Forskerne leder efter afslutningen på det periodiske system
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Forskerne leder efter afslutningen på det periodiske system

Indtil 1940 kendte man 92 grundstoffer, så det periodiske system stoppede med Uran. Men de seneste 70 år har forskerne fremstillet en lang række nye grundstoffer på kunstig vis ved at smelte mindre atomkerner sammen til større, så nu synes det periodiske system næsten at være ustoppeligt.

Det er det dog ikke, så forskerne vil gerne vide, hvor tunge grundstoffer man kan lave.

De første syntetiske grundstoffer blev fremstillet i slutningen af 1940 på University of California, Berkeley. Det var grundstof nr. 93 Neptunium og nr. 94 Plutonium, der blev dannet ved beskydning af uran med neutroner og deuteriumkerner.

En af de førende forskere i det arbejde var Glenn Seaborg (1912-1999), der var med til at fremstille og karakterisere ti nye grundstoffer. En præstation som gav ham nobelprisen i kemi i 1951.

Siden har man faktisk opdaget spor af blandt andet Pu-239 og Pu-244 i uranminer, så der findes altså flere end 92 grundstoffer naturligt i naturen - om end kun i mikroskopiske mængder.

Arbejdet med at fremstille syntetiske grundstoffer, som begyndte med på Berkeley, foregår nu også med fuld intensitet ved blandt andet Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) i Darmstadt i Tyskland og Joint Institure for Nuclear Research i den lille by Dubna nord for Moskva i Rusland - og specielt tyskerne har været flittige.

Kaldt det dog for Planckium

Sigurd Hoffmann leder en afdeling på 21 på GSI - her har man i perioden 1981 til 1996 fremstilllet seks nye grundstoffer fra 107 til 112, som alle har fået navn bortset fra nr. 112. De ulige grundstoffer er opkaldt efter betydningsfulde fysikere (Bohrium, Meitenerium og Roentgenium) - de lige er opkaldt efter den tyske geografi (Hassium og Darmstadtium).

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) har nu meddelt Hoffman, at man er klar til at blåstemple grundstof nr. 112 og give det et rigtigt navn i stedet for at kalde det Ununbium eller blot Uub, som er en latinisering af tallet 112.

Følger man logikken, burde 112 burde hedde Planckium, da GSI har til huse på Planckstrasse i Darmstadt i delstaten Hessen, som har lagt navn til grundstoffet Hassium.

Planckium er desuden et godt bud, da Hoffmann til New Scientist oplyser, at hans forskergruppe regner med at foreslå et navn, som hædrer en person, der har ydet en betydningsfuld indsats for menneskeheden, og som har haft en kulturel betydning. I sidste ende er det dog IUPAC, der skal godkende navnet.

Island of Stability

De fleste af de tunge kunstigt fremstillede grundstoffer er uhyre ustabile, og deres halveringstid måles i sekunder eller endog millisekunder. Det vides dog, at der findes en kombination af antallet af neutroner og protoner og i kernen, der giver høj stabilitet. Forskerne kaldet dette område for Island of Stability.

Centrum for Island og Stability formodes at være enten 114 eller 120 protoner i kombination med 184 neutroner. Det er her grundstofforskerne i øjeblikket koncentrerer deres indsats. På den anden side af stabilitetsøen formodes på ny at være en række ustabile grundstoffer.

Det periodiske system har i dag syv rækker. Række 7 slutter med grundstof nr. 118, som man allerede har lavet, men som stadig må leve med navnet Unonoctium (118). Allerede i 1969 var Glenn Seaborg den første til at påpege, at der kunne være en ottende række med grundstoffer fra nr. 119 til nr. 168 og måske endog en niende række begyndende med grundstof nr. 169.

I 1985 forsøgte man første gang at fremstillet 119 ved at skyde calcium-48 ind i einsteinium-254. Det kunne i princippet have ført til et atom med 119 protoner og 302 kernepartikler i alt - men ingen blev detekteret. Grundstof 119 har vi stadig til gode.

