Det periodiske system fylder 150 år – men det kunne have set helt anderledes ud
FN har udpeget 2019 som det internationale år for det periodiske system, for det er 150 år siden, at russeren Dmitrij Mendelejev første gang satte grundstofferne i system.
Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

 Theodor Benfeys periodiske system (1964). (Illustration: DePiep/Wikipedia)

 Theodor Benfeys periodiske system (1964). (Illustration: DePiep/Wikipedia)

Det periodiske system hænger på væggen i laboratorier og læreanstalter verden over.

Det var den russiske kemiker Dmitrij Mendelejev, som i 1869 startede udviklingen af det periodiske system til klassificering af grundstofferne.

Mendelejev udviklede sit system ved at skrive de på det pågældende tidspunkt kendte grundstoffer ned på kort og så gruppere dem i søjler og blokke alt efter deres kemiske og fysiske egenskaber: Vertikalt i en række efter stigende atomvægte, og horisontalt i grupper efter lignende egenskaber.

For at fejre Mendelejevs skelsættende systems runde fødselsdag har FN udpeget 2019 som det internationale år for det periodiske system.

Udviklet ad flere omgange

Men det periodiske system startede faktisk ikke med Mendelejev; adskillige kemikere havde allerede forsøgt at gruppere grundstofferne. 

Flere årtier tidligere forsøgte den bristiske kemiker John Dalton at producere en tabel såvel som nogle temmelig interessante symboler for grundstofferne (der dog ikke rigtig vandt indpas).

Og blot få år før Mendelejev lagde kabale med sine hjemmelavede kort, lykkedes det endnu en britisk kemiker, John Newlands, at udvikle en primitiv udgave af grundstoffernes periodiske system – også opstillet i en række efter voksende atomvægt og egenskaber.

Det geniale ved Mendelejevs system var alle de 'huller', han indarbejdede i systemet, som var forbeholdt de dengang ukendte grundstoffer, som, han forventede, ville udfylde hullerne i hans system.

Hvor Dalton og Newlands kategoriserede de kendte grundstoffer, efterlod Mendelejev også plads i systemet for dengang ukendte grundstoffer – og han forudsagde endda deres egenskaber.

Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

Mendelejevs system med de manglende, endnu uopdagede grundstoffer. (Illustration: Wikimedia Commons)

Tag nu for eksempel spørgsmålstegnene i ovenstående tabel: Ved siden af A1 (aluminium) er der et tomrum forbeholdt et endnu ukendt metal.

Mendelejev forudsagde, at det ukendte metal ville have en atommasse på 68, massefylde på 6 gram per g/cm3 og et meget lavt smeltepunkt.

Seks år senere isolerede Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran grundstoffet gallium. Og ganske rigtigt faldt grundstoffet nummer 31 på plads i tomrummet med en atommasse på 69,7, massefylde på 5,9 gram per g/cm3 og et smeltepunkt, der er så lavt, at det smelter, hvis man holder det i hånden.

Mendelejev udførte det samme kunststykke med scandium, germanium og technetium (der dog først blev opdaget 30 år efter han død i 1937).

Ved første øjekast ligner Mendelejevs periodiske system ikke det, vi kender i dag. 

Nutidens periodiske system har mange grundstoffer, som Mandelejev overså (og derfor ikke gav plads til) – især ædelgasserne som helium, neon og argon.

Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

Det periodiske system, som vi kender det i dag. (Illustration: Offnfopt/Wikipedia)

Desuden vender Mendelejevs periodiske system en anden vej end vores nutidige version med grundstoffer, som vi nu placerer sammen i søjler, grupperet i rækker.

Men hvis vi drejer Mendelejevs periodiske system 90 grader, kan vi godt se ligheden.

For eksempel er halogenerne fluor (F), chlor (CI), brom (Br) og jod (I – J i Mendelejevs system) alle ved siden af hinanden.

I dag er de grupperet i systemets 17. søjle (eller gruppe 17, som kemikerne foretrækker at sige).

