Det periodiske system
Det periodiske system
Grunnstoffatomer er uendelig små, men rommer voldsomme krefter og fantastiske egenskaper.
Noen grunnstoffer er lette, andre er tunge. Noen er radioaktive, andre er ekstremt brennbare. Noen reagerer lett med andre – og andre har nok med seg selv.
Hva er det periodiske system?
I det periodiske system er alle Jordens grunnstoffer organisert i en logisk tabell som gir god oversikt over de forskjellige stoffenes egenskaper.
Hva skal vi bruke det periodiske system til?
Uten det periodiske system ville det vært vanskelig å forutsi og forstå en rekke ting. For eksempel hvor lett flere stoffer reagerer med hverandre, om de er radioaktive, det er lett å fryse dem, eller om de er stabile/ustabile.
Derfor har det periodiske system enorm betydning for utviklingen av mange teknologier, nye materialer, medisin og matproduksjon.
Før det periodiske system
Før det periodiske system ble anerkjent i slutten av 1800-tallet, kjente man bare til cirka 60 grunnstoffer. For datidens kjemikere var det vanskelig å forstå hvorfor ett grunnstoff reagerte så lett med et annet (f.eks. hydrogen og oksygen), mens andre grunnstoffer nærmest så ut til å frastøte hverandre.
Kjente ikke til fysikken bak et atom
Man kjente nok til atomer, men ikke til elektroner, protoner og nøytroner. Derfor hadde man ingen forklaring på stoffenes egenskaper – man kunne bare observere dem. Man prøvde å organisere dem etter vekt, men det ga ikke mening i forhold til hvordan de oppførte seg.
Grunnstoffer organisert i det periodiske system
I 1869 publiserte russeren Dmitrij Mendelejev en ny tabell over grunnstoffer. Han hadde – i likhet med andre av datidens kjemikere – lagt merke til at det var noen mønstre som gjentok seg. Satte man opp grunnstoffene etter vekt, hadde hvert syvende grunnstoff felles egenskaper.
I Mendelejevs tabell var grunnstoffene organisert etter atomvekt i en vannrett linje på syv grunnstoffer om gangen (perioder). Det gjorde det mulig å gruppere stoffene i syv loddrette hovedgrupper (grupper).
Han etterlot hull i systemet til grunnstoffer som ennå ikke var oppdaget. Etter hvert som det ble oppdaget nye grunnstoffer, og de passet inn i hullene i Mendelejevs tabell, ble systemet bredt anerkjent blant kjemikere. Det periodiske system var født.
Edelgasser fremprovoserte krise
Siden oppdaget man edelgasser, som det ikke umiddelbart var plass til i det periodiske system. Disse stoffene skiller seg fra andre ved at de svært nødig inngår i forbindelser med andre grunnstoffer. Problemet ble løst ved at man tilføyde en åttende gruppe til det periodiske system.
Fysikken bak det periodiske system
Det var først i 1913, da Niels Bohr fremsatte sin atomteori, at man fikk en teoretisk forklaring på grunnstoffenes oppførsel.
Bohr fremsatte teorien om at et atom er bygd opp av en kjerne med protoner og noen ganger nøytroner. Antallet protoner og nøytroner avgjør vekten. Grunnstoffene har stigende atomnummer. Atomnummeret avspeiler antall protoner i kjernen.
Rundt kjernen svever elektronene organisert i et antall elektronskall (orbitaler). Det innerste kan inneholde opptil to elektroner, og de ytre skallene kan inneholde opptil åtte.
Elektron avgjør mange egenskaper
Når det ytterste skallet er fullt (dvs. inneholder åtte elektroner) er det gjeldende stoffet svært stabilt, og vil helst ikke reagere med andre grunnstoffer. Det er edelgassene som ble tilføyd Mendelejevs tabell.
Det neste stoffet i rekken har et nytt skall med ett elektron, og får derfor plass i en ny periode (linje) i det periodiske system.
I dag oppfatter vi ikke elektronene i et atom som organisert i skall som sirkler rundt kjernen som planeter rundt Solen, men snarere som en slags vibrerende elektronsky.
Det periodiske system i dag
Siden 1869 har det periodiske system ikke endret seg i sin grunnstruktur. Men i takt med at det er kommet nye oppdagelser, er det periodiske system blitt justert slik at man i dag snakker om 18 grupper grunnstoffer.
Det er også blitt kjent at det er uregelmessigheter i antall elektroner i de innerste skallene, og at elektronenes spinn har betydning.
Det er også blitt tilføyd nye grunnstoffer etter hvert som man har oppdaget dem. Det finnes 94 naturlige grunnstoffer. Fra det letteste grunnstoffet hydrogen (1) til det tyngste plutonium (94).
Nye, tunge grunnstoffer til det periodiske system
Den oppmerksomme leser kan se at det periodiske system går opp til 118. Det er fordi det også fremstilles kunstige grunnstoffer med svært tunge kjerner.
De tunge grunnstoffene er svært ustabile, men kan vise seg å være nyttige. Derfor arbeider forskerne med å fremstille tyngre og tyngre grunnstoffer.
Nøyaktig når man finner slutten på det periodiske system, vet man ikke. Noen forskere mener at grunnstoff nr. 128 vil bli det siste, andre mener at den teoretiske grensen går til 173.
