Elementer – mærkelige og vidunderlige

De Forenede Nationer har udråbt 2019 til at være det internationale år for det periodiske system af kemiske grundstoffer. Dette sker for at mindes 150-årsdagen for Dmitri Mendelejevs bestræbelser på at skabe et periodisk system af grundstoffer.

Det periodiske system af kemiske grundstoffer er et af de mest betydningsfulde resultater inden for videnskaben, idet det indfanger essensen ikke kun af kemi, men også af fysik og biologi.

FN’s Organisation for Uddannelse, Videnskab og Kultur

Mennesker har kendt til og brugt rene former af grundstoffer som svovl i tusindvis af år, men videnskaben om at isolere og identificere grundstoffer tog for alvor fart i 1700-tallet. Efterhånden som forskerne indsamlede flere oplysninger, genkendte de mønstre i grundstoffernes egenskaber. Da de var videnskabsmænd, var deres næste skridt at kategorisere grundstofferne og skabe en vis orden – som beskrevet i artiklen Udvikling af det periodiske system.

Et grundstof er et grundstof er et grundstof

Et grundstof er et stof, der består af atomer med det samme atomnummer. Grundstoffet jern består kun af jernatomer, og jernatomer er de samme overalt – jernatomer på Jorden er de samme som jernatomer på Mars.

Denne information – og periodetabellets ordnethed – kan få grundstofferne til at fremstå som noget forudsigelige og kedelige, men mange af grundstofferne har nogle usædvanlige aspekter ved dem. Følgende er blot nogle få mærkelige og vidunderlige grundstoffakta.

Faste grundstoffer

De fleste grundstoffer er faste under standardbetingelser (stuetemperatur og tryk):

• Iod (I) er et fast stof, men når det opvarmes, sublimerer det let – det går direkte over i gasform – og afgiver en lilla damp.
• Gallium (Ga) kan gå fra fast stof til væske ved blot at ligge i hånden. Det har et smeltepunkt på 29,8℃. Den gennemsnitlige temperatur i den menneskelige krop er 37℃. Dens kogepunkt er dog ret højt – 2.229 °C – hvilket gør gallium nyttigt i termometre til høje temperaturer.
• Næsten alle de elementære metaller er sølvfarvede. Guld (Au) og kobber (Cu) er de eneste to undtagelser.
• Det mest sjældne naturligt forekommende grundstof er astatin (At). Der findes ca. 28 g af det i jordskorpen. Astatin har fået sit navn fra det græske ord astatos, der betyder ustabilt.
• Kulstof (C) reagerer med andre grundstoffer og danner 10 millioner forskellige forbindelser. Kulstof udgør 20 % af massen i levende væsener.
• Elementerne fermium (Fm) og einsteinium (Es) blev opdaget som følge af den første brintbombeforsøg i 1952. Droner bar filterpapir med sig for at indsamle prøver fra atmosfæren, og de to grundstoffer blev fundet i rester på papiret. Begge grundstoffer er syntetiske og radioaktive og produceres kun i meget, meget små mængder. Begge grundstoffer er også opkaldt efter berømte videnskabsmænd.
• Kalium (K) er så reaktivt, at det ikke findes naturligt i sig selv. Rent kalium skal opbevares i olie eller petroleum for at undgå, at det reagerer i luften.
• Caesium (Cs) er et andet reaktivt grundstof. Det antændes spontant i luft og reagerer eksplosivt med vand. Det opbevares og transporteres normalt i mineralolie.
• Magnesium (Mg) er nødvendigt for mere end 300 biokemiske reaktioner i vores kroppe. Magnesiumhjul – bedre kendt som maghjul – blev brugt i 1960’erne. De var lette, hvilket gjorde dem ideelle til racerløb. Ulempen var, at de var tilbøjelige til at korrodere og (fejlagtigt) blev anset for at være brandfarlige. Racerfælge til konkurrencer er nu fremstillet af en magnesiumlegering.

Væskeelementer

Der er kun to grundstoffer, der findes i flydende form ved standardbetingelser – kviksølv og brom:

• Kviksølv (Hg) opløser og/eller ætser mange metaller, og derfor er det normalt ikke tilladt om bord på fly.
• Brom (Br) er skadeligt for atmosfæren. Det er ansvarlig for op til halvdelen af tabet af ozon over Antarktis. Mennesker er ansvarlige for omkring 30 % af brom i atmosfæren.

Gasformige grundstoffer

Der findes 11 gasformige grundstoffer ved standardbetingelser:

• Helium (He) er det næsthyppigste grundstof i universet, men er faktisk ret sjældent på Jorden. Lydhastigheden i helium er ca. tre gange så høj som lydhastigheden i luften. Det får folks stemmer til at blive høje og pibende, når de indånder helium.
• Hydrogen (H) er det letteste grundstof og det mest almindelige kemiske stof i universet. Det skabte elevator for den første pålidelige form for lufttransport. Det er også letantændeligt, så de fleste flyvninger med brint som brændstof ophørte i slutningen af 1930’erne.
• Vi forbinder neon (Ne) med lysende skilte. Neon er ansvarlig for det rødligt-orange lys, men en anden ædelgas kaldet krypton (Kr) kan faktisk være ansvarlig for de flerfarvede “neon”-skilte. Rørene er malet med den ønskede farve, og kryptons hvide udladning skaber den lysende effekt.

Elementer med ukendt tilstand

Elementerne i den 7. periode (række) fra rutherfordium (Rf) til tennessin (Ts) er så kortlivede, at forskerne ikke er i stand til pålideligt at klassificere dem som faste stoffer, flydende eller gasser:

• Tennessin (Ts) blev officielt navngivet i 2016. Det produceres kunstigt, og dets mest stabile isotop har en halveringstid på ca. 80 millisekunder.

Elementknaphed

På et mere alvorligt plan er der bekymring for, at verden risikerer at løbe tør for nogle grundstoffer på grund af begrænsede forsyninger og manglende genanvendelse. Nogle grundstoffer findes i områder, hvor konflikter gør minedrift farlig.Det Europæiske Kemiske Selskab bemærker, at omkring 10 millioner smartphones kasseres eller udskiftes i Den Europæiske Union hver måned. Da hver smartphone kræver 30 grundstoffer pr. telefon – er det en betydelig del af de grundstoffer, vi burde genanvende.