Start van de module
Leesactiviteit
In deze module maken jullie kennis met de geschiedenis van het Periodiek Systeem en daarmee samenhangend de ontwikkeling van het (bijna) huidige atoommodel. Beide ontwikkelingen zijn van belang om te weten hoe elementen met elkaar kunnen reageren en welke verbindingen er dan te verwachten zijn. Voor ons in het begin van de eenentwintigste eeuw is dat vrij normaal om te verwachten, voor iemand uit het begin van de negentiende eeuw is dat veel minder vanzelfsprekend en soms zelfs ketters ...
Naast allerlei wetenschappelijke ontwikkelingen zijn er ook veel technologische, maatschappelijke en sociale ontwikkelingen geweest, die een belangrijke bijdrage geleverd hebben aan de huidige kennis over en gebruik van elementen, atomen, moleculen, verbindingen en materialen. Een aantal van die ontwikkelingen zullen ook meegenomen worden in deze reis door de geschiedenis van het atoom.
Kleuren en links
In deze module worden verschillende kleuren gebruikt. Blauw gekleurde woorden en begrippen zijn belangrijk of relevant voor het onderwerp. Paars gekleurde zinsdelen zijn links naar een (externe) website, waar je meer informatie kunt vinden of waar je de opdracht / activiteit kunt uitvoeren. Een enkele keer kom je een andere kleur tegen (rood of groen). Die kleuren accentueren de tekst en begripsvorming.
Benodigde en geadviseerde voorkennis
Voor deze module is geen specifieke voorkennis vereist, al helpt het wel als je kennis hebt van de volgende concepten en begrippen:
- onderscheid kunnen maken tussen mengsels en zuivere stoffen
- bekend zijn met de verschillende scheidingstechnieken en de stofeigenschappen waarop die gebaseerd zijn
- bekend zijn met de drie ontledingstechnieken: elektrolyse, thermolyse en fotolyse
- weten wat endo- en exotherme reacties zijn (energie effecten in reacties)
- de aanduiding van de verschillende elementen in symbooltaal weten
- bekend zijn met enkele historische feiten en figuren (Galileo, Franse Revolutie, Einstein)
Het Periodiek Systeem
Leesactiviteit
Het Periodiek Systeem zoals wij dat nu overal hebben hangen, kent een lange ontstaansgeschiedenis en nog meer discussies. Maar ondertussen heeft het zijn nut bewezen en kan het zelfs op voorspellende wijze gebruikt worden bij de analyse van reacties tussen verschillende elementen. Over dat laatste wordt aan het eind van deze module meer uitgelegd.
Dit deel begint met een tijdreis: van de Oude Grieken via de Middeleeuwen, Verlichting en Franse Revolutie naar de snelle ontwikkelingen in de Negentiende en Twintigste Eeuw. Hoewel de geschiedenis van het Periodiek Systeem centraal staat, worden ook de noodzakelijke onderliggende technologische en maatschappelijke ontwikkelingen belicht. Deze zijn belangrijk om het omdenken in natuurwetenschappelijk onderzoek te laten zien. Alles wat wij nu weten en aanvaarden, heeft een andere kijk op fenomenen als oorsprong gehad. En wie weet hoe ons denken straks als archaïsch gestempeld wordt ...
Doelstellingen
Na doorlopen van dit deel van de module kun je checken of je voldoet aan de volgende leerdoelen:
- inzicht in de ontwikkeling van het Periodiek Systeem
- ervaring met het opzoeken van informatie op internet
- inzicht in de veranderde denkpatronen tijdens de ontwikkeling van het Periodiek Systeem
- inzicht in de opbouw van het Periodiek Systeem
- kunnen voorspellen wat de eigenschappen van een element zijn op basis van de positie in het Periodiek Systeem
- inzicht in de samenhang tussen het Periodiek Systeem en de opbouw van atomen
- (na doorlopen van het deel atoommodellen) kunnen afleiden wat de valentie van een element kan zijn
Systematiek in de Klassieke Oudheid
Filosofie achter elementen
Wat we weten over de opvattingen van de Oude Grieken. de Egyptenaren en andere oude culturen is vaak uit tweede of derde hand. Veel informatie is verloren gegaan bij verschillende oorlogen en branden, waarin grote bibliotheken verwoest werden. De oudst bekende opvatting over het begrip elementen is terug te voeren op de Griekse denker Empedocles. Naast de elementen waaruit de wereld om hen heen opgebouwd was benoemde Empedocles ook een manier van interactie tussen die elementen. Die interactie was een continue uitwisseling tussen twee kosmische tegenpolen Orde (Love - φιλότης) en Chaos (Strife - νεῖκος). Orde was verantwoordelijk voor de aantrekking of samensmelten tussen de elementen, terwijl Chaos juist voor de verwijdering tussen die elementen zorgde.
Empedocles was bekend met de werken van twee andere Griekse denkers, die tot op de dag van vandaag invloed hebben op onze manier van wetenschappelijk denken en onderzoeken. Deze twee waren Xenophanes en Parmenides. Beide filosofen hielden zich bezig met kennis en waarheid. Hun debat heeft veel bijgedragen aan het werk van latere wijsgeren en denkers.
Parmenides hield zich bezig met het denken over verandering. Hij stelde dat niets uit niets kon ontstaan en dat iets er dus altijd zou zijn. In onze opvattingen over materie kennen we twee behoudswetten: die van behoud van massa en die van behoud van energie.
Xenophanes hield zich bezig met het concept waarheid. Hij stelde dat de manier waarop wij de wereld om ons heen waarnemen, voortkomt uit een illusie die wereld te kunnen beschrijven met onze perceptie van die waarneming. Deze visie op kennis en waarheid speelt nog steeds in de werken van de wetenschapfilosofen Thomas Kuhn en Karl Popper. De tegenstelling tussen waarneming en waarheid heeft aan het begin van de twintigste eeuw geleid tot een heftig debat tussen Albert Einstein en Niels Bohr. In hun debat ging het om de vraag of een waarneming beïnvloed werd door de waarnemer. Een mooi voorbeeld van deze discussie (en het denken van Xenophanes) is de paradox van Schrödinger in Schrödinger's kat.
Leesactiviteit
Waar de term elementen precies vandaan komt, is verhuld in de nevelen van de geschiedenis. Van de Oude Grieken en de Chinezen is bekend dat zij het begrip element gebruikten als bouwsteen voor de samenstelling van de waarneembare stoffelijke en de niet-waarneembare onstoffelijke werelden. Vanuit de Grieken is de alom bekende indeling van deze bouwstenen in de vier elementen aarde, vuur, lucht en water bekend. De Chinezen kenden nog een vijfde element metaal. Deze elementen hebben tot op de dag van vandaag een grote invloed op de denkwijzen van diverse stromingen gehad. De vier elementen komen steeds terug in artistieke afbeeldingen (zie o.a. hieronder), spellen (bv. The Witcher), tekenfilms (bv. The Legend of Ahn) en alternatieve geneeswijzen (bv. humorenleer). Er zijn fantastische afbeeldingen te vinden waarin de vier elementen uitgebeeld worden.
Met de vaststelling van de elementen probeerden de Oude Grieken (en andere volkeren) een verklaring te vinden voor het ontstaan van het Heelal en leven. Alle verschijningsvormen zouden een mengsel moeten zijn van deze vier elementen en hun onderlinge relatie (zie diagram hiernaast). In een latere versie werd het midden van het diagram als een vijfde element aangeduid: aether. Dit laatste element heeft tot in de achttiende eeuw grote invloed gehad op het denken over elementen en atomen. Het element stond voor het ongrijpbare of onzichtbare.
Zo'n 450 jaar voor Christus introduceerde een volgeling van Plato, Proclus, enkele eigenschappen van deze elementen. Deze Proclus introduceerde dus eigenlijk het begrip stofeigenschappen. Hij hanteerde de volgende eigenschappen voor de vier elementen:
| Vuur |
Scherp |
IJl |
Mobiel |
| Lucht |
Bot |
IJl |
Mobiel |
| Water |
Bot |
Massief |
Mobiel |
| Aarde |
Bot |
Massief |
Inmobiel |
Activiteit
Zoek op internet naar verschillende afbeeldingen van de vier elementen. Gebruik in Google de zoekterm four elements.
Kies drie afbeeldingen en beschrijf daarvan de volgende items:
- Wat spreekt je aan in deze afbeelding? Graag wat meer dan alleen mooi ....
- Welke website hoort bij die afbeelding? Bronvermelding
- Wat is de strekking / bedoeling / functie van deze afbeelding volgens de maker? Onderzoek
