Het periodiek systeem staart naar beneden vanaf de muren van zowat elk scheikundelab. De eer voor de creatie ervan gaat over het algemeen naar Dimitri Mendelejev, een Russische chemicus die in 1869 de bekende elementen (waarvan er toen 63 waren) op kaarten schreef en ze vervolgens in kolommen en rijen rangschikte volgens hun chemische en fysische eigenschappen. Om de 150ste verjaardag van dit cruciale moment in de wetenschap te vieren, de VN heeft 2019 uitgeroepen tot het internationale jaar van het periodiek systeem.

Maar het periodiek systeem begon niet echt met Mendelejev. Velen hadden gesleuteld aan het ordenen van de elementen. Decennia eerder, scheikundige John Dalton probeerde een tabel te maken, evenals enkele nogal interessante symbolen voor de elementen (ze sloegen niet aan). En slechts een paar jaar voordat Mendelejev ging zitten met zijn spel zelfgemaakte kaarten, John Newlands heeft ook een tabel gemaakt waarin de elementen op hun eigenschappen worden gesorteerd.

Het genie van Mendelejev zat in wat hij uit zijn tafel had weggelaten. Hij erkende dat bepaalde elementen ontbraken, nog te ontdekken. Dus waar Dalton, Newlands en anderen hadden uiteengezet wat bekend was, Mendelejev liet ruimte voor het onbekende. Nog verbazingwekkender, hij voorspelde nauwkeurig de eigenschappen van de ontbrekende elementen.

Let op de vraagtekens in zijn tabel hierboven? Bijvoorbeeld, naast Al (aluminium) is er ruimte voor een onbekend metaal. Mendelejev voorspelde dat het een atoommassa van 68 zou hebben, een dichtheid van zes gram per kubieke centimeter en een zeer laag smeltpunt. Zes jaar later Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, geïsoleerd gallium en inderdaad, het gleed precies in de opening met een atomaire massa van 69,7, een dichtheid van 5,9 g/cm³ en een smeltpunt zo laag dat het vloeibaar wordt in je hand. Mendelejev deed hetzelfde voor scandium, germanium en technetium (die pas in 1937 werden ontdekt, 30 jaar na zijn dood).

Op het eerste gezicht lijkt de tafel van Mendelejev niet veel op de tafel die we kennen. Voor een ding, de moderne tafel heeft een aantal elementen die Mendelejev over het hoofd zag (en geen ruimte voor liet), met name de edelgassen (zoals helium, neon, argon). En de tafel is anders georiënteerd dan onze moderne versie, met elementen die we nu bij elkaar plaatsen in kolommen die in rijen zijn gerangschikt.

Maar als je de tafel van Mendelejev 90 graden draait, de gelijkenis met de moderne versie wordt duidelijk. Bijvoorbeeld, de halogenen – fluor (F), chloor (Cl), broom (Br), en Jodium (I) (het J-symbool in de tabel van Mendelejev) - verschijnen allemaal naast elkaar. Tegenwoordig zijn ze gerangschikt in de 17e kolom van de tabel (of groep 17 zoals chemici het liever noemen).

Periode van experimenteren

Het lijkt misschien een kleine sprong van dit naar het bekende diagram, maar, jaren na Mendelejevs publicaties, er werd volop geëxperimenteerd met alternatieve indelingen voor de elementen. Zelfs voordat de tafel zijn permanente haakse flip kreeg, mensen suggereerden een aantal rare en prachtige wendingen.

Een bijzonder treffend voorbeeld is de spiraal van Heinrich Baumhauer, gepubliceerd in 1870, met waterstof in het midden en elementen met toenemende atomaire massa die naar buiten spiraliseren. De elementen die op elk van de spaken van het wiel vallen, hebben dezelfde eigenschappen als die in een kolom (groep) in de tabel van vandaag. Er was ook Henry Basset's nogal vreemde "domme" formulering van 1892.

Hoe dan ook, tegen het begin van de 20e eeuw, met de opvallend modern ogende versie van Heinrich Werner in 1905 was de tafel in een vertrouwd horizontaal formaat neergestreken. Voor de eerste keer, de edelgassen verschenen in hun nu vertrouwde positie helemaal rechts op de tafel. Werner probeerde ook een blad uit het boek van Mendelejev te halen door gaten te laten, hoewel hij het giswerk nogal overdreef met suggesties voor elementen die lichter zijn dan waterstof en een andere die tussen waterstof en helium zit (die er geen zijn).

Ondanks deze vrij modern ogende tafel, er moest nog wel wat geregeld worden. Bijzonder invloedrijk was de versie van Charles Janet. Hij benaderde de tafel als een natuurkundige en gebruikte een nieuw ontdekte kwantumtheorie om een ​​lay-out te maken op basis van elektronenconfiguraties. De resulterende "links stap"-tabel heeft nog steeds de voorkeur van veel natuurkundigen. interessant, Janet bood ook ruimte voor elementen tot nummer 120, ondanks dat er toen slechts 92 bekend waren (we zijn nu pas op 118).

Afscheid nemen van een ontwerp

De moderne tafel is eigenlijk een directe evolutie van Janet's versie. De alkalimetalen (de groep met lithium bovenaan) en de aardalkalimetalen (met als toppunt beryllium) werden van uiterst rechts naar uiterst links verschoven om een ​​zeer breed ogend (langwerpig) periodiek systeem te creëren. Het probleem met dit formaat is dat het niet mooi op een pagina of poster past, dus grotendeels om esthetische redenen worden de f-blokelementen meestal uitgesneden en onder de hoofdtafel gedeponeerd. Zo kwamen we aan de tafel die we vandaag herkennen.

Dat wil niet zeggen dat mensen niet aan lay-outs hebben gesleuteld, vaak als een poging om correlaties tussen elementen te benadrukken die niet direct duidelijk zijn in de conventionele tabel. Er zijn letterlijk honderden variaties (bekijk de database van Mark Leach) met spiralen en 3D-versies die bijzonder populair zijn, om nog maar te zwijgen van meer ironische varianten.

Wat dacht je van mijn eigen fusie van twee iconische graphics, De tafel van Mendelejev en de plattegrond van de Londense metro van Henry Beck hieronder?

Of de duizelingwekkende reeks imitaties die tot doel hebben een wetenschappelijk gevoel te geven aan het categoriseren van alles, van bier tot Disney-personages, en mijn bijzondere favoriete "irrationele onzin". Dit alles laat zien hoe het periodiek systeem der elementen het iconische symbool van de wetenschap is geworden.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.