Wikibooks

Periodiek systeem/Alkalimetalen, geschiedenis

< Periodiek systeem

Geschiedenis van de alkalimetalen[1]

bewerken
Natriumverbindingen zijn bekend sinds de oertijd, keukenzout vormt al eeuwenlang een van de basisstoffen in de menselijk samenleving. In een woord als "salaris", afgeleid van het Latijnse "salarium" dat letterlijk vertaald kan worden met "zoutgeld" of "zoutrantsoen". Het salarium was het betaalmiddel aan Romeinse soldaten in gebieden waar zout schaars was en als betaalmiddel werd gebruikt.

De kennis en het gebruik van kaliumzouten, vooral in de vorm van "potas", kaliumcarbonaat, gaat ook al terug tot op voorhistorische tijden. Dat er een fundamenteel verschil bestond tussen de natrium- en kaliumzouten was een besef dat pas vroeg in de 18e eeuw door Stahl en Duhamel du Monceau onderbouwd werd.[2][3] De precieze samenstelling van zowel natrium als kaliumverbindingen bleef nog lange tijd een probleem. Om deze reden ontbraken de elementen dan ook in de elementenlijst die Lavoisier in 1789 samenstelde.[4][5]

Metallisch kalium werd voor het eerst in 1807 door Humphry Davy bereid uit gesmolten caustische potas, kaliumhydroxide, door elektrolyse met behulp van de toen net ontwikkelde zuil van Volta. Eerdere pogingen om via de elektrolyse van een waterige oplossing het metaal te bereiden waren door de reactiviteit van kalium mislukt.[6][7] Later datzelfde jaar lukte het hem uitgaande van gesmolten caustische soda metallisch natrium te bereiden. De twee duidelijk verschillende metalen maakte ook het principiële verschi tussen de twee elementen, en dus hun verbindingen, duidelijk.[4][5][8][9]

Het mineraal petaliet,   werd in 1800 ontdekt in een mijn op het Zweedse eiland Utö door de Braziliaanse chemicus José Bonifácio de Andrada.[10][11][12] Het duurde toen nog tot 1817 dat Johan Arfwedson, toen werkend onder Berzelius, de aanwezigheid van een nieuw element er in aantoonde: lithium.[13][14] Hij zag dat dit nieuwe element vergelijkbare verbindingen als natrium en kalium vormde, hoewel zijn carbonaat en hydroxide minder goed oplosbaar waren dan die van de twee andere elementen. Ook waren die verbindingen basischer dan die van natrium en kalium.[15][16] Berzelius gaf het onbekende materiaal de naam "lithion/lithina", afgeleid van het oud-Griekse λιθoς (lithos, met de betekenis van "steen"), om de ontdekking ervan in vast materiaal aan te geven, in tegenstelling tot kalium dat in de as van verbrande planten ontdekt was en natrium, deels bekend om de grote hoeveelheid ervan in dierlijk bloed.[17][11][14] Lithium, natrium en kalium vormen een belangrijk onderdeel in de ontdekking van de triades en de periodiciteit door Döbereiner in 1850.[18]

Rubidium en cesium zijn de eerste elementen die met behulp van de door Bunsen en Kirchhoff in 1859 ontwikkelde spectroscoop werden ontdekt.[19] De ontdekking met de spectroscoop leverde echter geen concrete hoeveelheden van de nieuwe elementen. Dat werd wel mogelijk toen zij een jaar later cesium ontdekten in mineraalwater uit Bad Dürkheim in Duitsland. Een jaar later vonden zij in Heidelberg het mineraal lepidoliet, dat rubidium bevat.[20] De namen zijn ontleend aan de meest opvallende emissie-lijnen van deze elementen: een helder, rode lijn voor rubidium (<Latijn: rubidus, helder, donker rood) en de hemelsblauwe lijn in het cesium-spectrum (<Latijn: caesius, hemelsblauw)[21][22]

Rond 1865 kon John Newlands een serie artikelen schrijven waarin hij de nadruk legde op het verschijnsel dat, net als in de muziek na zeven tonen, de achtste toon - het octaaf - vergelijkbare functies in accoorden en de melodielijn kan vertonnen als de eerste. Bij de elementen trad iets dergelijks op, na acht elementen werden de eigenschappen van het eerste element herhaald.[23][24] In e systeem dat hij op basis van deze regel bouwde werd groep 1 gevormd door de huidige set alkalimetalen, samen met koper (dat in zouten meestal als   voorkomt, maar zouten met   zijn ook bekend), zilver en thallium. Waterstof plaatste hij bij de halogenen.[18]
 
Petaliet, het lithiumhoudende mineraal waaruit het metaal voor het eerst geïsoleerd werd.

 
J.W.Döbereiner} was een van de eersten die op de overeenkomsten wees in de groep die we nu als alkalimetalen kennen.

 
Lepidoliet, het mineral waaruit rubidium voor het eerst uit werd geïsoleerd.
 

Hiernaast is een latere versie (1871) van het periodiek systeem van Dmitri Mendelejev dan de meer bekende versie uit 1869 weergegeven. In de bovenste rij staan de verbindingen aangegeven die de elementen uit die groep met waterstof en met zuurstof vormen. Opvallend daarbij is dat, in contrast met vandaag, de aantallen atomen in een molecuul als superscript worden aangegeven in plaats van als subscript (bijvoorbeeld:   en   boven groep 4. een tweede punt is dat hier ook duidelijk wordt dat wetenschap een kwestie van vallen en opstaan is. In veel boeken wordt de suggestie gewekt dat in 1869 het periodiek systeem er was. Uit deze publicatie blijkt duidelijk dat het proces toen nog lang niet helemaal doorlopen was.[25] De verschillen tussen de twee versies houden, naar de huidige stand van kennis, meestal aanpassingen in die elementen op hun correcte plaats zetten. Waterstof komt boven lithium in groep 1 en thalium verhuist naar de boorgroep. de plaatsing van koper, zilver en goud is opmerkelijk: zowel in groep 1 als in groep 8 (die de huidige groepen 8 tot en met 11 omvat). [26][noot 1] Toen de notatie in 18 kolommen wwrd geaccepteerd, verhuisden de elementen uit Mendelejev's groep VIII naar hun huidige positie in het d-blok, de alkali-metalen bleven in groep 1, nu met een arabisch cijfer. De triviale naam alkalimetalen voor deze groep elementen blijft verbonden met het feit dat de hydroxides na oplossen in water, sterk basische, alkalische, oplossingen vormen.[27]

Er is ten minste vier keer ten onrechte melding gemaakt van de ontdekking van francium[28][29][30][31] voordat Marguerite Perey aan het Curie-instituut in Parijs het element ontdekte in een monster gezuiverd actinium-227 dat zij aan een nieuwe zuiveringsronde onderwierp. De energie van de door het monster tijdens radioactief verval uitgezonden deeltjes was aangegeven als 220 keV. Zij vond daarnaast echter ook straling met een energie kleiner dan 80keV. Ze had het idee dat deze straling afkomstig kon zijn van een niet eerder gedetecteerd vervalproduct van  . In de eerdere zuivering van het monster was het verwijderd, maar door het radioactieve verval van actinium opnieuw in het monster gevormd. Diverse testen sloten isotopen van thorium, radium, lood, bismut of thallium uit. Het nieuwe materiaal vertoonde eigenschappen van een alkalimetaal, zoals het ontstaan van een co-precipitaten met cesium-zouten. Perey kwam tot de overtuiging dat ze element 87 gevonden had, ontstaan door α-verval van  .[32] Het feit dat slechts 1% van het actiunium via α-straking verviel, maakte duidelijk dat eerdere onderzoekers dit niet gezien hadden.[33]

 

Het element dat onder francium zou moeten komen te staan is element 119 met de werknaam ununennium en symbool Uue.[34]:1729–1730 In 1985 is voor het eerst geprobeerd dit erlement te synthetiseren door einsteinium-254 te bombarderen met calcium-48. Er werden geen atomen gevonden:[35][36]

 *  [noot 2]

Het is erg onwaarschijnlijk dat deze reactieroute in de nabije toekomst wel tot atomen van Uue zal leiden. Hoewel   op basis van zijn relatief lange halfwaardetijd (270 dagen) een aantrekkelijk uitgangspunt vormt, is de beschikbaarheid van enkele microgrammen, noodzakelijk om een voldoende groot doel te hebben om de calcium-ionen op te richten, wel problematisch.[37] Het element komt niet in de natuur voor en kan slechts in laboratoria gemaakt worden. De hoeveelheden zijn dan echter minimaal.

Noten in de tekst

bewerken
  1. ↑ In de versie uit 1869 van Mendelejev's periodiek systeem waren koper en zilver in een eigen groep geplaatst, geclusterd met een groep bestaande uit waterstof en kwik. Goud staat, als een soort proefballonnetje onder eka-aluminium en uranium in de groep van boor.
  2. ↑ De asterisk geeft een aangeslagen toestand aan.

