Periodiek systeem/Geschiedenis

Uit Wikibooks
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Periodiek systeem
  1. Inhoudsopgave
  2. Inleiding
  3. Geschiedenis
  4. Eigenschappen
    1. Edelgassen
    2. Halogenen
    3. Zuurstofgroep
    4. Stikstofgroep
    5. Koolstofgroep
    6. Boorgroep
    7. Overgangsmetalen
    8. Lanthaniden en actiniden
    9. Aardalkalimetalen
    10. Alkalimetalen

Anno 2006 waren er 111 elementen aangetoond, waarvan sommige zoals goud, zilver, ijzer en koper zijn al heel lang bekend zijn. Zij werden namelijk in de prehistorie gebruikt. Het duurde echter tot 1669 tot er weer een nieuw element werd ontdekt. Hennig Brand isoleerde fosfor uit menselijke urine. In de daaropvolgende 200 jaar werden regelmatig tot dan toe onbekende elementen ontdekt en er werden steeds meer eigenschappen van de elementen bekend. Hierdoor groeide de kennis van de elementen, en werd stukje bij beetje het overzicht bijeen gepuzzeld.

Elementenreeksen[bewerken]

In 1817 merkte Johann Döbereiner op dat de atoommassa van het element strontium tussen dat van calcium en barium in lag (zie de tabel), en dat de drie elementen vergelijkbare, overeenkomstige eigenschappen vertoonden. Twaalf jaar later, in 1829, was er een aantal van dit soort rijtjes bekend. Samen met de halogenen chloor, broom en jodium en de alkalimetalen lithium, natrium en kalium werden het principe van deze reeksen bekend als de wet van de triaden(van het Griekse τριάς, drie). Het element uit het midden van een triade had eigenschappen die het gemiddelde waren van de twee buitenste elementen. Döbereiner deelde hiertoe dertig van de toen 53 bekende elementen in in dit soort triaden. Tevens kon hij met behulp van deze theorie bijvoorbeeld de atoommassa van broom voorspellen.

Deze kijk op de elementen werd erg populair. Tussen 1829 en 1858 ontdekten enkele wetenschappers dat de onderlinge relaties niet beperkt bleven tot triaden. Het element fluor werd bijvoorbeeld toegevoegd aan de halogenen, en vormde zo een viertal. Ook het rijtje van zuurstof kon tot vier worden uitgebreid: zuurstof, zwavel, seleen, telluur. De rij onder stikstof kon zelfs tot een rij van vijf elementen verlengd worden: stikstof, fosfor, arseen, antimoon, bismut.

De vorming van een Periodiek systeem[bewerken]

Het duurde tot 1862 voordat de triaden en de daarop volgende rijtjes aan elkaar gekoppeld werden tot het eerste periodiek systeem, namelijk de Tellurische helix (La vis tellurique). De Franse geoloog Beguyer de Chancourtois rangschikte de elementen langs een spiraal rondom een cylinder gewikkeld, op volgorde van atoommassa. Hierdoor kwamen de triaden onder elkaar te staan, en de elementen met bijna gelijke atoommassa naast elkaar. Elementen met vergelijkbare eigenschappen verschenen daardoor onder elkaar. Later bleek zijn systeem naast elementen ook ionen en verbindingen te bevatten.

Een jaar later, in 1863, classificeerde de Britse chemicus John Newlands 56 elementen in 11 groepen gebaseerd op hun overeenkomstige eigenschappen. Daarbij merkte hij op dat eigenschappen van elementen regelmatig terugkeerden met tussenpozen van acht elementen. In 1864 publiceerde hij zijn tabel als de wet van de octaven (hierbij refererend naar de octaaf uit de muziek, met een interval van zeven). Hoewel deze octaafwet door veel van zijn tijdgenoten bespot werd, was er niemand die de wet onderuit kon halen. Achteraf blijkt dat vanaf calcium de wet niet meer geldt, omdat dan de overgangsmetalen komen. Vanaf calcium herhaalt het geheel zich, tot de lanthaniden en actiniden komen, om de 18 elementen. Na barium bestaat de cyclus uit een serie van 32 elementen.

Tabel van Mendelejev[bewerken]

In 1869 publiceerde de Russische scheikundige Dmitri Mendelejev een periodieke tabel die, zoals later bleek, niet alleen op atoommassa was gebaseerd, maar ook op elektronenstructuur. Onafhankelijk van Mendelejev ontwikkelde de Duitser Lothar Meyer gelijktijdig een tabel die veel overeenkomst vertoonde met de tabel van Mendelejev. Maar omdat Mendelejev zijn werk eerder publiceerde gaat de eer niet naar Meyer.

Mendelejev ging bij het samenstellen van de tabel ervan uit dat wanneer de elementen volgens atoommassa worden gerangschikt, de overeenkomst in eigenschappen verklaard kan worden. Elementen met vergelijkbare eigenschappen zouden dan ofwel bijna gelijke atoommassa's moeten hebben, of periodiek in atoommassa moeten toenemen (zoals bij de triaden).

Het opvullen van de gaten[bewerken]

Hoewel er later nog veel wijzigingen zijn aangebracht aan de tabel, wordt Mendelejev door velen als vader van het huidige periodieke systeem gezien. Zijn tabel vertoonde ook nog veel gaten die door later ontdekte elementen werden opgevuld (bijvoorbeeld scandium, Gallium en Germanium). Het meest opvallende aan de tabel van Mendelejev is het volledig ontbreken van de edelgassen. Door de lage reactiviteit en het spaarzame voorkomen waren deze nog niet ontdekt. William Ramsay plaatste in 1898 het door hem zojuist ontdekte argon in een nieuwe groep tussen chloor en kalium. Deze groep werd bekend als de "nul" groep, vanwege de nul valentie van deze elementen. Op basis van de eigenschappen van helium en argon deed Ramsey voorspellingen over het toen nog niet ontdekte neon.

In de 20ste eeuw werden er mede dankzij de steeds beter wordende apparatuur meer eigenschappen van elementen bekend. Gaten in Mendelejevs tabel werden opgevuld en er werden nieuwe relaties gevonden tussen de elementen die het bestaan van de tabel rechtvaardigden (bijvoorbeeld de schaal van Pauling, waarbij de elektronegativiteit afhankelijk blijkt van de plaats in het periodiek systeem, en ionisatiepotentiaal). Veel overgebleven vragen werden beantwoord met het atoommodel van Niels Bohr. De laatste grote aanpassing vond plaats na de ontdekking van plutonium in 1940, en later alle andere transurane elementen door Glenn Seaborg. Hij plaatste de lanthaniden en actiniden in een apart blok. In 1951 kreeg Seaborg de Nobelprijs voor zijn werk.

Evolutie tot het Periodiek systeem der elementen[bewerken]

De vorm van het periodiek systeem der elementen zoals dat tegenwoordig gebruikt wordt.

Tot het einde van de 20ste eeuw was het periodiek systeem ongestandaardiseerd. Wereldwijd werden niet overal dezelfde atoommassa's gebruikt en de naamgeving en nummering van de groepen was niet overal gelijk. Op het Amerikaanse continent werden romeinse cijfers (al dan niet voorzien van een "a" of "b") gebruikt voor de groepen, terwijl in Europa en veel andere delen van de wereld de nummers 1 tot en met 18 werden gebruikt. Om aan deze misstanden een einde te maken is door de IUPAC een periodiek systeem voorgesteld dat wereldwijd werd aanvaard. Omdat de massa van veel elementen regelmatig wordt aangepast (vaak gaat het om kleine wijzigingen ver achter de komma) worden er regelmatig nieuwe versies uitgegeven. Soms worden er nog nieuwe kunstmatig verkregen elementen aan toegevoegd. Erg vaak gebeurt dat echter niet omdat deze nieuwe elementen meestal zeer instabiel zijn en nauwelijks reproduceerbaar; en dat is wel een vereiste om een element aan het periodiek systeem toe te kunnen voegen.

In de evolutie van de tellurische helix tot het IUPAC-Periodiek systeem der elementen zijn er aardig wat veranderingen geweest in de opzet. Afgezien van layout-technische veranderingen, het in een tabel zetten, en erna ook de massa van links naar rechts laten oplopen van de massa, zijn er ook inhoudelijke wijzigingen doorgevoerd. Zo is men afgestapt van de atoommassa als meetpunt, aangezien men in de loop van de tijd heeft ontdekt dat de atoomkern uit zowel neutronen als protonen bestaan. En ieder element bleek meerdere isotopen te kennen, namelijk met andere aantallen neutronen in de kern. Daarom is men de elementen gaan rangschikken naar aantal protonen, waardoor er enige kleine veranderingen in de volgorde optraden. Verder is met het atoommodel van Niels Bohr duidelijk geworden dat de elektronenverdeling een belangrijke rol speelt, en dat edelgassen hun schillen "gevuld" hebben. Daarom zijn deze aan het einde van de tabel geplaatst. Hierover kunt u meer lezen in de module Eigenschappen van het periodiek systeem.


==Bronnen==
Bron(nen):

 

Informatie afkomstig van http://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.