Det periodiske system - grundstoffernes periodiske system

Het periodiek systeem

In het periodiek systeem zijn de elementen die op aarde voorkomen zo georganiseerd dat makkelijk is te voorspellen hoe verschillende stoffen met elkaar reageren. Duik in het periodiek systeem en steek iets op over de indeling van de elementen.

5 november 2017 door Berit Viuf

Het periodiek systeem

De atomen van elementen zijn piepklein, maar bevatten enorme krachten en hebben fantastische eigenschappen.

Sommige elementen zijn licht, andere zwaar. Sommige zijn radioactief, andere extreem ontvlambaar. Sommige reageren gemakkelijk met andere – en andere blijven liever zichzelf.

Wat is het periodiek systeem?

In het periodiek systeem zijn alle elementen die op aarde voorkomen georganiseerd in een logische tabel die een duidelijk overzicht geeft over de eigenschappen van de verschillende stoffen.

Wat kunnen we met het periodiek systeem?

Zonder het periodiek systeem zouden allerlei dingen moeilijker zijn te voorspellen en te begrijpen. Bijvoorbeeld hoe gemakkelijk bepaalde elementen met elkaar zullen reageren, of ze radioactief zijn, of ze gemakkelijk kunnen worden bevroren en of ze stabiel dan wel instabiel zijn.

Verdiep je in ieder detail van ons fantastische heelal met een abonnement op Wetenschap in Beeld

Daarom is het periodiek systeem van groot belang voor de ontwikkeling van allerlei technologieën, nieuwe materialen en medicijnen en voor de productie van voedingsmiddelen.

Vóór het periodiek systeem

Voordat het periodiek systeem eind 19e eeuw werd erkend, waren er slechts zo'n 60 elementen bekend. Voor scheikundigen in die tijd was het moeilijk te begrijpen waarom bepaalde elementen zo snel met elkaar reageerden (bijvoorbeeld waterstof en zuurstof), terwijl andere elementen elkaar wel leken af te stoten.

Opbouw van het atoom was niet bekend

Atomen waren al bekend, maar elektronen, protonen en neutronen nog niet. Daardoor was er geen verklaring voor de eigenschappen van de elementen – ze konden alleen worden geobserveerd. Wetenschappers probeerden de elementen op massa te rangschikken, maar dat had geen relatie tot hun gedrag.

Elementen worden gerangschikt in het periodiek systeem

In 1869 publiceerde de Rus Dmitri Mendelejev een nieuwe tabel met elementen. Evenals enkele andere scheikundigen uit die tijd was het hem opgevallen dat bepaalde patronen zich herhaalden. Als hij de elementen sorteerde op gewicht, kwamen bepaalde eigenschappen bij elk zevende element terug.

In de tabel van Mendelejev waren de elementen op atoommassa georganiseerd in horizontale regels van zeven elementen (perioden). Daardoor konden de elementen worden ondergebracht in zeven verticale hoofdgroepen (groepen).

Hij liet plekken open in zijn systeem voor nog niet ontdekte elementen. Naarmate er nieuwe elementen werden ontdekt die bleken te passen in de lege ruimte in de tabel van Mendelejev, werd het systeem door scheikundigen omarmd. Het periodiek systeem was geboren.

Edelgassen lokten crisis uit

Toen de edelgassen ontdekt werden, bleken die niet meteen in het periodiek systeem te passen. Het bijzondere van deze elementen is dat ze heel moeilijk verbindingen aangaan met andere elementen. Het probleem werd opgelost door een achtste groep toe te voegen aan het systeem.

Fysica achter het periodiek systeem

Pas in 1913, toen de Deense schei- en natuurkundige Niels Bohr zijn atoommodel introduceerde, kwam er een theoretische verklaring voor het gedrag van de elementen.

Het model van Bohr beschreef de opbouw van atomen: een kern met protonen en soms neutronen. Het aantal protonen en neutronen bepaalt de massa. De elementen hebben oplopende atoomnummers, waarbij het atoomnummer het aantal protonen in de kern aangeeft.

Rond de kern cirkelen de elektronen, die zijn georganiseerd in een aantal schillen (orbitalen). De binnenste schil kan maximaal twee elektronen bevatten, de buitenste schillen maximaal acht.

Elektron bepaalt veel eigenschappen

Als de buitenste schil vol is (en dus acht elektronen bevat) is het element heel stabiel en zal het moeilijk reageren met andere elementen. Dit zijn de edelgassen die aan Mendelejevs tabel werden toegevoegd.

Het volgende element in de rij heeft een nieuwe schil met één elektron en krijgt daarom een plek in een nieuwe periode (regel) in het periodiek systeem.

Tegenwoordig weten we dat de elektronen in een atoom niet zozeer in schillen zijn georganiseerd, waarin ze om de kern draaien als planeten rond de zon, maar dat ze eerder een soort trillende elektronenwolk vormen.

Het periodiek systeem nu

Sinds 1869 is de basis van het periodiek systeem hetzelfde gebleven. Als gevolg van nieuwe ontdekkingen is het periodiek systeem echter wel aangepast, zodat er nu sprake is van 18 groepen elementen.

Ook weten we intussen dat er afwijkingen zijn in het aantal elektronen in de binnenste schillen en dat de spin van de elektronen betekenis heeft.

Er zijn ook nieuwe elementen toegevoegd, die eerder nog niet waren ontdekt. Er zijn 94 elementen, van het lichtste element waterstof (1) tot het zwaarste plutonium (94).

Nieuwe zware elementen voor het periodiek systeem

Misschien is het je opgevallen dat het periodiek systeem tot 118 gaat. Dat komt doordat er ook synthetisch vervaardigde elementen zijn met een zeer zware kern.

De zware elementen zijn uiterst instabiel, maar kunnen mogelijk nut hebben. Daarom proberen wetenschappers steeds zwaardere elementen te maken.

Wanneer het periodiek systeem zijn definitieve vorm krijgt, weten we niet. Sommige onderzoekers denken dat nummer 128 het laatste zal zijn, andere leggen de theoretische grens bij 173.

Lees meer over de elementen in het periodiek systeem

Zoals gezegd bevat het periodiek systeem alle bekende elementen op aarde. Lees hier meer over de fantastische elementen.

Bekijk ook ...

ONTVANG DE NIEUWSBRIEF VAN WETENSCHAP IN BEELD

Je ontvangt je gratis special, Onze extreme hersenen, als download zodra je je hebt aangemeld voor onze nieuwsbrief.

Ook gelezen

Niet gevonden wat je zocht? Zoek hier: