Det periodiske systemet – forstå det periodiske systemet på 9 minutter

Det periodiske systemet er et system som viser alle kjente grunnstoffer, og setter dem i et skjema som hjelper forskerne til å forstå grunnstoffenes relasjon til hverandre.

Det blir den dag i dag fortsatt oppdaget nye grunnstoffer gjennom eksperimenter ved hjelp av partikkelakseleratorer.

OVERSIKT: Grunnstoffene i det periodiske systemet

Det periodiske systemet ble utviklet av den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev i 1869. Den gang kjente man bare til 63 grunnstoffer.

Mendelejev oppdaget at hvert sjuende grunnstoff hadde egenskaper til felles når han stilte dem opp etter vekt.

På baksiden av en konvolutt stilte han opp grunnstoffene i 18 såkalte grupper – de loddrette kolonnene – etter likheter i stoffenes kjemiske oppførsel.

Vannrett ble grunnstoffene etablert i sju såkalte perioder som angir hvor mange skaller stoffene har omkring seg med elektroner i.

Den russiske kjemikeren etterlot hull i sitt periodiske system til grunnstoffer som fortsatt ikke var oppdaget.

Etter hvert som det ble oppdaget nye grunnstoffer som passet inn i hullene i Mendelejevs tabell, ble det periodiske systemet bredt anerkjent.

Det var først i 1913, da Niels Bohr framsatte atomteorien sin, at man fikk en teoretisk forklaring på grunnstoffenes oppførsel.

Bohr etablerte teorien om at et atom er bygget 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.

Det letteste grunnstoffet i det periodiske systemet er hydrogen, som har ett proton i kjernen og har atomnummer 1. Det høyeste naturlige grunnstoffet er plutonium, med 94 protoner, som har atomnummer 94.

Plutonium ble føyd til det periodiske systemet sammen med neptunium (nummer 93) på slutten av 1940, da forskere fra University of California dannet stoffene ved beskytning av uran med nøytroner og kjerner av tungt hydrogen.

Først flere år senere ble de to grunnstoffene funnet naturlig i naturen i veldig små mengder.

De loddrette kolonnene i det periodiske systemet er delt inn etter gruppe. Gruppene er grunnstoffer med samme kjemiske egenskaper, for eksempel er alle grunnstoffer i gruppe 18 edelgasser. Det periodiske systemet har i alt 18 nummererte grupper.

De vannrette radene i systemet er periodene. De syv periodene angir hvor mange skall stoffene har omkring seg med elektroner i.

De fleste navnene i de periodiske systemet har en spesielt betydning. Noen er navngitt etter berømte forskere, som for eksempel einsteinium, som ble oppdaget i forbindelse med sprengningen av den første hydrogenbomben.

Andre er navngitt etter de stedene de er oppdaget, som for eksempel germanium, som ble oppdaget i Tyskland.

Det er også grunnstoffer som er navngitt etter mytologi, for eksempel thorium etter tordenguden Tor, eller egne egenskaper, for eksempel det illeluktende stoffet brom, som kommer fra det greske ordet bromos som betyr «stank».

Det periodiske systemet har gjort det mulig å organisere grunnstoffene på en måte som gjør det lett å få oversikt over hvordan ulike stoffer reagerer med hverandre. For eksempel er natrium veldig eksplosivt, og klor er veldig giftig, men når de to grunnstoffene går sammen og danner natriumklorid, blir de til en gunstig kjemisk forbindelse – nemlig bordsalt.

Den kunnskapen om grunnstoffenes interaksjon har hatt en enorm betydning for utviklingen av mange teknologier, nye materialer, medisiner og matvareproduksjon.

Mange av de høyteknologiske produktene som har blitt en del av hverdagen vår, utnytter bestemte egenskaper ved bestemte grunnstoffer – fra flatskjermer og solceller (indium og gallium) til smarttelefoner (tantal) og brenselceller (platina).

Det viktigste grunnstoffet i all moderne elektronikk er silisium. Silisium er en såkalt halvleder som har elektrisk ledningsevne i en grad som ligger mellom et metall (for eksempel kobber) og en isolator (slik som glass). Halvledere er grunnlaget for blant annet transistorer, solceller, lysdioder samt digitale og analoge integrerte kretsløp i datamaskiner og telefoner.

Mange av de grunnstoffene som brukes i elektronikk, er så sjeldne at de ikke kan følge med den økte produksjonen i framtiden.

Men det kan de kunstig produserte grunnstoffene i det periodiske systemet (fra nummer 94 og fram) kanskje gjøre om på.

Tunge grunnstoffer blir brukt i alt fra brannalarmer (americium) til atomvåpen (plutonium), men de kunstig produserte supertunge grunnstoffer henfaller på en brøkdel av et sekund og kan derfor ikke brukes i praksis enda.

Når det lykkes å gjøre supertunge grunnstoffer stabile nok til å kunne brukes i nye materialer, vites ikke. Første skritt på veien er å skape nye grunnstoffer med et enda høyere atomnummer.