Geschiedenis van het periodiek systeem

De geschiedenis van het periodiek systeem gaat niet zo heel ver terug, al zijn er al wel een hele tijd een aantal elementen bekend. Sommige elementen zoals goud, zilver, ijzer en koper zijn al heel lang bekend. Al in de prehistorie werden zij veelvuldig gebruikt. Het duurde echter tot 1669 voordat Hennig Brand een nieuw element ontdekte, fosfor. In de daaropvolgende tweehonderd jaren werden regelmatig onbekende elementen ontdekt en er werden steeds meer eigenschappen van de elementen bekend.

In 1817 merkte Johann Döbereiner op dat de atoommassa van het element strontium tussen dat van calcium en barium in lag. Verder hadden deze elementen overeenkomende eigenschappen. Twaalf jaar later had hij een aantal van dit soort rijtjes gevonden. Samen met de halogenen chloor, broom en jodium en de alkalimetalen lithium, natrium en kalium werden deze reeksen bekend als de wet van de triaden. Het element uit het midden van een triade had eigenschappen die het gemiddelde waren van de twee buitenste elementen.

Deze kijk op de elementen werd erg populair. Tussen 1829 en 1858 ontdekten enkele wetenschappers dat de onderlinge relaties niet beperkt bleven tussen de triaden. Het element fluor werd toegevoegd aan de halogenen en er werden nog meer van dit soort rijtjes gemaakt zoals zuurstof, zwavel, seleen en telluur én stikstof, fosfor, arseen, antimoon en bismut.

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. De Franse geoloog Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois rangschikte de elementen in een cilindrische vorm naast elkaar op volgorde van atoommassa. 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 aan 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.

De Russische scheikundige Dmitri Mendelejev publiceerde in 1869 een periodieke tabel waarin de elementen niet alleen op atoommassa maar ook op eigenschappen waren gerangschikt. 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).

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 opvallendst aan de tabel van Mendelejev is het volledig ontbreken van de edelgassen. William Ramsay plaatste in 1898 argon in een nieuwe groep tussen chloor en kalium. Deze groep werd bekend als de "nul" groep, vanwege de valentie nul van deze elementen. Op basis van de eigenschappen van helium en argon deed Ramsey voorspellingen over het toen nog onontdekte neon.

In de 20e eeuw werden er mede dankzij de steeds beter wordende apparatuur meer eigenschappen van elementen bekend. In een ingezonden brief in Nature 20 Juli 1911, constateerde Antonius van den Broek dat het aantal geladen deeltjes, iedere stap in het Systeem van Mendelejev bepaalt. Elk element heeft een vast atoomnummer zeggen we tegenwoordig; hij had echter als amateur geen bewijs voor deze stelling. Henry Moseley slaagde er in 1913 in om dit te bewijzen, met behulp van röntgenstraling. Bijna alle 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 en ionisatiepotentiaal). Veel overgebleven vragen werden beantwoord met het model 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 lanthanoïden en actinoïden in een apart blok. In 1951 kreeg Seaborg de Nobelprijs voor zijn werk.

TIJDLIJN VAN DE BELANGRIJKSTE ONTWIKKELINGEN:

1718 Étienne François Geoffroy -- Maakt de "Affiniteitstabel", waarin de toen bekende elementen in een tabel worden gerangschikt, met 9 rijen en 16 kolommen.

1789 Antoine Lavoisier -- Classificeert 33 elementen,in vier groepen (metalen, niet-metalen, aardmetalen en gassen).

1808 John Dalton -- Rangschikt de elementen op volgorde van atoomgewicht.

1829 Johann Wolfgang Dobereiner -- Organiseert de elementen in "Triaden", met drie elementen in elke "Triade".

1843 Leopold Gmelin -- Groepeert 55 elementen op basis van gemeenschappelijke kenmerken.

1862 Alexandre-Emile Beguyer De Chancourtois -- Rangschikte elementen op basis van atoomgewicht in een 3D-spiraalindeling op een cilinder ("Tellurische Helix").

1864 John Newlands -- Rangschikte 62 elementen in een tabel op basis van atoomgewicht in acht groepen.

1864 Lothar Meyer -- Rangschikte 28 elementen in zes groepen op basis van de valentie van de elementen.

1869 Dmitri Mendelejev -- Rangschikte 63 elementen op basis van atoomgewicht en chemische eigenschappen. Er werden lege plekken in de tabel gelaten voor nog niet ontdekte elementen.

1869 Lothar Meyer -- Rangschikte 55 elementen op basis van het atoomvolume van de elementen.

1870 Dmitri Mendelejev -- Rangschikte elementen in een bredere tabelindeling.

1871 Dmitri Mendelejev - Schikte de elementen op nieuwe posities in een bijgewerkte tabel, en gebruikte de term "periode" om de rangschikking van de elementen te beschrijven.

1911 Ernest Rutherford - Concludeert dat de positieve lading en de massa van het atoom in het centrum geconcentreerd zijn. Zijn medewerker Niels Bohr werkt het model in de volgende jaren verder uit.

1911 Antonius van den Broek - Stelde dat elementen in het periodiek systeem gerangschikt moesten worden op basis van het aantal protonen (atoomnummer), in plaats van hun atoomgewicht (in een op 20 Juli gepubliceerde ingezonden brief in Nature).

1913 Henry Moseley - Voerde experimenten uit (met behulp van röntgenspectroscopie) om de rangschikking op basis van atoomnummer te bevestigen.

1932 James Chadwick - Ontdekte het neutron, hetgeen de structuur van de atoomkern verklaarde.

1945 Glenn Seaborg - Identificeerde enkele nieuwe elementen en plaatste de actiniden onder de lanthaniden in een herziene tabelindeling.

Tot het einde van de 20e eeuw was het periodiek systeem niet gestandaardiseerd. 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; dat is wel een vereiste om een element aan het periodiek systeem toe te kunnen voegen.

• Geschiedenis van de scheikunde

• Geschiedenis van periodiek systeem

Wikibooks heeft meer over dit onderwerp: Geschiedenis van het periodiek systeem.