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

 

Eksperimentel periode

Det ser muligvis ikke ud, som om der er de store forskelle de to systemer imellem, men efter publikationen af Mendelejevs system blev der eksperimenteret meget med alternative layouts.

Mange mere eller mindre mærkværdige og forunderlige justeringer blev foreslået, før man fandt sig til rette med systemet, som vi kender det i dag.

Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

Heinrich Baumhauers spiral. (Illustration: Reprinted (tilpasset) med tilladelse fra Types of graphic classifications of the elements. III. Spiral, helical, G. N. Quam, Mary Battell Quam. Copyright (1934) American Chemical Society)

Et bemærkelsesværdigt eksempel er Heinrich Baumhauers spiral, publiceret i 1870, hvor grundstoffer efter stigende atommasse stråler ud fra hydrogen i spiralens midte.

Grundstoffer på hjulets eger har fælles egenskaber ligesom grundstofferne i grupperne i nutidens periodiske system.

Der er også Henry Bassets ret mærkværdige 'håndvægt'-formation fra 1892.

Ikke desto mindre fandt systemet sig til rette i det velkendte vandrette format i begyndelsen af det 20. århundrede med Heinrich Werners bemærkelsesværdigt moderne version fra 1905.

For første gang befandt ædelgasserne sig på deres velkendte plads helt ovre i systemets højre side.

Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

Heinrich Werners moderne version. (Illustration: Reprinted (tilpasset) med tilladelse fra Types of graphic classifications of the elements. III. Spiral, helical, G. N. Quam, Mary Battell Quam. Copyright (1934) American Chemical Society)

Heinrich Werner forsøgte at gøre Mendelejev kunsten efter ved at efterlade huller, selv om han gik en kende for vidt med gætterierne om grundstoffer lettere end hydrogen og et grundstof mellem hydrogen og helium (begge dele eksisterer ikke).

Selv om opstillingen så nok så moderne ud, skulle der en del omrokeringer til. 

Særlig Charles Janets version var indflydelsesrig. Han havde en fysiker-tilgang og benyttede kvanteteori til at skabe et layout baseret på elektronkonfigurationer.

Charles Janet gav interessant nok plads til grundstoffer helt op til nummer 120, selv om man dengang kun kendte til 92 (vi kender til 118 i dag).

Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

Charles Janets system. (Illustration: Wikipedia, CC BY-SA)

Det endelige design

Det moderne periodiske system er en videreudvikling af Charles Janets version.

Forskerzonen

Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.

Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.

Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.

Gruppen af alkalimetaller (med lithium øverst) og de alkaliske jordartsmetaller (med beryllium øverst) blev flyttet fra højre til venstre side, men dette layout passede ikke til en plakat eller på en side.

Det er derfor mest af æstetiske grunde, at det periodiske systems 2. gruppe er at finde under grupperne af de andre grundstoffer.

Der har været flere forsøg på omrokering, som oftest i forsøget på at belyse korrelationer mellem forskellige grundstoffer, og der indes mange hundrede variationer (se Mark Leach database). 

Særligt spiraler og 3D-versioner er populære, for ikke at tale om de mere fjollede versioner produceret med et glimt i øjet.

Tag nu for eksempel min egen fusion af to ikoner: Mendelejevs periodiske system og Londons undergrundskort.

Kemi periodiske system grundstoffer Dmitrij Mendelejev klassificering gruppering John Dalton John Newlands atomvægt atommasse densitet

Forfatterens egen fusion af to ikoner: Mendelejevs periodiske system og Londons undergrundskort. (Illustration: Mark Lorch/The Conversation)

Eller det mildest talt overvældende udbud af imitationer der har til formål at levere et videnskabligt touch til kategoriseringen af alt fra øl til Disney-karakterer – for ikke at tale om min personlige favorit: 'Irrational nonsense'.

Det viser bare, at det periodiske system i den grad er et blevet et ikonisk symbol på videnskab.

Mark Lorch hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.

The Conversation

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.