Det periodiske systems historie

Det periodiske system er en tabelarrangering af grundstofferne, ordnet efter deres atomnumre (antal protoner), elektronkonfigurationer og gennemgående kemiske egenskaber. I sin grundlæggende form bliver grundstofferne rangeret med stigende atomnummer i læseretningen. Rækker og kolonner bliver herefter ved at starte nye rækker og indsætte blanke celler, således at rækker (perioder) og kolonner (grupper) vise elementer med lignende egenskaber. Eksempelvis er alle grundstoffer i 18. gruppe (8. hovedgruppe) ædelgasser, der er stort set ikke reagerer med andre.

Den nuværende udgave af det periodiske system. I 2021 er der 118 grundstoffer.

Det periodiske systems historie afspejler over to århundredes udvikling i forståelsen af grundstoffernes kemiske og fysiske egenskaber, hvor en række videnskabsfolk har bidraget heriblandt Antoine-Laurent de Lavoisier, Johann Wolfgang Döbereiner, John Newlands, Julius Lothar Meyer, Dmitri Mendeleev og Glenn T. Seaborg.[1][2]

Tidlige historie redigér

  Uddybende artikel: De fire elementer

en række grundstoffer har været kendt siden antikken, disse tæller carbon, svovl, jern, kobber, sølv, tin, guld, kviksølv og bly, da de findes i fri form, og er relativt simple at udvide med primitivt værktøj.[3] Omkring 330 f.v.t. foreslog den græske filosof Aristoteles at alt var skabt af en eller flere rødder, der var en ide der oprindeligt var blevet foreslået af den sicilienske filosof Empedokles. De fire rødder blev senere omdøbt til elementer af Platon til jord, vand, luft og ild. Lignende ideer om disse fire elementer fandtes også i andre af oldtidens civilisationer, heriblandt indisk filosofi

Da alkymi blev udbredt blev yderligere en række grundstoffer kendt, disse tæller zink, arsen, antimon og bismut.

Første inddelinger redigér

 
Hennig Brand som vist i The Alchemist Discovering Phosphorus

Det periodiske systems historie afspejler opdagelsen af grundstoffer. Den første navngivne person, der opdagede et nyt grundstof var Hennig Brand, der var en konkursramt tysk købmand. Brand forsøgte at fremstille de vises sten - et mytisk objetk der skulle være i stand til at gøre andre metal guld. I 1669 (eller senere) resulterede hans eksperimenter med destillering af menneskelig urin i fremstillingen af en glødende hvid substans, som han kaldt for "kold ild" (kaltes Feuer).[4] Han holdt sin opdagelse hemmelig indtil 1680, hvor den anglo-irske[5] kemiker Robert Boyle genopdagede fosfor og udgav sin opdagelse. Opdagelsen af fosfor igangsatte spørgsmålet om, hvad der adskilte et element fra en substans.

I 1661 definerede Boyle et grundstof som "de primitive og simple elementer, som de blandede elementer består af, og til hvilket de i sidste ende bliver opløst til."[6]

I 1789 skrev den franske kemiker Antoine Lavoisier Traité Élémentaire de Chimie, som bliver betragtet som den første moderne lærebog om kemi. Lavoisier definerede et element som en substans, hvis mindste enheder ikke kunne nedbrydes til mindre substans.[7] Lavoisiers bog indeholdt en liste over "simple substanser" som Lavoisier mente ikke kunne nedbrydes yderligere, hvilket inkluderede oxygen, nitrogen, hydrogen, fosfor, kviksølv, zink og svovl, hvilket dannede grundlag for den moderne over grundstoffer. Lavoisiers liste inkluderede også 'lys' og 'caloric', som man på dette tidspunkt mente var et materielt stof. Hans klassificerede disse substanser som metaller og ikke-metaller. Mens mange ledende kemikere nægtede at tro på Lavoisiers nye teori, så blev hans værk udbredt blandt den yngre generation. Lavoisiers beskrivelse af grundstoffer mangler dog fuldstændig, da han kun klassificerede dem som metaller og ikke-metaller.

 
Dalton (1806): liste over kendte elemeter baseret på atomvægt.

I 1808–10 publiceredes den britiske naturfilosof John Dalton en metode til at komme frem til en midlertidig atomvægt for de grundstoffer der var kendt på hans tid, fra støkiometriske målinger og rimelige slutninger. Daltons atomteori blev brugt af mange kemikere i 1810'erne og 1820'erne.

