Jordens grundstoffer

Hvad er grundstoffer?

Grundstoffer består af atomer, som alle har samme antal protoner i atomkernen. Atomer består derudover af neutroner og elektroner. Antallet af protoner og neutroner afgør atomets vægt. Derudover er grundstofferne nummereret efter, hvor mange protoner der er i atomets kerne. Dette kaldes også grundstoffets atomnummer og bruges i det periodiske system.

Et eksempel er carbon, der udelukkende består af carbonatomer, som har seks protoner i atomkernen og dermed har atomnummer 6 i det periodiske system.

Hvad er atomer?

Niels Bohr fremsatte i 1913 sin atomteori, der beskrev, at et atom består af en kerne, der indeholder en eller flere protoner. Kernen indeholder ofte også en eller flere neutroner. Udover at afgøre atomnummeret, så har antallet af protoner og neutroner også betydning for atomets vægt,

Rundt om kernen er der et antal elektronskaller - eller orbitaler - der organiserer elektronerne. I den inderste skal er der plads til to elektroner, og i de ydre skaller kan der være op til otte.

Når den yderste skal er fyldt op med otte elektroner, er der tale om et meget stabilt grundstof, der nødigt reagerer med andre grundstoffer. Dette gælder blandt andet ædelgasser, som har yderste elektronskal fyldt, og dermed er meget stabile.

Niels Bohrs atomteori er stadig gældende i dag - dog opfatter vi nu ikke elektronerne i et atom som organiseret i skaller, men snarere som en slags vibrerende elektron-sky.

Hvor mange grundstoffer findes der?

I alt findes der 118 forskellige grundstoffer, hvor 92 af dem forekommer naturligt, mens de resterende grundstoffer er kunstigt fremstillet.

Alle grundstoffer kan reagere og bindes sammen - danne en kemisk forbindelse - på en million forskellige måder. Vand, H2O, er et eksempel på en kemisk forbindelse, hvor to hydrogenatomer har reageret med et oxygenatom.

Grundstoffernes atomnummer, kemiske egenskaber og evne til at indgå i kemiske forbindelser er opstillet i det periodiske system.

Radioaktive grundstoffer

Visse grundstoffer besidder egenskaben radioaktivitet. Disse grundstoffer har for mange neutroner i atomkernen i forhold til antallet af protoner. Dette gør atomerne ustabile, og for at genskabe stabiliteten, udsender de stråling - eller henfalder.

Der findes 3 slags stråling:

• Alfastråling
• Betastråling
• Gammastråling

Radioaktive stoffer er farlige, fordi de udsender stråling med så høj energi, at strålingen kan rive elektroner af atomer og molekyler, så de bliver elektrisk ladede – såkaldte ioner. Hvis hele kroppen, et organ, eller nogle celler udsættes for radioaktiv stråling, kan der opstå skader.

Hvad er en isotop?

Som nævnt, har atomer, som tilhører det samme grundstof, altid det samme protontal. Neutrontallet kan derimod variere, og atomer med samme antal protoner og forskellige antal neutroner kaldes isotoper. Isotoper kan enten være tungere eller lettere end det oprindelige grundstof. Hvis der er færre neutroner, er isotopen lettere, hvorimod flere neutroner end det normale grundstof skaber en tungere isotop.

Isotoper af samme grundstof har de samme kemiske egenskaber. Hvis der er en stor ubalance mellem proton-og neutrontallet i kernen, kan isotoperne være radioaktive og ustabile, og dermed henfalde til andre stoffer. Dette udnyttes blandt andet med den radioaktive isotop kulstof-14, som kan bruges til at datere arkæologiske fund.

Det letteste grundstof, brint, har kun tre isotoper og er dermed det stof, der findes i færrest udgaver. Cæsium og xenon har 36 isotoper og er de stoffer, der har flest isotoper.

Hvem opfandt det første grundstof?

Grundstoffer som guld, sølv, bly og kviksølv har været kendt i mange århundreder, og ingen ved, hvem der opdagede dem. De første sikre historiske vidnesbyrd for et grundstofs opdagelse stammer fra 1669, hvor den tyske alkymist og handelsmand Henning Brand opdagede og fremstillede grundstoffet fosfor i helt ren form.

I sin jagt på at lave guld lod han en spand af sin egen urin stå og fordærve i flere dage, hvorefter han kogte den ind til en tyk pasta. Denne pasta blev nu kraftigt opvarmet, og dampene, der steg op fra den, lod han fortætte i vand.

Efter planen skulle guldklumper nu samle sig i vandet, men i stedet fandt han en hvid, voksagtig substans, der lyste i mørket. Han navngav stoffet fosfor, som på græsk betyder lysende.

Selv om det ikke var guld, han havde fremstillet, blev han alligevel rig på sin opdagelse. Han holdt nemlig opskriften hemmelig og solgte den dyrt til den tyske læge Johannes Daniel Krafft, der rejste rundt og viste det selvlysende stof frem for de europæiske hoffer.

Moderne kemi opstod først med franskmandens Antoine Lavoisiers forsøg i 1770’erne. Med disse forsøg blev kemi en eksakt videnskab, og i løbet af de følgende 100 år fik man kendskab til snesevis af grundstoffer, som forskerne nu forsøgte at ordne efter deres egenskaber.