Den ottende række vil indeholde 18 grundstoffer mere end antallet, der findes i hver af række 6 og 7 i det periodiske system. De ekstra 18 grundstoffer begyndende med grundstof nr. 121 udgør en såkaldt g-blok, da de har elektroner i delvist fyldte g-orbitaler.

Med til historien hører, at en forskergruppe sidste år berettede, at den havde fundet spor af grundstof nr. 122 sammen med naturligt forekommende thorium. Andre forskere mente dog, at det skyldtes en mistolkning af de oprindelige måledata.

Artiklen om grundstof nr. 122, som blev offentliggjort på internettet på den kendte preprint-server arxiv.org, som anvendes af mange forskere, har dog heller ikke fundet vej til anerkendte tidsskrifter, og den er bl.a. blevet afvist af Nature. Den gængse opfattelse i forskerkredse er, at også grundstof nr. 122 hører fremtiden til.

Det slutter med senest med nr. 173

Walter Griener og Stefan Schramm fra J. W. Goethe-Universität i Frankfurt viste sidste år, at hastigheden for elektroner, der skal findes i større og større elektronskaller, sætter en teoretisk øvre grænse på størrelsen af neutrale atomer, der går omkring grundstof nr. 173. Hvis man udelukkende betragter atomkernen, ser det ud til at den teoretiske øvre grænse ligger omkring 210 protoner.

En artikel i Nature fra 2005 af S. Cwiok, P.-H. Heenen og W. Nazarewicz indikerer dog, at det periodiske system kan slutte meget tidligere, måske lige efter Island of Stability og før grundstof nr. 128.

En fortsat lang række usikkerhedsfaktorer får dog Sigurd Hoffmann fra GSI til at sige til New Scientist:

»Vi vil gerne finde slutningen på det periodiske system, og vi kan ikke vide, hvor den er, før vi har forsøgt at finde den.«

Dokumentation

Artikel: Turen går til Island of Stability
Det periodiske system
Det udvidede periodiske system
Orbitaler i atomer
GSI i Darmstadt
Joint Institute for Nuclear Research i Dubna

så er spørgsmålet jo bare hvad der karakteriserer et grundstof.. for i princippet er en neutronstjerne jo også bare et stort atom bestående af neutroner...

  • 0
  • 0

så er spørgsmålet jo bare hvad der karakteriserer et grundstof.. for i princippet er en neutronstjerne jo også bare et stort atom bestående af neutroner...

Det er vel antallet af protoner, der angiver hvilket grundstof der tales om, og summen af neutroner og protoner der giver isotopen.

Altså må en neutronstjerne med én proton være en megatung brintkerne :o)

  • 0
  • 0

så er spørgsmålet jo bare hvad der karakteriserer et grundstof.. for i princippet er en neutronstjerne jo også bare et stort atom bestående af neutroner...

Både nej og ja vil jeg sige. Det er mit indtryk at neutronerne i en neutronstjerne ikke ville forblive sammen hvis tyngdekraften forsvandt, modsat i e.g. et jern-atom der fint overlever i microgravity.

  • 0
  • 0

[quote]hvis tyngdekraften forsvandt

Hvor skulle dén dog forsvinde hen?[/quote]

Ja, det bliver i hvert fald en interessant forsøgsopstilling :-)

Men spørgsmålet er vel, om man kan lave en direkte sammenligning? Er plasma f.eks. grundstoffer? Kemikerne har vel en indvending.

Noget andet er, hvis nu to neutronstjerner, hver med en proton i sig, tørnede sammen. Er der så tale om en helium-kerne? Næppe, for ville stjernens overflade være i stand til at gærre, hvor mange protoner, der opholder sig i området? Nok ikke.

Nej, jeg er overbevist om, at vi ikke kan blande tyngdekraften ind som væsentlig medspiller i kernedannelsen, og så stadig kalde det en atomkerne. Eller hvad?

  • 0
  • 0

Nej, jeg er overbevist om, at vi ikke kan blande tyngdekraften ind som væsentlig medspiller i kernedannelsen, og så stadig kalde det en atomkerne. Eller hvad?

Du glemmer vist at tyngdekraften er grunden til fusionsprocesser i en sol og dermed ansvarlig for at andre elementer end brint eksisterer...

Berndt

  • 0
  • 0

Du glemmer vist at tyngdekraften er grunden til fusionsprocesser i en sol og dermed ansvarlig for at andre elementer end brint eksisterer...

Berndt

Jo, i tidligere tider havde man en forestilling om de fire elementer som en altdækkende forklaring. Set i det lys har grundstofbegrebet været et fantastisk fremskridt, men egentlig er grundstofferne blot en syntetiseringsmodel af forskellige vekselvirkningsmuligheder mellem få andre "elementer", elementarpartiklerne. Grundstofbegrebet er derfor blevet nærmest "helligforklaret", hvilket hele spørgsmålet om "afslutningen" af det periodiske system vidner. Det periodiske system er lige så "open ended" som fx primtalsrækken. I begyndelsen er grundstofferne meget distinkte, men jo flere elementarpartikler man prøvber at få til at hænge sammen, jo mindre stabilitet er der. Det interessante er elektronskallernes måde at være stabile på, afstanden mellem de såkaldte ædelgasser!

At lede efter afslutningen af det periodiske system er lige så meningsløst som at prøve på at finde stedet hvor regnbuen ender!

  • 0
  • 0

En lille rettelse:

Grundstof nr. 61 - promethium blev først opdaget i 1945 og offenligtgjort 1947. Så det kan maksimalt være 91 kendte grundstoffer i 1940.

  • 0
  • 0

At lede efter afslutningen af det periodiske system er lige så meningsløst som at prøve på at finde stedet hvor regnbuen ender!

Dét forstår jeg ikke.
- Forklar venligst!

  • 0
  • 0

Så vidst jeg kan forstå det, så produceres de større grundstoffer ved at sende atomkerner ind mod andre atomkerner, ved frontale sammenstød.

For mig at se, er det en forkert måde at skabe de større grundstoffer på.

I stedet for at smadre atomkernerne sammen, skulle man i første række få dem til at kredse om hinanden (danse sammen) og når de står i denne dans, sende dem imod hinanden med kraftige laserstråler.

Samtidig skal der sendes neutroner ind i de dansende atomkerner og efter dansen, vil der formentlig fremkomme nye tungere atomkerner, som muligvis også vil have en længere henfaldningstid end dem man til dato har fremstillet.

Med venlig hilsen
Lars Kristensen

  • 0
  • 0

Du glemmer vist at tyngdekraften er grunden til fusionsprocesser i en sol og dermed ansvarlig for at andre elementer end brint eksisterer...

Berndt

Som altid skal man være varsom med sit ordvalg her på stedet, og naturligvis er tyngdekraften en væsentlig medspiller for fusionsprocessen i en stjerne. Det var forkert at bruge ordet 'kernedannelse'. Lad mig i stedet kalde det 'kerneopretholdelse'. Det vil være min påstand, at vi ikke kan tale om en atomkerne, hvis den er holdt sammen af tyngdekraften.

Er der nogen, som vil forsøge at forslå hvilke kemiske egenskaber, et sådan objekt (neotrunstjerne med én proton) ville have? Jeg kan forestille mig, at det bliver uhyre vanskeligt at få en elektron til at fise rundt om sådan en karl.

Personligt tror jeg, at objektet vil have så usædvanlige egenskaber, at det ikke kan hævdes, at være en atomkerne.

At lede efter afslutningen af det periodiske system er lige så meningsløst som at prøve på at finde stedet hvor regnbuen ender!

I hvert fald må man sige, at vi ikke ved nok om meget store kernes opførsel til, at vi kan sige, at der i det hele taget er en ende. Bortset fra den lave ende... Atomkerner med et negativt antal protoner kan vel kun interessere en matematiker :-)

  • 0
  • 0