1. Być może pamiętasz Układ Okresowy Pierwiastków jako ponurą tabelę na ścianie swojej klasy. Jeśli tak, to nigdy nie zgadłeś, jaki jest jego prawdziwy cel: to gigantyczny arkusz informacyjny.
2. Tablica służy studentom chemii od 1869 roku, kiedy to została stworzona przez Dmitrija Mendelejewa, zrzędliwego profesora na Uniwersytecie w Petersburgu.
3. Mendelejew nie miał czasu, aby opisać wszystkie 63 znane wówczas pierwiastki, ponieważ zbliżał się termin oddania publikacji. Zwrócił się więc do zbioru danych o masach atomowych, skrupulatnie zebranych przez innych.
4. Aby określić te masy, naukowcy przepuszczali prąd przez różne roztwory, aby rozbić je na atomy składowe. Odpowiadając na polaryzację baterii, atomy jednego pierwiastka szły w tę stronę, atomy innego w tamtą. Atomy były zbierane w oddzielnych pojemnikach, a następnie ważone.
5. Na podstawie tego procesu chemicy określili względne wagi – to wszystko, czego potrzebował Mendelejew, aby stworzyć użyteczny ranking.
6. Lubiąc gry karciane, zapisał wagę każdego pierwiastka na osobnej karcie i posortował je jak w pasjansie. Pierwiastki o podobnych właściwościach tworzyły „garnitur”, który umieszczał w kolumnach uporządkowanych według rosnącej masy atomowej.
7. Teraz miał nowe prawo okresowe („Pierwiastki ułożone według wartości ich mas atomowych wykazują wyraźną okresowość właściwości”), które opisywało jeden wzór dla wszystkich 63 pierwiastków.
8. Tam, gdzie w tablicy Mendelejewa były puste miejsca, poprawnie przewidział on masy i zachowania chemiczne niektórych brakujących pierwiastków – galu, skandu i germanu.
9. Ale kiedy w 1894 roku odkryto argon, nie pasował on do żadnej z kolumn Mendelejewa, więc zaprzeczył jego istnieniu – podobnie jak helu, neonu, kryptonu, ksenonu i radonu.
10. W 1902 roku przyznał, że nie przewidział istnienia tych przeoczonych, niewiarygodnie mało reaktywnych pierwiastków – gazów szlachetnych – które teraz stanowią całą ósmą grupę tabeli.
11. Teraz sortujemy pierwiastki według liczby protonów, czyli „liczby atomowej”, która określa konfigurację przeciwnie naładowanych elektronów w atomie, a tym samym jego właściwości chemiczne.
12. Gazy szlachetne (po prawej stronie układu okresowego) mają zamknięte powłoki elektronów, dlatego są prawie obojętne.
13. Atomowa miłość: Weź nowoczesny układ okresowy, wytnij skomplikowane środkowe kolumny i złóż go raz wzdłuż środka grupy 4 pierwiastków. Grupy, które się całują, mają komplementarne struktury elektronowe i będą się ze sobą łączyć.
14. Sód styka się z chlorem – sól kuchenna! Możesz przewidzieć inne popularne związki, takie jak chlorek potasu, używany w bardzo dużych dawkach jako część śmiertelnego zastrzyku.
15. Pierwiastki grupy 4 (przedstawione powyżej jako IVA) w środku łatwo wiążą się między sobą i z samymi sobą. Krzem + krzem + krzem ad infinitum łączy się w sieci krystaliczne, używane do produkcji półprzewodników dla computers.
16. Atomy węgla – również z grupy 4 – łączą się w długie łańcuchy, i voila: cukry. Chemiczna elastyczność węgla jest tym, co czyni go kluczową cząsteczką życia.
17. Mendelejew błędnie założył, że wszystkie pierwiastki są niezmienne. Ale atomy radioaktywne mają niestabilne jądra, co oznacza, że mogą poruszać się po planszy. Na przykład uran (pierwiastek 92) stopniowo rozpada się na cały szereg lżejszych pierwiastków, kończąc na ołowiu (pierwiastek 82).
18. Poza krawędzią: Atomy o liczbach atomowych wyższych niż 92 nie istnieją naturalnie, ale można je stworzyć, bombardując pierwiastki innymi pierwiastkami lub ich fragmentami.
19. Dwaj najnowsi członkowie układu okresowego, wciąż nienazwane pierwiastki 114 i 116, zostały oficjalnie uznane w czerwcu ubiegłego roku. Numer 116 rozpada się i znika w ciągu milisekund. (Trzy pierwiastki, od 110 do 112, również zostały oficjalnie nazwane wcześniej w tym miesiącu.)
20. Fizyk Richard Feynman przewidział kiedyś, że liczba 137 określa zewnętrzną granicę tabeli; dodanie kolejnych protonów spowodowałoby wytworzenie energii, którą można by określić jedynie liczbą urojoną, uniemożliwiając powstanie elementu 138 i wyższych. Może.