1. Misschien herinnert u zich het Periodiek Systeem der Elementen als een sombere grafiek aan de muur van uw klaslokaal. Als dat zo is, hebt u nooit geraden wat het echte doel ervan is: het is een gigantisch spiekbriefje.
2. De tabel wordt al door scheikundeleerlingen gebruikt sinds 1869, toen hij werd opgesteld door Dmitry Mendeleyev, een chagrijnige professor aan de universiteit van Sint-Petersburg.
3. Omdat de deadline van een uitgever dreigde te naderen, had Mendeleyev geen tijd om alle 63 toen bekende elementen te beschrijven. Dus wendde hij zich tot een reeks gegevens van atomaire gewichten die nauwgezet door anderen waren verzameld.
4. Om die gewichten te bepalen, hadden wetenschappers stromen door verschillende oplossingen laten lopen om ze in hun samenstellende atomen op te breken. Reagerend op de polariteit van een batterij, gingen de atomen van een element deze kant op, de atomen van een ander die kant op. De atomen werden verzameld in afzonderlijke containers en vervolgens gewogen.
5. Uit dit proces bepaalden scheikundigen de relatieve gewichten – en dat was alles wat Mendelejev nodig had om een bruikbare rangorde op te stellen.
6. Dol op kaartspelen, schreef hij het gewicht voor elk element op een aparte indexkaart en sorteerde ze als in solitaire. Elementen met gelijksoortige eigenschappen vormden een “pak” dat hij in kolommen plaatste, gerangschikt naar oplopend atoomgewicht.
7. Nu had hij een nieuwe periodieke wet (“Elementen gerangschikt volgens de waarde van hun atoomgewicht vertonen een duidelijke periodiciteit van eigenschappen”) die één patroon beschreef voor alle 63 elementen.
8. Waar de tabel van Mendelejev lege plekken bevatte, voorspelde hij correct de gewichten en chemische gedragingen van enkele ontbrekende elementen – gallium, scandium en germanium.
9. Maar toen argon in 1894 werd ontdekt, paste het in geen enkele kolom van Mendelejev, dus ontkende hij het bestaan ervan – zoals hij ook deed voor helium, neon, krypton, xenon en radon.
10. In 1902 gaf hij toe dat hij het bestaan van deze over het hoofd geziene, ongelooflijk onreactieve elementen – de edelgassen – die nu de hele achtste groep van de tabel vormen, niet had voorzien.
11. Nu sorteren we elementen op hun aantal protonen, of “atoomnummer,” dat de configuratie van een atoom bepaalt van tegengesteld geladen elektronen en dus zijn chemische eigenschappen.
12. Edelgassen (uiterst rechts op het periodiek systeem) hebben gesloten elektronenschillen, waardoor ze bijna inert zijn.
13. Atoomliefde: Neem een modern periodiek systeem, knip de ingewikkelde middelste kolommen eruit, en vouw het een keer langs het midden van de Groep 4 elementen. De groepen die kussen hebben complementaire elektronenstructuren en zullen met elkaar combineren.
14. Natrium raakt chloor – tafelzout! Je kunt andere veel voorkomende verbindingen voorspellen, zoals kaliumchloride, dat in zeer grote doses wordt gebruikt als onderdeel van een dodelijke injectie.
15. De elementen van groep 4 (hierboven weergegeven als IVA) in het midden binden zich gemakkelijk met elkaar en met zichzelf. Silicium + silicium + silicium ad infinitum verbindt zich tot kristallijne roosters, gebruikt om halfgeleiders voor computers te maken.
16. Koolstofatomen – ook Groep 4 – verbinden zich in lange ketens, en voilà: suikers. De chemische flexibiliteit van koolstof is wat het tot de sleutelmolecule van het leven maakt.
17. Mendeleyev nam ten onrechte aan dat alle elementen onveranderlijk zijn. Maar radioactieve atomen hebben onstabiele kernen, wat betekent dat ze over de grafiek kunnen bewegen. Bijvoorbeeld, uranium (element 92) vervalt geleidelijk in een hele reeks van lichtere elementen, eindigend met lood (element 82).
18. Voorbij de rand: Atomen met atoomnummers hoger dan 92 bestaan niet in de natuur, maar ze kunnen worden gemaakt door elementen te bombarderen met andere elementen of stukjes daarvan.
19. De twee nieuwste leden van het periodiek systeem, de nog naamloze elementen 114 en 116, werden afgelopen juni officieel erkend. Nummer 116 vervalt en verdwijnt in milliseconden. (Drie elementen, 110 tot 112, werden eerder deze maand ook officieel benoemd.)
20. De natuurkundige Richard Feynman heeft ooit voorspeld dat nummer 137 de uiterste grens van de tabel bepaalt; als er nog meer protonen aan worden toegevoegd, ontstaat een energie die alleen kan worden gekwantificeerd door een denkbeeldig getal, waardoor element 138 en hoger onmogelijk wordt. Misschien.