2.5. Het periodiek systeem de elementen

In de voorgaande paragrafen wordt de vorming van de elementen besproken, zonder dat we precies aangeven wat elementen zijn. Daarvoor moeten we eerst naar het kleinste deeltje waaruit alles is opgebouwd: de atoom.

 

Democritus (ca. 460 v.Chr.-380/370 v. Chr.), één van de Griekse natuurfilosofen, geloofde al dat alles opgebouwd zou zijn uit kleine deeltjes die zelf ondeelbaar zouden zijn. Deze deeltjes noemde hij atomen. Aristoteles (384 v. Chr. - 322 v. Chr.) geloofde echter niet dat materie uit deeltjes bestond. Hij stelde dat elk stuk materie opgedeeld kon worden in steeds kleinere deeltjes zonder een einde: je kon oneindig blijven doordelen. Democritus bleek uiteindelijk gelijk te hebben, want alles hier op aarde blijkt te zijn opgebouwd uit atomen, die niet altijd bestaan hebben en die ook niet de enige soorten deeltjes in het universum zijn.

Tegenwoordig weet de wetenschap goed uit te leggen waaruit een atoom bestaat:

• Protonen – positief geladen deeltjes die zich in de kern bevinden;
• Neutronen – neutrale (niet geladen) deeltjes, die zich ook in de kern bevinden;
• Electronen – negatief geladen deeltjes die zich in een baan buiten de kern bevinden.

 

Nu we weten wat een atoom is, en waaruit deze is opgebouwd, kunnen we iets zeggen over de elementen die wij op Aarde aantreffen. Zoals je in de voorgaande paragrafen hebt kunnen lezen zijn er 98 van deze elementen ontstaan in (stervende) sterren.

In de 19^e eeuw kende men al een groot deel van de elementen, maar wist niet goed deze te rangschikken. Het was John Dalton (1766-1844) die ontdekte dat elk element een eigen atoomgewicht had en specifieke eigenschappen. Het lukte hem, en een hele reeks onderzoekers na hem, echter niet om deze in een werkbaar overzicht te rangschikken. Wel wist men van de elementen die men al kende steeds beter het atoomgewicht en de eigenschappen te bepalen. In 1862 was de tijd rijp om te gaan kijken of al deze puzzelstukjes op één of andere manier in elkaar pasten. Het zou duren tot 1869 voordat de rus Dmitri Mendeleev (1834-1907) met de uiteindelijke oplossing kwam en de eerder voorgestelde overzichten op atoomnummer en een groepsindeling op eigenschappen zou combineren tot één allesomvattend systeem. Op dat moment waren er 63 elementen bekend en vertoonde het periodiek systeem vele gaten (van Spronsen, 1969).

Afb. 2.7. Periodiek systeem gebaseerd op Mendeleev (1869)

 

Omdat alle elementen per kolom dezelfde eigenschappen hebben en ook weer per rij typische eigenschappen hebben kon men aan de hand van dit periodiek systeem voorspellen hoe het ontbrekende element er uit moet zien en welke eigenschappen deze heeft. Zo kon men dus gericht zoeken en in de eerste 50 jaar na het opstellen van het periodiek systeem werden alle 98 bestaande elementen gevonden. Daarnaast zijn er in de afgelopen 90 jaar nog eens 20 elementen kunstmatig gemaakt die mogelijk bestaan hebben, maar doordat ze zo’n korte tijd bestaan niet in het universum gevonden worden.

De letters in het periodiek systeem zijn afkortingen voor elementen. Zo staat de H voor waterstof (Hydrogen), den C voor koolstof (Carbon) en de O voor zuurstof (Oxygen). Wat opvalt in het periodiek systeem der elementen in afbeelding 2.8 is dat er ook een cijfertje bij staat. Bij de H is dat een 1 en bij de C een 6. Dit cijfer geeft het aantal protonen in de kern van het atoom aan en wordt het atoomnummer genoemd. Een element en haar plaats in het periodiek systeem zijn aan de hand van het atoomnummer vastgesteld. Als je een atoom aantreft met 6 protonen in de kern, dan heb je te maken met koolstof (C). Een atoom met 1 proton in de kern is waterstof (H) en een atoom met 8 protonen in de kern is zuurstof (O).