Prøv avisen

Verden har fået fire nye grundstoffer

Nihonium, der er ét af de fire nye grundstoffer, er opkaldt efter det japanske ord for Japan, hvor grundstoffet blev opdaget. Det indtager plads 113 i det periodiske system. Foto: Polfoto

I sidste uge fik fire nye grundstoffer deres navne. Dermed skrives endnu et kapitel i historien om det periodiske system, som revolutionerede kemien og forgrenede sig ind i kernefysikken

Hvad består verden af? Det spørgsmål har filosoffer og videnskabsmænd forsøgt at besvare siden antikken. I slutningen af 1800-tallet blev det periodiske system, en oversigt over alle de kendte grundstoffer, introduceret. Dengang rummede skemaet omkring 65 grundstoffer, siden er mange flere kommet til, og så sent som i sidste uge fik fire nye grundstoffer deres navne og afsluttede dermed den syvende række, nærmere bestemt periode, i systemet.

”Vi har altid søgt en forklaring på, hvad verden består af, og det periodiske system er vores kasse med verdens byggeklodser,” forklarer Peter Hald, der er ph.d. i kemi og sikkerhedsleder ved institut for kemi på Aarhus Universitet.

Nihonium (Nh), moscovium (Mc), tennessine (Ts) og oganesson (Og) lyder navnene på de fire nye grundstoffer, som indtager henholdsvis plads 113, 115, 117 og 118 i det periodiske system. De tre første er opkaldt efter opdagelsesstederne, Nihon (Japan), Moskva og Tennessee, mens det fjerde er opkaldt efter den russiske kernefysiker Yuri Oganessian.

Det var den russiske kemiker Dmitrij Mendeleev (1834-1907), der i 1869 fremsatte det periodiske system. Inden da havde andre forsøgt at afkode sammenhængen mellem grundstofferne. Den franske kemiker Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) kategoriserede 33 grundstoffer, og hans eksperimenter med stoffers forbrændingsproces førte til et nyt grundstofbegreb, nemlig loven om grundstoffernes bevarelse ved kemiske reaktioner. Det var dette fundament, som efterfølgende kemikere byggede videre på, indtil det helt store gennembrud viste sig i 1869.

”Mendeleevs periodiske system var en revolution. Inden da var der kaos og intet system i den viden, man havde om grundstofferne. Han formåede at arrangere dem efter voksende atomvægte, hvor grundstoffer med fælles kemiske egenskaber stod opført i lodrette kolonner. På den måde kunne man overføre den kemiske viden om ét grundstof til andre grundstoffer i samme hovedgruppe. Det blev et enormt godt værktøj for kemikere,” forklarer Preben Hartmann-Petersen, der er kemiker og forfatter til bogen ”Mendeleev og det periodiske system”.

Systemet gav overblik, forklaringskraft og forudsigelseskraft. Ved at se på ”hullerne” kunne Mendeleev således beskrive egenskaberne for de manglende grundstoffer, ofte med overraskende præcision. Mendeleevs periodiske system blev dog undfanget i en tid, hvor man ikke kendte til atomets opbygning. Selv mente han, at atomet var usammensat og udeleligt, og hans system byggede på, at grundstoffernes fysiske og kemiske egenskaber hang sammen med deres atomvægt (atommasse).

Da nogle grundstoffer ikke lod sig inddele efter atomvægt, begyndte man at søge efter en forklaring ud fra tanken om, at også atomet er en sammensat struktur. Da den danske fysiker Niels Bohr i 1913 fremsatte sin atommodel, var der derfor en del brikker, der faldt på plads.

”Med Bohrs model kunne man forklare, hvorfor grundstofferne og atomerne opfører sig, som de gør. Det styrkede det periodiske system, fordi det fik en teoretisk baggrund,” forklarer Peter Hald.

Grundstofbegrebet baserede sig nu, som det fortsat gør, på atomkernens positive ladning (atomnummeret) i stedet for atomvægten, og idéen om atomet som noget udeleligt blev endegyldigt forkastet. Opdagelsen af den subatomare verden dannede bro mellem kemien og fysikken, og felterne kunne ikke længere adskilles fuldstændigt. Kernefysikken kom til i 1930’erne, og det blev nu muligt at fremstille grundstoffer såsom plutonium kunstigt.

De fire nye grundstoffer er også kunstigt skabt. De blev til i perioden 2002-2010 og endeligt godkendt af Den Internationale Union for Ren og Anvendt Kemi (IUPAC) i december 2015. Med navngivningen i sidste uge er de en del af systemet, som nu tæller 118 grundstoffer.

Både nihonium, moscovium, tennessine og oganesson er radioaktive og så ”tunge” i kraft af deres store atomkerner, at de hurtigt henfalder. Altså går de i stykker af sig selv i løbet af brøkdele af et sekund. Oganesson, som er det sidste grundstof i det periodiske system, har således en halveringstid på blot 0,00089 sekunder og kan som de øvrige tre på nuværende tidspunkt kun anvendes i forskningsmæssig sammenhæng. Det betyder dog ikke det store, mener Preben Hartmann-Petersen.

”De meget korte halveringstider begrænser naturligt nok disse grundstoffers praktiske anvendelse. Det væsentlige er imidlertid præstationen med at få dem fremstillet. Hvem ved, det kan være, at vi kan bruge dem til noget en dag,” siger Preben Hartmann-Petersen.