Spørg Fagfolket: Hvor slutter det periodiske system?
more_vert
close

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

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Spørg Fagfolket: Hvor slutter det periodiske system?

Det periodiske system anno 2019. Illustration: sciencenotes

Vores læser John Myhre Frederiksen spørger:

Er der en grænse i periodiske system? Altså på hvor tung eller stort et grundstof kan blive?

Hvis der er en grænse, er det så bestemt af halveringstiden for den mest stabile isotop eller på, at elektronernes hastighed ikke kan overstige lysets hastighed?

Jens Ramskov, videnskabsredaktør på Ingeniøren, svarer:

Hvor ofte hører man ikke, at det er dog et spørgsmål, som jeg er meget glad for - fordi man mere eller mindre blot venter på at kunne give svaret.

Det siger jeg også i dette tilfælde, for det var et emne, jeg tog op i en artikel for ti år siden med overskriften Forskerne leder efter afslutningen af det periodiske system

Læs også: Forskerne leder efter afslutningen på det periodiske system

Når det er et særligt godt spørgsmål nu, er det også fordi, 2019 er Det internationale år for det periodiske system. Det skrev jeg om i slutningen af 2018.

Men lad mig genbruge dele af min 2009-artikel lettere bearbejdet og opdateret som svar på spørgsmålet:

Læs også: Vi sender flaget til tops for det periodiske system

Indtil 1940 kendte man 92 grundstoffer, så det periodiske system stoppede med uran. Men de seneste 80 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 dette 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 på Berkeley, foregår nu også med fuld intensitet ved blandt andet Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) i Darmstadt i Tyskland, Joint Institute for Nuclear Research i den lille by Dubna nord for Moskva i Rusland og ved Riken Nishina Center for Accelerator-Based Science i Japan - og specielt tyskerne har tidligere været meget flittige.

Kaldt det dog for Planckium

Sigurd Hoffmann stod i mange år i spidsen for en afdeling på GSI, hvor forskerne i perioden 1981 til 1996 fremstillede seks nye grundstoffer fra 107 til 112, som alle i 2008 have fået navn bortset fra nr. 112.

De ulige grundstoffer var opkaldt efter betydningsfulde fysikere (bohrium, meitnerium og roentgenium) - de lige efter den tyske geografi (hassium og darmstadtium).

I 2008 havde International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) meddelt Hoffman, at man var 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.

Fulgte 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 var desuden et godt bud, da Hoffmann til New Scientist havde oplyst, at hans forskergruppe regnede med at foreslå et navn, som hædrer en person, der har ydet en betydningsfuld indsats for menneskeheden, og som har haft en kulturel betydning.

Grundstof 112 fik dog navnet copernicum. Det var heller ikke et dårligt valg.

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 kalder dette område for Island of Stability.

Læs også: Turen går til Island of Stability

Midten af 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.

Jagten på den ottende række

Det periodiske system har i dag syv rækker og slutter med grundstof nr. 118, oganesson.

Læs også: Så er det officielt: 7. periode i det periodiske system er komplet

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.

Den ottende række vil indeholde 18 grundstoffer begyndende med grundstof nr. 121, der udgør en såkaldt g-blok, da de har elektroner i delvist fyldte g-orbitaler.

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. Men både russerne og japanerne er nu gået seriøst ind i kampen om at blive de første til at tage ottende række i det periodiske system i brug. Det pudsige er, at de begge har allieret sig med amerikanerne.

Læs også: Jagten er gået ind på grundstof nummer 119

Det slutter med senest med nr. 173

Walter Griener og Stefan Schramm fra J. W. Goethe-Universität i Frankfurt har for flere år siden vist, 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.

Så svaret på læserspørgsmålet er altså, at det er elektronhastighederne, der bestemme, hvor det periodiske system slutter.

Hvis man udelukkende betragter atomkernen og ser på fuldt ioniserede atomer, 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.

Teoretikerne har således nok deres bud, men de er ikke enige, og måske kan man finde andre end de, der her er gengivet.

En fortsat lang række usikkerhedsfaktorer fik dog Sigurd Hoffmann fra GSI til for mange år siden at sige:

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

Det er nok det nærmeste svar, vi kommer på spørgsmålet om, hvor det periodiske system slutter.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten