Na jednoj šetnji starim Zagrebom nabasah na vrata i mali izlog na kojem je pisalo „Antikvarijat“. Otvorih vrata i uđoh. „Kakav je to antikvarijat kad imate, vidim, ne više od dvjesto knjiga?“, rekoh njegovom vlasniku i već sam se okrenuo da izađem, kad on, umjesto da nešto progunđa, započe sa mnom nevezani razgovor i tako, mic po mic, na kraju sazna da sam kemičar. I pokaza mi knjige. Kao da sam ušao u špilju s blagom! Evo ih jedne do druge, jedna starija od druge. (Poslije sam saznao da su knjige pripadale mom kolegi koji se bavio poviješću kemije, no morao ih je prodati jer se selio na Novi Zeland). I na kraju svega, pokaza mi sveučilišni udžbenik anorganske kemije iz 1873. godine s prekrasnim ilustracijama u bakrorezu, od kojih ste neke vidjeli i u ovoj rubrici.

I nije važno što je riječ o sada već 150 godina staroj knjizi, nego o činjenici da je izdana prije znanstvene revolucije koja započela otkrićem elektrolitičke disocijacije 1884. godine i periodnog sustava elemenata (1896.) – i najvažnije – prije otkrića radioaktivnosti iste, 1896. godine. To kažem zato što se u knjizi među mnogim elementima nalazi i uranij. Za njega piše da je riječ o vrlo tvrdom, no taljivom metalu (talište mu je 1132 ^oC, niže od tališta željeza) koji po boji i sjaju podsjeća na nikal ili željezo, no lako (poput olova ili srebra) posivi na zraku. Izuzmemo li kratak pregled njegovih spojeva, o uraniju još samo piše da njegov „oksidul“ daje crnu gleđu, pa se upotrebljava za bojenje porculana. Dodajmo tome da se rečeni uranijev oksid koristio i za bojanje stakla, iscrpili smo svu primijenjenu kemiju tog danas toliko važnog kemijskog elementa.

Iako su uranijevi spojevi bili poznati još iz doba starih Rimljana, jer su i oni njima bojali staklo, uranij je prepoznat kao kemijski element tek 1789. godine. Zasluga za to pripada njemačkom kemičaru Martinu Heinrichu Klaprothu. On je otopio u kiselini mineral smolinac (UO₂) iz češkog rudnika u Jochymovu, a potom iz otopine dodatkom lužine oborio žuti talog. Taj talog je bio čisti uranijev oksid UO₂, koji danas služi kao gorivo za nuklearne reaktore. Iako će novi kemijski element u metalnom, elementarnom stanju prirediti tek francuski kemičar Eugène-Melchior Péligot 1841. godine redukcijom uranijeva tetraklorida (UCl₄) kalijem, Klaproth je dao ime novom metalu – uranium. Ime je dobio prema planetu Uranu kojeg je prije osam godina (1781.) otkrio William Herschel. Ima neka tajna veza između metala i zvijezda.

Čitamo li spomenutu staru knjigu, vidjet ćemo da je relativna atomska masa uranija 120.  To se slaže i s prvom Mendeljevljevom tablicom (Ur =116), no nikako se ne slaže s vrijednošću 238,03 koju nalazimo u suvremenom periodnom sustavu elemenata. (I Medndeljejevu je ta vrijednost bila sumnjiva pa ju je poslije promijenio u 240 kako bi bolje odgovarala njegovom zakonu periodičnosti.) Razlog tome je što su kemičari u 19. stoljeću mogli odrediti samo maseni omjer elemenata u kemijskom spoju, pa su o molekulskoj formuli mogli samo nagađati. Nije im za zamjeriti jer uranij može poprimiti četiri oksidacijska stanja (III, IV, V i VIII), pa gradi više oksida (UO₂, UO₃, U₃O₈), koji usto mogu prijeći u ionsko stanje. Postoje naime kation formule UO₂²⁺(uranil), no i anioni formule UO₄^2- (uranat) i U₂O₇^2- (diuranat) koji dakako grade soli. Da kemija uranija bude još kompliciranija, dodatkom kiseline ti ioni prelaze jedni u druge, a stajanjem grade svakojake taloge. Ne treba ići dalje od formule minerala tombernita, Cu(UO₂)₂(PO₄)₂⸱8-12H₂O, da se vidi sva složenost kemije tog kemijskog elementa.

Prava povijest uranija počinje međutim otkrićem francuskog fizičara Henrija Becquerela koji je 1896. ostavio komadić urnijeve soli, kalijeva uranilova sulfata, K₂(UO₂)(SO₄)₂⸱2H₂O (opet jedna grozomorna formula!) na fotografsku ploču, očekujući pojavu fluorescencije. Na svoje veliko iznenađenje, otkrio je da kristalić uranijeve soli ne ostavlja na ploči trag samo kada se osvijetli Sunčevom svjetlošću, nego i kada se ne osvijetli. Uranij zrači sam od sebe, ispušta nevidljive zrake, zrake  koje zatamnjuju fotografsku ploču.

Dalje je sve išlo strelovitom brzinom. Becquerelu su se pridružili supružnici Pieré i Maria Curie, a u istraživanju je sudjelovao i Jacques Curie, brat Pierea. Njihova analiza čitavog vagona smolinca (uraninita), istog minerala iz istog rudnika u kojem je Klaproth otkrio uranij, ušla je u legendu. Maria i Pieré pronašli su u smolincu još dva radioaktivna elementa, radij i polonij. Polonij je bio 35 tisuća puta radioaktivniji od uranija. Koliko je to bio mukotrpan posao pokazuje podatak da u toni uranija ima samo 0,14 grama radija. Da bi ga izdvojila, Maria Curie ga je prevela u klorid, RaCl₂, te ga je potom kristalizirala zajedno s barijevim kloridom, BaCl₂. Radij je naime kao i barij zemnoalkalijski metal, pa se njihovi kloridi malo razlikuju po topljivosti, a kristali po strukturi. Ipak, radijev klorid je nešto netopljiviji, pa je njegov udio u zajedničkom kristalu rastao tijekom mnogih uzastopnih kristalizacija iz vode i razrijeđene solne kiseline. Tako je Maria Curie uspjela metodom koja se zove frakcijska kristalizacija na kraju izdvojiti radijev klorid u čistom stanju.

Ako mislite da je to najveća i posljednja muka s uranijem, jako se varate. Da bi se uranij mogao upotrijebiti kao nuklearno gorivo treba ga obogatiti, a to znači povećati udio fisibilnog uranijeva izotopa ²³⁵U. No njega u prirodnom uraniju ima samo 0,72 % dok većinu, 99,27 %, čini nefisibilni (no svejedno radioaktivni) izotop ²³⁸U. To se čini tako da se uranij prevede u plinovito stanje, naime da se od njega priredi hlapljivi heksafluorid, UF₆, s vrelišem 56,5 ^oC, te se potom ²³⁵UF₆ odvaja od ²³⁸UF₆ na temelju razlike u relativnoj molekulskoj masi. Nekoć se to radilo difuzijom kroz membrane, a danas centrifugiranjem u ultrabrzim centrifugama, no osnovni problem ostaje – razlika u relativnoj molekulskoj masi vrlo je mala. Kada se izračunaju relativne molekulske mase prvog (349) i drugog heksafluorida (352), vidimo da se vrijednosti razlikuju samo 0,9 %, a toliko se razlikuju i gustoće njihovih para. Heksafluorid uranija-235 difundira samo 0,43 % brže od heksafluorida uranija-238. Nemoguće ih je odvojiti! Pa ipak je moguće – jer o uraniju, kemijskom elementu koji je nekoć služio samo za bojanje stakla i keramike, ovisi sudbina svijeta.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda i urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Piše za časopis Čovjek i svemir, te mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug-online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, od kojih treba izdvojiti „Kemijski leksikon u stripu“, „Metali života – metali smrti“ te „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.