I 1815 opdagede den britiske læge og kemiker William Prout at atomvægten på grundstoffer syntes at være et multiplum af hydrogen.[8][9]

I 1817 begyndte den tyske fysiker Johann Wolfgang Döbereiner at formulere en af de tidligste eksempler på at klassificere grundstofferne.[10] I 1829 fandt han ud af at han kunne opsætte nogle af grundstofferne i gruppe af tre, hvor grundstofferne hver gruppe havde lignende egenskaber. Han gav disse grupper navnet triader.[11]

Definitionen af Triad-loven er: "Kemisk analoge grundstoffer arrangeret i en stigende rækkefølge efter deres atomvægt dannede veldefinerede grupper fra tre kaldet Triader hvor atomvægten af det midterste grundstof generelt er den aritmetiske gennemsnit af atomvægten af de to andre grundstoffer i triaden."

  1. Chlor, brom og iod
  2. Calcium, strontium og barium
  3. Svovl, selen og tellur
  4. Lithium, natrium og kalium

I 1860 blev en opdateret liste over grundstoffer og atommasser præsenteret ved en konference i Karlsruhe. Det hjalp med at skabe et mere omfattende system. Det første system kom 2 år senere.[12]

Referencer redigér

  1. ^ IUPAC article on periodic table Arkiveret 2008-02-13 hos Wayback Machine
  2. ^ Roberts, Siobhan (27. august 2019). "Is It Time to Upend the Periodic Table? - The iconic chart of elements has served chemistry well for 150 years. But it's not the only option out there, and scientists are pushing its limits". The New York Times. Hentet 27. august 2019.
  3. ^ Scerri, E. R. (2006). The Periodic Table: Its Story ad Its Significance; New York City, New York; Oxford University Press.
  4. ^ Weeks, Mary (1956). Discovery of the Elements (6th udgave). Easton, Pennsylvania, USA: Journal of Chemical Education. s. 122.
  5. ^ "Robert Boyle". Encyclopædia Britannica. Hentet 24. februar 2016.
  6. ^ Boyle, Robert (1661). The Skeptical Chymist. London, England: J. Crooke. s. 16.
  7. ^ Lavoisier with Robert Kerr, trans. (1790) Elements of Chemistry. Edinburgh, Scotland: William Creech. From p. xxiv: "I shall therefore only add upon this subject, that if, by the term elements, we mean to express those simple and indivisible atoms of which matter is composed, it is extremely probable we know nothing at all about them; but, if we apply the term elements, or principles of bodies, to express our idea of the last point which analysis is capable of reaching, we must admit, as elements, all substances into which we are capable, by any means, to reduce bodies by decomposition. Not that we are entitled to affirm, that these substances we consider as simple may not be compounded of two, or even of a greater number of principles; but, since these principles cannot be separated, or rather since we have not hitherto discovered means of separating them, they act with regard to us as simple substances, and we ought never to suppose them compounded until experiment and observation has proved them to be so."
  8. ^ Prout, William (november 1815). "On the relation between the specific gravities of bodies in their gaseous state and the weights of their atoms". Annals of Philosophy. 6: 321-330.
  9. ^ Prout, William (februar 1816). "Correction of a mistake in the essay on the relation between the specific gravities of bodies in their gaseous state and the weights of their atoms". Annals of Philosophy. 7: 111-113.
  10. ^ Wurzer, Ferdinand (1817). "Auszug eines Briefes vom Hofrath Wurzer, Prof. der Chemie zu Marburg" [Excerpt of a letter from Court Advisor Wurzer, Professor of Chemistry at Marburg]. Annalen der Physik (tysk). 56 (7): 331-334. Bibcode:1817AnP....56..331.. doi:10.1002/andp.18170560709. Here, Döbereiner found that strontium's properties were intermediate to those of calcium and barium.
  11. ^ Döbereiner, J. W. (1829). "Versuch zu einer Gruppirung der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie" [An attempt to group elementary substances according to their analogies]. Annalen der Physik und Chemie. 2nd series (tysk). 15 (2): 301-307. Bibcode:1829AnP....91..301D. doi:10.1002/andp.18290910217. For an English translation of this article, see: Johann Wolfgang Döbereiner: "An Attempt to Group Elementary Substances according to Their Analogies" (Lemoyne College (Syracuse, New York, USA))
  12. ^ "Development of the periodic table". www.rsc.org. Hentet 2019-07-12.