סכנת הכחדה יסודית

לפני 150 שנה סידר הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב את כל 63 היסודות שהיו ידועים בתקופתו בטבלה אחת, על פי המשקל והתכונות הכימיות שלהם. מאז ימיו הושלמו כל החורים שהשאיר בה, כך שנכון לעכשיו כוללת הטבלה המחזורית 118 יסודות, שרבים מהם התגלו שנים לאחר מותו של מנדלייב. למשל את היסוד הטבעי האחרון שהתגלה, פרנציום, מצאה הכימאית הצרפתייה מרגריט פריי (Perey) רק בשנת 1939. אולם תחזיות עדכניות של החברה האירופית לכימיה מזהירות כי חורים חדשים עלולים להיווצר בקרוב בטבלה המחזורית הוותיקה.

לרגל יובל ה-150 לפרסום המקורי של הטבלה המחזורית הפיקה לאחרונה החברה האירופית טבלה מחזורית חדשה, המכילה 90 יסודות שמהם מורכבים כמעט כל החומרים בעולם. כל יסוד בטבלה החדשה קיבל צבע לפי רמת סכנת ההכחדה שבה הוא נמצא. היסודות הצבועים בירוק מצויים בשפע בכדור הארץ ואילו האדומים עלולים להיעלם מהעולם כבר במאה השנים הקרובות.

בטבלה היסודות צבועים לפי דרגות הסיכון להיעלמותם וכן מסומנים אלו המשמשים בטלפונים חכמים | מקור: EUCHEMS

ביסודות הירוקים נמצאים כמובן כל היסודות הנפוצים הנחוצים לחיים, כמו חמצן, חנקן, פחמן ומימן. לעומת זאת, בקרב ה"אדומים" יש בעיקר יסודות לא כל כך מוכרים. לכאורה אפשר לתהות למה שיהיה לנו אכפת אם הם כל כך נדירים? מי צריך אותם בכלל? התשובה היא שרבים מהם נמצאים כיום ממש בתוך הכיס שלנו או במכשירים המקיפים אותנו, לרוב בלי ידיעתנו.

היסודות הטיפשים של הטלפונים החכמים

נקודת הפתיחה של רבים מהיסודות האדומים לא ממש מוצלחת. את השכיחות של יסודות מקובל לסווג לפי השיעור של משקלם בקרום כדור הארץ, כלומר שכבתו החיצונית. למשל חמצן הוא 45 אחוז ממשקל הקרום של כדור הארץ, וצורן (סיליקון) הוא 27 אחוז. לעומת זאת, יסודות רבים אחרים נדירים מאוד, לא יותר מאלפית האחוז ממשקל קרום כדור הארץ. כדי לפשט את המונחים נגדיר מכאן והלאה את האחוז המשקלי פשוט כ"שכיחות".

יסודות נדירים שאיננו משתמשים בהם בכלל אינם בסכנת הכחדה. הבעיה היא שחלק ניכר מהם משמשים לייצור טלפונים חכמים ומחשבים, כך שהרגלי הצריכה שלנו משפיעים באופן ישיר על היעלמותם. המתכת הכסופה אינדיום (מספר אטומי 63; שכיחות של 0.000016 אחוז), לדוגמה, משמשת בין היתר לייצור מסכי מגע. נשיא החברה האירופית לכימיה דיוויד קול-המילטון ( Cole-Hamilton) מסביר כי אם לא נחדול מההרגל להחליף מכשיר סלולרי כל כמה שנים ולזרוק את הישן לפח, מאגרי האינדיום עלולים להיעלם. "באנגליה לבדה מחליפים כל חודש מיליון טלפונים חכמים. בקצב הזה כמות האינדיום בעולם תאזל בתוך עשרים שנה".

יסוד נוסף שנמצא ברשימה האדומה הוא גליום (מספר אטומי 31; שכיחות של 0.0019 אחוז). אם הגליום אכן ייעלם במאה השנים הקרובות זו תהיה סגירת מעגל מעניינת, מכיוון שאחד ה"חורים" שמנדלייב חזה שיתמלאו היה במשבצת שנמצאת מתחת לאלומיניום בטבלה המחזורית. מנדלייב קרא ליסוד הנעלם "אקא- אלומינא", כלומר "אחרי אלומיניום", ולימים התגלה שזאת המתכת גליום. היעלמות הגליום "תחזיר" את החור למשבצת 31 בטבלה המחזורית.

למה הגליום עלול להיעלם? 95 אחוז מהגליום שמופק כיום משמש ליצירת גליום ארסניד (GaAs), שמשמש ליצירת מוליכים למחצה. מדובר ברכיב משמעותי בתעשיית האלקטרוניקה שנמצא בנורות LED כחולות, לייזרים ולוחות סולריים, כולל קולטי השמש המתקדמים של גשושיות המאדים של נאס"א.

חומר חשוב בייצור רכיבים לתעשיית האלקטרוניקה. גבישים של גליום ארסניד בצילומי מיקרוסקופ אלקטרונים | מקור: Shutterstock

ולפעמים החגיגה נגמרת

סכנת ההכחדה מאיימת גם על יסוד חגיגי במיוחד – ההליום, שאחד השימושים הנפוצים שלו הוא הפרחת בלונים במסיבות יום הולדת. כשמסתכלים על היקום כולו, ברור שההליום כלל אינו בסכנת היעלמות, שכן כ-24 אחוז ממסת היקום מורכבת מאטומי הליום, והוא היסוד השני בשכיחותו אחרי המימן. אולם בכדור הארץ שכיחותו מוגבלת לאלפית האחוז בלבד. הסיבה העיקרית לכך היא שההליום קל יותר מהאוויר, כך שזמן לא רב אחרי שהוא משתחרר לאוויר הוא מוצא את דרכו אל מחוץ לאטמוספרה. בנוסף, בהיותו גז אציל הוא לא נוטה ליצור תרכובות עם יסודות אחרים, כפי שעושה למשל המימן, הקל ממנו.

מה עוד גורם לכך שהליום הולך ונעלם? בנוסף לשימוש שלו במסיבות הוא שימש בעבר להפרחת ספינות אוויר וצפלינים. ואילו כיום מנצלים את טמפרטורת הרתיחה הנמוכה של הליום (269 מעלות צלזיוס מתחת לאפס) ומשתמשים בהליום נוזלי לקירור מכשירי MRI ומאיצי חלקיקים מתקדמים, שרגישות המדידה בהם מחייבת טמפרטורה נמוכה במיוחד.

ייתכן עם זאת שמשבר ההליום פחות חמור מכפי שמקובל לחשוב. בשימושים המדעיים שלו נוהגים למחזר אותו, כך שרובו לא נפלט לאוויר. כמו כן ייתכן שיימצאו מאגרי הליום חדשים. ועדיין, לפי ההערכות הנוכחיות מאגרי ההליום הזמינים עומדים להיעלם בקרוב.

אם נמשיך בהרגלי הצריכה הנוכחיים שלנו, נפריח בלוני הליום לאוויר בכל מסיבת יום הולדת ולא נמצא דרך יעילה למחזר רכיבים אלקטרוניים משומשים, ייתכן שבעשרות השנים הקרובות יסודות מסוימים ייעלמו מהעולם. האם זה אומר שחיינו ישתנו? יכול להיות. אבל לא בטוח שאיכות החיים שלנו תיפגע אם נהיה מחוברים פחות לטלפונים החכמים. ומי יודע? אולי אם הטלפונים שלנו יהיו חכמים פחות, אנחנו נהיה חכמים יותר.