Verwijzingen in de tekst

bewerken
  1. ↑ Deze pagina is een bewerking van de paragraaf Alkali metal, History op de Engelstalige Wikipedia, naar de tekst op 15 juni 2023
  2. ↑ Andreas Siegmund  (1761) Chymische Schriften  p. 167
  3. ↑ du Monceau, H. L. D. (1736). Sur la Base de Sel Marine. Mémoires de l'Académie Royale des Sciences: 65–68.
  4. ↑ 4,0 4,1 Weeks, Mary Elvira (1932). The discovery of the elements. IX. Three alkali metals: Potassium, sodium, and lithium. Journal of Chemical Education 9 (6): 1035. DOI: 10.1021/ed009p1035.
  5. ↑ 5,0 5,1 Siegfried, R. (1963). The Discovery of Potassium and Sodium, and the Problem of the Chemical Elements. Isis 54 (2): 247–258. PMID: 14147904. DOI: 10.1086/349704.
  6. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.), pag.: 68. Butterworth-Heinemann. ISBN: 978-0-08-037941-8.
  7. ↑ P. Enghag: (2004) Encyclopedia of the elements Uitgever: Wiley-VCH Weinheim ISBN 978-3-527-30666-4
  8. ↑ Davy, Humphry (1808). On some new phenomena of chemical changes produced by electricity, in particular the decomposition of the fixed alkalies, and the exhibition of the new substances that constitute their bases; and on the general nature of alkaline bodies. Philosophical Transactions of the Royal Society of London 98: 1–44. DOI: 10.1098/rstl.1808.0001.
  9. ↑ Shaposhnik, V. A. (2007). History of the discovery of potassium and sodium (on the 200th anniversary of the discovery of potassium and sodium). Journal of Analytical Chemistry 62 (11): 1100–1102. DOI: 10.1134/S1061934807110160.
  10. ↑ Petalite: Petalite mineral information and data (24 August 2011).
  11. ↑ 11,0 11,1 Winter, Mark. WebElements Periodic Table of the Elements | Lithium | historical information.
  12. ↑ Mary Weeks: (2003) Discovery of the Elements  p. 124 Uitgever: Kessinger Publishing ISBN 978-0-7661-3872-8
  13. ↑ Johan Arfwedson.
  14. ↑ 14,0 14,1 van der Krogt, Peter. Lithium. Elementymology & Elements Multidict.
  15. ↑ In een tijd waarin het molbegrip nog nauwelijks ontwikkeld was moet deze opmerking gelezen worden als: per gewicht. De grotere basiciteit is dan niet verwonderlijk: de lithiumzouten hebben een kleinere molaire massa dan de natrium en kaliumzouten, dus een zelfde massa bevat meer mol lithiumzout en geeft dus een meer basische oplossing.
  16. ↑ Clark, Jim (2005). Compounds of the Group 1 Elements. chemguide.
  17. ↑ Robert E. Krebs: (2006) The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide Uitgever: Greenwood Press ISBN 978-0-313-33438-2
  18. ↑ 18,0 18,1 Leach, Mark R. (1999–2012). The Internet Database of Periodic Tables. meta-synthesis.com.
  19. ↑ Kaner, Richard (2003). C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Cesium. American Chemical Society.
  20. ↑ Kirchhoff, G.; Bunsen, R. (1861). Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen. Annalen der Physik und Chemie 189 (7): 337–381. DOI: 10.1002/andp.18611890702. Gearchiveerd van origineel op 9 oktober 2022.
  21. ↑ Weeks, Mary Elvira (1932). The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries. Journal of Chemical Education 9 (8): 1413–1434. DOI: 10.1021/ed009p1413.
  22. ↑ "caesium". Oxford English Dictionary (2nd ed.). Oxford University Press. (Subscription or participating institution membership required.)
  23. ↑ Newlands, John A. R. (20 August 1864). On Relations Among the Equivalents. Chemical News 10: 94–95. Gearchiveerd van origineel op 1 January 2011. Geraadpleegd op 25 november 2013.
  24. ↑ Newlands, John A. R. (18 August 1865). On the Law of Octaves. Chemical News 12: 83. Gearchiveerd van origineel op 1 January 2011. Geraadpleegd op 25 november 2013.
  25. ↑ Mendelejew, Dimitri (1869). Über die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten der Elemente. Zeitschrift für Chemie: 405–406.
  26. ↑ Jensen, William B. (2003). The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table. Journal of Chemical Education 80 (8): 952–961 (American Chemical Society). DOI: 10.1021/ed080p952. Gearchiveerd van origineel op 11 June 2010. Geraadpleegd op 6 mei 2012.
  27. ↑ Royal Society of Chemistry. Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals. Visual Elements. Royal Society of Chemistry.
  28. ↑ Fontani, Marco (10 september 2005). The Twilight of the Naturally-Occurring Elements: Moldavium (Ml), Sequanium (Sq) and Dor (Do) International Conference on the History of Chemistry: 1–8 (Lisbon)​. Gearchiveerd van origineel op 24 February 2006. Geraadpleegd op 8 april 2007.
  29. ↑ Van der Krogt, Peter (10 January 2006). Francium. Elementymology & Elements Multidict.
  30. ↑ (15 February 1932). Education: Alabamine & Virginium Time. Gearchiveerd van origineel op 30 september 2007. Geraadpleegd op 1 april 2007 url toegang: subscription.
  31. ↑ MacPherson, H. G. (1934). An Investigation of the Magneto-Optic Method of Chemical Analysis. Physical Review 47 (4): 310–315 (American Physical Society). DOI: 10.1103/PhysRev.47.310.
  32. ↑ Adloff, Jean-Pierre; Kaufman, George B. (25 September 2005). Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element (4 June 2013). [1].. The Chemical Educator 10 (5). Retrieved 26 March 2007.
  33. ↑  (2002) McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology Uitgever: McGraw-Hill Professional ISBN 978-0-07-913665-7
  34. ↑  (2006) The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements  (3rd) Uitgever: Springer ISBN 978-1-4020-3555-5
  35. ↑ van der Krogt, Peter. Ununennium. Elementymology & Elements Multidict.
  36. ↑ Schadel, M.; Brüchle, W.; Brügger, M.; Gäggeler, H.; Moody, K.; Schardt, D.; Sümmerer, K.; Hulet, E.; Dougan, A.; Dougan, R. J.; Landrum, J. H.; Lougheed, R. W.; Wild, J. F.; O'Kelley, G. D.; Hahn, R. L. (1986). Heavy isotope production by multinucleon transfer reactions with 254Es. Journal of the Less Common Metals 122: 411–417. DOI: 10.1016/0022-5088(86)90435-2.
Informatie afkomstig van https://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.