό. Σήμερα, εξακολουθεί να είναι αντιπαθής στην εκπαίδευση. Η Ατομική Θεωρία, όπως και γενικότερα οι μη μεταφυσικές φιλοσοφίες, συγγενεύει με τον αθεϊσμό και καταπολεμήθηκε από τις κάθε είδους θρησκείες. Ειδικά για τους πρώτους χριστιανούς, η ορθολογική εικόνα του κόσμου αποτελούσε αιτία αναθέματος.

Αρχαίοι φιλόσοφοι, με πρωτοπόρο τον Θαλή τον Μιλήσιο, απέρριψαν μυθολογικές εξηγήσεις των φυσικών φαινομένων και άρχισαν να διαμορφώνουν την αντίληψη ότι η ανθρώπινη λογική, με την βοήθεια της εμπειρίας, μπορεί να κατακτήσει έγκυρη γνώση των φαινομένων, πέραν θρησκευτικών πεποιθήσεων. Για τον Δημόκριτο, τα άτομα συγκροτούν τον κόσμο, είναι αιώνια και άφθαρτα, άπειρα σε αριθμό και σχήματα, διασκορπισμένα στο κενό, αλλά πολύ μικρά, έτσι δεν γίνονται αντιληπτά από τον άνθρωπο. Οι ποιοτικές διαφορές των αντικειμένων εξαρτώνται από συνδυασμούς ατόμων.

Σπάνια βλέπουμε την Χημεία να παρεμβαίνει σε φιλοσοφικές συζητήσεις. Σύγχρονοι φιλόσοφοι εμπνέονται περισσότερο από την Θεωρητική Φυσική, ιδιαίτερα την Κβαντική. Οι αντιλήψεις που κυριάρχησαν έχουν συνδέσει τον υλισμό περισσότερο με επιστήμες, όπως η Μηχανική, η Ιατρική, η Βιολογία αλλά και με κοινωνικές προσεγγίσεις που δεν είχαν καν διαμορφωθεί σε επιστήμες. Π.χ. ο ιστορικός υλισμός απέκτησε μάλλον θρησκευτικά παρά επιστημονικά χαρακτηριστικά. Αν και προσφέρει ενδιαφέροντα και πλούσια πεδία προβληματισμού, η Χημεία αφέθηκε στο περιθώριο από την ιστορία των επιστημών. Ωστόσο, αποτελεί ένα σύνολο γνώσεων που προσφέρει ισχυρά επιχειρήματα, αφού, ως κατ’ εξοχήν επιστήμη της ύλης, οδηγεί σε ένα είδος αυθόρμητου υλισμού.

Η σπουδαία φιλοσοφική παράδοση της Ατομικής Θεωρίας φυσιολογικά δικαιώνεται με το άτομο του χημικού στοιχείου. Η παράβλεψή της οδηγεί σε απώλεια μιας διάφανης, σαφούς, υλιστικής αντίληψης. Η κατανόηση του κόσμου μέσω των χημικών στοιχείων προσφέρει την ικανοποίηση της απλότητας και της αισθητικής απόλαυσης, η οποία, στα ολοκληρωμένα πνεύματα, καταπραϋνει υπαρξιακές αγωνίες και μειώνει τις ανάγκες μεθυστικών αφηγήσεων. Απομένει όμως μακρύς δρόμος μέχρι να κατακτηθεί ξανά μια ευρύτερη κοινωνική εμπιστοσύνη σε επιστήμη και τεχνολογία.

Για να μάθετε περισσότερα:

Theodore Gray (2019). Τα Στοιχεία, μια οπτική εξερεύνηση όλων των γνωστών ατόμων του Σύμπαντος, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 240 σελ.

François Pépin (2012). Quelles perspectives chimiques pour le matérialisme? https://excerpts.numilog.com/books/9782919694143.pdf

Jean-Claude Guédon (1979). Chimie et matérialisme : la stratégie anti-newtonienne de Diderot. https://www.persee.fr/doc/dhs_0070-6760_1979_num_11_1_1230

Κίμων Χατζημπίρος (2016). Χημείας εγκώμιον. The Book’s Journal ,72, σελ. 26, 28

http://www.chemicalelements.com/elements/es.html

https://periodictable.com/