Materialla on kätketty järjestys
HS 16.8.2005
Kevyimpien alkuaineiden, vedyn ja heliumin, ytimiä oli maailmankaikkeudessa jo muutama minuutti alkuräjähdyksen jälkeen.
Alkuaineella tarkoitetaan ainetta, jota ei voida hajottaa yksinkertaisemmiksi aineiksi yhdisteiden tapaan.
Edelleen universumin tunnetusta aineesta vetyä on noin kolme neljännestä, heliumia noin yksi neljännes. Muita alkuaineita jää vain mausteeksi.
Raskaammat aineet rautaan asti ovat syntyneet kevyemmistä ytimistä luonnon ydinvoimaloissa tähdissä. Tavallisimmassa aurinkojen fuusioreaktiossa kaksi vetyatomia yhdistyy heliumatomiksi. Heliumytimet pystyvät muuttumaan hiileksi ja niin edelleen.
Rautaa raskaammat alkuaineet ovat nekin syntyneet tähdissä, mutta niin sanotussa neutronisieppausketjussa.
Siinä ydin sieppaa neutronin ja hajoaa lähettämällä elektronin. Samalla yksi neutroneista muuttuu protoniksi, jolloin on syntynyt järjestysluvultaan seuraava alkuaine.
Alkuaineet linkoutuvat avaruuteen supernovaräjähdyksissä. Näistä rajuista tapahtumista ovat peräisin myös ne aineet, joista kaikki eloton ja elävä luonto Maassakin koostuu.
Maasta löytyy luonnostaan 91 alkuainetta. Usein kuulee väitettävän, että luonnossa esiintyviä aineita olisi 92. Vedyn (järjestysluku 1) ja uraanin (92) välillä on kuitenkin kaksi alkuainetta, joita ei esiinny maankuoressa: teknetium (43) ja prometium (61). Prometiumista tehtiin havaintoja 1920-luvulla, mutta tutkijat osoittivat ne myöhemmin virheellisiksi.
Luonnollisesta plutoniumista (94) saatiin vahvistus 1970-luvulla. Niinpä luku on 91.
Lisäksi laboratorioissa on valmistettu keinotekoisesti lyhytikäisiä alkuaineita aina järjestyslukuun 116 asti.
Tiedesivut esittelevät tässä sarjassa kaikki alkuaineet.
Tänään koulujen alkajaisiksi vuorossa ovat alkuaineet, joiden järjestysluku on yli sadan.
Ensi tiistaina vuorossa on järjestysluvultaan sadas alkuaine, fermium. Sarja päättyy elokuussa 2007 vetyyn.
Venäläisen kemistin Dmitri Mendelejevin (18341907) kehittämä alkuaineiden jaksollinen järjestelmä on yksi tieteenhistorian kaikkien aikojen suurimmista ikoneista, vähän kuin Francis Crickin ja James Watsonin pellinpaloista rakentama dna-kaksoiskierre, tai Einsteinin yhtälö E=mc2.
Kemistit olivat jo ennen Mendelejeviä oikeilla jäljillä. Alkuaineilla näytti olevan jokin kätketty järjestys. Niiden ominaisuudet vaihtelivat säännönmukaisissa jaksoissa, kun aineet järjestettiin atomipainon mukaan.
Mendelejev teki läpimurtonsa maanantaina 17. helmikuuta 1869 pohdittuaan arvoitusta koko viikonlopun.
Mendelejevillä oli tapana pelata pasianssia, jossa kortit järjestetään maittain ja silmäluvun mukaan. Samalla tavalla hän askarteli alkuaineista kortteja, joita hän järjesti ryhmiin niiden atomipainon ja muiden ominaisuuksien mukaan.
Hänen piti jo lähteä junalla kotoaan Pietarista Tverin piirikuntaan neuvomaan paikallisia juustonvalmistajia, mutta hän käski palvelijaa toimittamaan Pietarin Moskovan-asemalle vievän reen tiehensä.
Ratkaisu oli lähellä, mutta uuvuttava pohtiminen vaati veronsa. Mendelejev nukahti.
Myöhemmin Mendelejev kertoi nähneensä unessa taulukon, jossa alkuaineet asettuivat paikoilleen niin kuin pitikin. Herättyään hän kirjoitti sen paperinpalalle.
Järjestelmä sisälsi Mendelejeviä edeltäneiden kemistien löytämät säännönmukaisuudet, mutta se näytti kattavan kaikki tunnetut alkuaineet.
Jaksollinen järjestelmä sai pian tukea saksalaiselta Julius Meyerilta, joka itse väitti keksineensä alkuaineiden jaksollisen järjestelmän.
Mendelejev jäi kuitenkin historiaan jaksollisen järjestelömän keksijänä. Jotkut Meyerin päätelmät olivat haparoivia, ja hän julkaisi teoriansa myöhemmin.
Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä täytti kauniisti yhden tieteellisten teorioiden tärkeimmistä kriteereistä: siitä oli mahdollista johtaa ennusteita, joiden avulla koko teoriaa saattoi testata.
Taulukkoon nimittäin jäi aukkoja silloin vielä tuntemattomien alkuaineiden kohdalle. Jaksollisen järjestelmän ansiosta niiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet saattoi kuitenkin ennustaa.
Gallium, skandium ja germanium löytyivätkin Mendelejevin vielä eläessä. Niillä oli juuri sellaiset ominaisuudet, mitkä Mendelejev ennustikin niillä olevan.
MARKO HAMILO / Helsingin Sanomat
 |
|
|
Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä