Periodesystemets historie
Om Periodesystemet
Periodesystemet
Periodesystemet er en systematisk oversikt over alle grunnstoffene og deres innbyrdes likheter og ulikheter. Det har i dag en selvfølgelig plass i lærebøker og henger i de fleste naturfagklasserom og i forelesningssaler der det undervises kjemi. I 2019 feires det over hele verden at det er 150 år siden den russiske kjemikeren Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev presenterte sitt første periodesystem, i det FN-erklærte Periodesystemets år (IYPT – International Year of the Periodic Table).
Den russiske forskeren Dmitrij Mendelejev (Дмитрий Менделеев) anses som skaperen av det moderne periodiske systemet. Mendelejev var professor i kjemi i St. Petersburg og utarbeidet systemet i forbindelse med arbeidet med en lærebok i uorganisk kjemi. Da han begynte i stillingen i 1867, var det 63 kjente grunnstoffer. Mendelejev ønsket å presentere grunnstoffene på en systematisk måte i undervisningen, og arbeidet over tid med å ordne dem. Gjennom å plassere grunnstoffene etter økende atomvekt (atommasse), fant han etter mye prøving og feiling ut at stoffenes egenskaper gjentok seg med jevne mellomrom – altså periodisk, derav navnet ”periodesystemet”. Han kalte denne sammenhengen for ”den periodiske lov”. Arbeidet tok mange år.
Systemet ble ikke til i et vakuum, men var basert på arbeid gjort av de fremste kjemikerne i verden. Ikke minst var Mendelejev avhengig av nøyaktige atomvektbestemmelser. Uten riktige atomvekter kunne han ikke sette opp grunnstoffene i rekkefølge. Det var først etter den første internasjonale kjemikongressen i Karslruhe i 1860 at kjemikerne ble enige om et system for atomvektbestemmelser. Tidligere hadde kaos rådet.
Mendelejevs system hadde mange forløpere. Tidlig på 1800-tallet gjorde Johann Döbereiner i Jena et forsøk på å samle grupper av grunnstoffer i såkalte ”triader”, der atomvekten til et grunnstoff var omtrent lik det aritmetiske gjennomsnittet for atomvektene til nabogrunnstoffene. Samtidig hadde de tre grunnstoffene lignende egenskaper.
Det første kjente ”periodiske” systemet ble presentert av den franske geologen og mineralogen Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois i 1862 . Han plasserte grunnstoffene etter økende atomvekt i spiralform, der grunnstoffer med lignende kjemiske egenskaper var på samme vertikale linje.
Tidlig på 1860-tallet utviklet den britiske kjemikeren John Alexander Newlands flere versjoner av et periodesystem, der grunnstoffene var delt i syv grupper slik at egenskapene gjentok seg for hvert åttende grunnstoff. Parallellen til oktaver i musikken gjorde at han ga systemet navnet ”Law of octaves”.
Omtrent samtidig ordnet den tyske kjemikeren Julius Lothar Meyer 28 av grunnstoffene etter økende atomvekt og grupperte dem etter valens, altså hvor mange hydrogenatomer grunnstoffatomet kunne binde til seg. Hans første versjon kom på trykk i 1864. Noen år senere publiserte han en utvidet form med flere grunnstoffer. Meyer og Mendelejev regnes som uavhengige oppdagere av periodesystemet.
Mendelejevs suksess og videre utvikling
Som i de andre periodesystemene, var grunnstoffene i Mendelejevs system ordnet etter økende atomvekt. For at grunnstoffene samtidig skulle plasseres sammen med andre grunnstoffer med lignende kjemiske egenskaper, hoppet Mendelejev over plasser i periodesystemet som da ble stående åpne. Disse plassene var reservert for grunnstoffer som ennå ikke var oppdaget. Hvert av disse ”eka-grunnstoffene”, som de har blitt kalt, ble nøyaktig beskrevet med egenskaper som atomvekt, tetthet og hvilke oksider og salter som dannes fra dette grunnstoffet. Også andre hadde satt av plass til uoppdagede grunnstoffer, men Mendelejevs detaljerte beskrivelser av disse grunnstoffenes egenskaper stod i særstilling.
Nettopp det at Mendelejev utarbeidet en lov som kunne brukes til å forutsi framtidige funn, ikke bare beskrive dem, regnes som en av nøklene til hans suksess. En annen årsak til at hans system lyktes, var at han skilte mellom ”grunnstoff” som noe abstrakt, og enkle stoffer, som var de enkleste formene grunnstoffet kunne ta i naturen, slik karbon materialiseres som grafitt eller diamant. Grunnstoffet, slik Mendelejev så det, hadde én definerende egenskap, nemlig atomvekten – og det var denne som dannet grunnlaget for hans system. Meyer hadde i tillegg systematisert etter valenser, men disse kunne variere etter hvilke forbindelser grunnstoffene inngikk i, og dette skapte forvirring.
Periodesystemet var slett ikke ferdig utviklet i 1869. Fra 1870-tallet og i mange tiår framover arbeidet kjemikere med å videreutvikle det og gi det nye former – samtidig som det skulle finnes plass til en rekke nye grunnstoffer. Målet var å illustrere periodisiteten ved systemet på en best mulig måte – rett og slett finne den ”perfekte” modell. Både nye todimensjonale systemer – tabeller – og spiral- og sirkelformede systemer ble utviklet.
Etterord
Da Mendelejev presenterte sitt første periodesystem, var subatomære partikler som elektroner, protoner og nøytroner ennå ikke oppdaget. Det var først med Niels Bohr og hans andre atomteori på 1920-tallet at periodesystemet ble tolket på nytt i lys av ny kunnskap, og elektronkonfigurasjon og kvanteteori ble viktig for beskrivelsen av de enkelte grunnstoffene. Den nye fysikken bidro dermed til å stadfeste og legitimere systemet Mendelejev og hans samtidige utviklet femti år tidligere med utgangspunkt i atomvekter. 150 år etter regnes periodesystemet, som nå teller 118 grunnstoffer, fortsatt som et av naturvitenskapens viktigste systemer og et uvurderlig verktøy i kjemi.
Idag brukes på engelsk “Table” som i “Periodic Table of Elements”. Men på andre språk brukes “System”, eks. Dansk (“Periodiske system”), Nederländsk (“Periodiek systeem”), Russisk (Периодическая система) og Tysk (“Periodensystem”), samme som Mendelejev og Meyer brukte i sine arbeid.