150 år med grunnstoffeneI dagens periodiske system er grunnstoffene listet opp i rader (perioder) og kolonner (grupper) etter stigende atomnummer, dvs. antall protoner i grunnstoffets atomkjerne. Unntakene fra denne regelen er grunnstoffene som utgjør lantanoidene (sjeldne jordartsmetaller) og actinoidene. Illustrasjon: NGU/UNEP 2011

150 år med grunnstoffene

Alle 118 identifiserte naturlige og kunstig fremstilte grunnstoffer har funnet sin plass i et klassifikasjonssystem som bygger på stigende atomnummer.

150-årsjubileet og innledningen av «The International Year of the Periodic Table of Chemical Elements (IYPT)» ble markert den 29. januar 2019 i UNESCO-bygningen I Paris. Grunnstoffenes periodiske system er basert på kjemiske likheter og ulikheter mellom de over 90 grunnstoffene som alt materiale – inklusive oss selv (!) – består av.

En tidlig versjon av det periodiske system ble først publisert av den russiske vitenskapsmannen Dimitri Mendeljev i 1869 i tidsskriftet Journal of the Russian Chemical Society. Det periodiske system, slik vi kjenner det i dag, ble imidlertid i hovedtrekk presentert av amerikaneren Glenn Seaborg i 1945.

I dagens periodiske system er grunnstoffene listet opp i rader (perioder) og kolonner (grupper) etter stigende atomnummer, dvs. antall protoner i grunnstoffets atomkjerne. Unntakene fra denne regelen er grunnstoffene som utgjør lantanoidene (sjeldne jordartsmetaller) og actinoidene.

På slutten av 1800-tallet ble imidlertid de relative atommassene brukt av forskere i et forsøk på å organisere grunnstoffene. Dette var hovedsakelig fordi de enda ikke hadde utviklet konseptene om subatomiske partikler som protoner, nøytroner og elektroner. Uansett var grunnlaget for det moderne periodiske system godt etablert, og ble – etter et eksperiment av Henry Mosley i 1913 – til og med brukt til å forutsi egenskapene til uoppdagede grunnstoffer lenge før begrepet atomnummer var etablert.

Flere var tidlig ute

Selv om Mendeljev er den som oftest blir assosiert med dagens versjon av det periodiske system, er det andre kjemikere før han som undersøkte mønstre i egenskapene til de grunnstoffene som var kjent på den tiden.

Et tidlig forsøk på å klassifisere grunnstoffene skjedde allerede i 1789. Antoine Lavoisier grupperte da grunnstoffene i kategoriene gasser, ikke-metaller, metaller og jordartsgrunnstoffer.

Mange andre forsøk ble gjort på å gruppere grunnstoffene i løpet av de påfølgende tiår.

I 1829 oppdaget Johann Döbereiner at 3 og 3 grunnstoffer, som for eksempel lithium (Li), natrium (Na) og kalium (K) eller klor (Cl), brom (Br) og jod (I), hadde det til felles at egenskapene til det midterste grunnstoffet kunne forutsies fra de andre to.

Det var ikke før en mer nøyaktig liste over grunnstoffenes atommasser, basert på en artikkel av Stanislao Cannizzaro fra 1858, ble presentert på den siste dagen av en konferanse i Karlsruhe, Tyskland, i 1860, at det virkelig ble gjort framskritt mot oppdagelsen av det moderne periodiske system.

Andre naturvitere som har bidratt til oppbyggingen av grunnstoffenes periodiske system er blant andre Alexandre-Emile Bégnyer de Chancourtois, Carl Axel Arrhenius, Julius Lothar Meyer, Johan Gadolin, John Newlands, ekteparet Marie og Pierre Curie, og norske Torbjørn Sikkeland, for å nevne noen. Sikkeland var på Berkeley-teamet ved Lawrence-Livermore laboratoriene som oppdaget de to transurane grunnstoffene nobelium (No) og lawrencium (Lr) omkring 1960 og ble senere professor i eksperimentalfysikk ved NTNU.

Kronen på verket

Som en kuriositet ble Ytterby gruve i Stockholmsområdet i 2018 tildelt utmerkelsen «The EuChemS Historical Landmarks Award» for gruvens rolle i kjemihistorien (GEO 05/2019: «En uslåelig rekord»). Hele 8 grunnstoffer, hvorav 5 tilhører lantanoidene fra gadolinium (Gd) til lutetium (Lu), har fått sine navn herfra.

Innen år 1900 ble grunnstoffene gallium (Ga) og germanium (Ge) oppdaget og gitt de latinske navnene for Frankrike og Tyskland. Senere ga Marie Curie navn til grunnstoffet polonium (Po) etter sitt fødeland, Polen. Elementet hafnium (Hf) er avledet fra det latinske navnet for København etter at det ble korrekt prediktert av Niels Bohr i 1922.

Kronen på verket var oppdagelsen av edelgassene helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr) og xenon (Xe) på 1890-tallet, og å plassere disse i en ny kolonne til høyre for halogenidene.

Fram til 1930-tallet fokuserte kjemikerne på å oppdage alle grunnstoffene opp til nummer 92, der uran (U) er det som har størst atommasse blant de grunnstoffene som opptrer naturlig. Den senere utvidelsen av det periodiske system, med 26 stabile grunnstoffer, er muliggjort ved framstilling i laboratorier. Dagens periodiske system består derfor av 118 naturlige og kunstig framstilte grunnstoffer.

Ola Magne Sæther, Belinda Flem, Karl Fabian, Clemens Reimann, Norges geologiske undersøkelse (NGU), Trondheim

Europas grunnstoffer

Norges geologiske undersøkelse har nylig i samarbeid med Eurogeosurveys og Eurometaux gjennomført en pan-europeisk kartlegging av den kjemiske sammensetningen av landbruksjord. En plansje som kan lastes ned fra nettet viser et kart over Europa med konsentrasjonen av hvert grunnstoff i det periodiske system som ble analysert. En del grunnstoffer som ikke er tatt med på plansjen opptrer i så lave konsentrasjoner eller krever spesielt kostnadskrevende og særskilte metoder at de ikke kan analyseres selv med de mest moderne rutinemetoder. Kartet viser hvordan konsentrasjonen av silisium (Si) i landbruksjord er relativt høy i store områder med glasiale avsetninger i nordlige sentral-Europa og andre steder med modne sedimenter.

Silisium. Kilde: NGU

Plansjen finnes her

 

 

X