1. Du kanske minns det periodiska systemet för grundämnena som ett trist diagram på väggen i ditt klassrum. I så fall har du aldrig gissat dess verkliga syfte: Det är ett gigantiskt fusklapp.
2. Systemet har tjänat kemistudenterna sedan 1869, då det skapades av Dmitrij Mendelejev, en grinig professor vid universitetet i S:t Petersburg.
3. Med en förläggares deadline som närmade sig hade Mendelejev inte tid att beskriva alla de 63 grundämnen som man då kände till. Så han vände sig till en datamängd av atomvikter som minutiöst samlats in av andra.
4. För att bestämma dessa vikter hade forskarna låtit strömmar passera genom olika lösningar för att bryta upp dem i deras ingående atomer. Som svar på ett batteris polaritet skulle atomerna i ett element gå hitåt och atomerna i ett annat ditåt. Atomerna samlades i separata behållare och vägdes sedan.
5. Utifrån denna process fastställde kemisterna relativa vikter – vilket var allt Mendelejev behövde för att upprätta en användbar rangordning.
6. Eftersom han var förtjust i kortspel skrev han vikten för varje grundämne på ett separat registerkort och sorterade dem som i solitaire. Element med liknande egenskaper bildade en ”färg” som han placerade i kolumner ordnade efter stigande atomvikt.
7. Nu hade han en ny periodisk lag (”Elementen ordnade enligt värdet av sina atomvikter uppvisar en tydlig periodicitet i egenskaperna”) som beskrev ett mönster för alla 63 element.
8. Där Mendelejevs tabell hade tomma utrymmen förutspådde han korrekt vikterna och de kemiska beteendena för några saknade grundämnen – gallium, skandium och germanium.
9. Men när argon upptäcktes 1894 passade det inte in i någon av Mendelejevs kolumner, så han förnekade dess existens – liksom han gjorde för helium, neon, krypton, xenon och radon.
10. År 1902 erkände han att han inte hade förutsett existensen av dessa förbisedda, otroligt oreaktiva grundämnen – ädelgaserna – som nu utgör hela den åttonde gruppen i tabellen.
11. Nu sorterar vi grundämnena efter deras antal protoner, eller ”atomnummer”, som bestämmer en atoms konfiguration av motsatt laddade elektroner och därmed dess kemiska egenskaper.
12. Ädelgaser (längst till höger i det periodiska systemet) har slutna elektronskal, vilket är anledningen till att de är nästan inerta.
13. Atomär kärlek: Ta ett modernt periodiskt system, klipp ut de komplicerade kolumnerna i mitten och vik det en gång längs mitten av grundämnena i grupp 4. Grupperna som kysser varandra har kompletterande elektronstrukturer och kommer att kombinera med varandra.
14. Natrium rör vid klor – bordsalt! Du kan förutsäga andra vanliga föreningar som kaliumklorid, som används i mycket stora doser som en del av en dödlig injektion.
15. Elementen i grupp 4 (som visas som IVA ovan) i mitten binder lätt med varandra och med sig själva. Kisel + kisel + kisel ad infinitum binder ihop sig till kristallina gitter, som används för att göra halvledare till datorer.
16. Kolatomer – också grupp 4 – binder sig i långa kedjor, och voilà: sockerarter. Kolets kemiska flexibilitet är det som gör det till livets nyckelmolekyl.
17. Mendelejev antog felaktigt att alla grundämnen är oföränderliga. Men radioaktiva atomer har instabila kärnor, vilket innebär att de kan röra sig i diagrammet. Till exempel sönderfaller uran (grundämne 92) gradvis till en hel serie lättare grundämnen som slutar med bly (grundämne 82).
18. Bortom kanten: Atomer med atomnummer högre än 92 finns inte naturligt, men de kan skapas genom att bomba grundämnen med andra grundämnen eller delar av dem.
19. De två nyaste medlemmarna i det periodiska systemet, de ännu ej namngivna grundämnena 114 och 116, erkändes officiellt i juni förra året. Nummer 116 sönderfaller och försvinner på millisekunder. (Tre grundämnen, 110 till 112, namngavs också officiellt tidigare denna månad.)
20. Fysikern Richard Feynman förutspådde en gång att nummer 137 definierar tabellens yttre gräns; att lägga till fler protoner skulle ge upphov till en energi som endast kan kvantifieras med ett imaginärt tal, vilket skulle göra element 138 och högre omöjligt. Kanske.