Det periodiske system

Hvilke grupper og perioder er der i det periodiske system?

Det periodiske system er en systematisk sortering af grundstofferne efter atomnummer. Systemet er bygget op i grupper: Hovedgrupperne 1-18 svarer til de lodrette søjler i systemet; de vandrette rækker kaldes “perioder”.

De grundstoffer, der står i samme gruppe, har kemiske egenskaber, der er sammenlignelige, fx er alle grundstoffer i hovedgruppe 18 ædelgasser, mens de i hovedgruppe 17 alle er såkaldte halogener.

Perioderne i systemet er de vandrette grupperinger af grundstofferne. Grundstoffer placeres i periode med andre grundstoffer, der har samme antal elektronskaller omkring deres atomkerne.

Det periodiske system blev udviklet af den russiske kemiker Dmitrij Mendelejev i 1869. Dengang kendte man kun til 63 grundstoffer.

Mendelejev opdagede, at hvert syvende grundstof havde egenskaber tilfælles, når han opstillede dem efter deres vægt.

På bagsiden af en konvolut opstillede han grundstofferne i 18 såkaldte grupper – de lodrette kolonner – efter ligheder i stoffernes kemiske opførsel.

Vandret blev grundstofferne opstillet i syv såkaldte perioder, der angiver, hvor mange skaller stofferne har omkring sig med elektroner i.

Den russiske kemiker efterlod huller i sin tabel til grundstoffer, som endnu ikke var opdaget.

Efterhånden som der blev opdaget nye grundstoffer, der passede ind i hullerne i Mendelejevs tabel, blev det periodiske system bredt anerkendt.

Det var først i 1913, da Niels Bohr fremsatte sin atomteori, at man fik en teoretisk forklaring på grundstoffernes opførsel.

Bohr opstillede den teori, at et atom er bygget op af en kerne med protoner og nogle gange neutroner.

Antallet af protoner og neutroner afgør vægten. Grundstofferne har stigende atomnumre. Atomnummeret afspejler antal protoner i kernen.

Det letteste grundstof i det periodiske system er brint, som har én proton i kernen og har atomnummer 1. Det højeste naturlige grundstof er plutonium med 94 protoner, som har atomnummer 94.

Plutonium blev føjet til systemet sammen med neptunium (nummer 93) i slutningen af 1940, da forskere fra University of California, Berkeley dannede stofferne ved beskydning af uran med neutroner og kerner af tungt brint.

Først flere år senere blev de to grundstoffer fundet naturligt i naturen i meget små mængder.

Hvordan læses det periodiske system?

De lodrette kolonner i systemet er inddelt efter gruppe. Grupperne er grundstoffer med samme kemiske egenskaber, fx er alle grundstoffer i gruppe 18 ædelgasser. Systemet har i alt 18 nummererede grupper.

De vandrette kolonner i systemet er perioderne. De syv perioder angiver, hvor mange skaller stofferne har omkring sig med elektroner i.

Læs også: Russisk forsker satte hele verden i system

De fleste navne i de periodiske system har en speciel betydning. Nogle er navngivet efter berømte forskere som fx einsteinium, der blev opdaget i forbindelse med sprængningen af den første hydrogenbombe.

Andre er navngivet efter de steder, de er opdaget som fx germanium, der blev opdaget i Tyskland.

Der er også grundstoffer, der er navngivet efter mytologi, fx thorium efter tordenguden Thor, eller særlige egenskaber, fx det ildelugtende stof brom, som kommer fra det græske ord bromos, der betyder ‘stank’.

Det periodiske system har gjort det muligt at organisere grundstofferne på en måde, der gør det let at overskue, hvordan forskellige stoffer reagerer med hinanden. Fx er natrium meget eksplosivt, og klor er meget giftigt, men når de to grundstoffer går sammen og danner natriumklorid, bliver de til en gavnlig kemisk forbindelse – nemlig køkkensalt.

Den viden om grundstoffernes interaktion har haft en enorm betydning for udviklingen af mange teknologier, nye materialer, medicin og fødevareproduktion.

Mange af de højteknologiske produkter, der er blevet en del af vores hverdag, udnytter særlige egenskaber ved bestemte grundstoffer – fra fladskærme og solceller (indium og gallium) til smartphones (tantal) og brændselsceller (platin).

Læs også: Fosfor: Lysgiveren

Det vigtigste grundstof i al moderne elektronik er silicium. Silicium er en såkaldt halvleder, der har elektrisk ledningsevne i en grad, der ligger mellem et metal (fx kobber) og en isolator (såsom glas). Halvledere er grundlaget for blandt andet transistorer, solceller, lysdioder samt digitale og analoge integrerede kredsløb i computere og telefoner.

Mange af de grundstoffer, der bruges i elektronik, er så sjældne, at de ikke kan følge med den øgede produktion i fremtiden.

Men det kan de kunstigt fremstillede grundstoffer i det periodiske system (fra nummer 94 og frem) måske lave om på.

Tunge grundstoffer bliver brugt i alt fra røgalarmer (americium) til atomvåben (plutonium), men de kunstigt fremstillede supertunge grundstoffer henfalder på en brøkdel af et sekund og kan derfor ikke bruges i praksis endnu.

Hvornår det lykkes at gøre supertunge grundstoffer stabile nok til at kunne anvendes i nye materialer, vides ikke. Første skridt på vejen er at skabe nye grundstoffer med et hidtil uhørt højt atomnummer.

Læs også: Alt er bygget af stjernestøv