Je kent ze wel: de periodieke tafel, die beroemde tabel met alle chemische elementen. Van waterstof tot oganesson, ze staan er allemaal in.
▶Inhoudsopgave
Maar als je goed kijkt, zit er een gat in de rij. Element 140 bestaat gewoon niet. En dat is best apart, want de rij loopt van 139 gewoon door naar 141, 142, 143, en zo verder tot 170.
Dus 139, dan 141 tot 170. Dat is 1 + 30 = 31 elementen, maar dan wel met een gat op plek 140. Waarom is dat?
Laten we er eens goed naar kijken.
De periodieke tafel: een logische opbouw
De periodieke tafel van de elementen is een van de meest iconische onderdelen van de scheikunde. Elk element heeft een atoomnummer, en dat nummer vertelt je hoeveel protonen er in de kern van een atoom zitten.
Waterstof heeft er 1, koolstof er 6, goud er 79. De elementen staan op volgorde van atoomnummer, van laag naar hoog. Logisch dus. Maar soms zit er een verrassing in die rij.
En het ontbreken van element 140 is er eentje. Het is niet alsof wetenschappers het per ongeluk zijn vergeten.
Het heeft alles te maken met hoe atomen werken en wat er gebeurt als je kernen steeds zwaarder maakt.
Wat zijn superzware elementen?
Elementen met een atoomnummer boven de 100 noemen we superzware elementen. Deze elementen bestaan niet van nature op aarde.
Wetenschappers maken ze in laboratoria, vaak door twee lichtere atomen met elkaar te laten botsen. Denk aan elementen als fermium (100), mendelevium (101), en nobelium (102). Die zijn al lastig genoeg te maken.
Maar hoe hoger het atoomnummer, hoe instabieler het atoom wordt. De kern wil gewoon uit elkaar vliegen.
De eiland van stabiliteit
Bij elementen met een heel hoog atoomnummer duurt het soms maar een fractie van een seconde voordat het atoom vervalt.
Dat maakt het ontzettend lastig om ze te bestuderen, of zelfs maar aan te tonen dat ze echt bestaan. Er bestaat een theorie in de natuurkunde die zegt dat er bepaalde superzware elementen zijn die toch een beetje stabiel zouden kunnen zijn. Wetenschappers noemen dit het "eiland van stabiliteit". Het idee is dat bij bepaalde combinaties van protonen en neutronen de kern toch een beetje standhoudt.
Niet eeuwig, maar langer dan je zou verwachten. Sommige voorspellingen wijzen uit dat dit eiland ergens rond atoomnummer 114 of 120 zou liggen.
Andere theorieën gaan nog verder en kijken naar nog hogere nummers. Maar of element 140 daar een onderdeel van uitmaakt, is nog volledig onduidelijk, zeker als we kijken naar de som van alle theoretische experimenten.
Waarom is element 140 overgeslagen?
Hier wordt het echt interessant. Het feit dat element 140 "ontbreekt" betekent niet dat er een gat zit in de natuur zelf.
Het betekent vooral dat dit element nog niet is gemaakt of ontdekt. De periodieke tafel is een werk in uitvoering. Wetenschappers zijn nog steeds bezig met het maken van nieuwe elementen.
De hoogst bekende elementen op dit moment gaan tot atoomnummer 118, oganesson.
Hoe maken we nieuwe elementen?
Alles daarboven is nog hypothetisch. Dus als iemand zegt dat er 31 elementen zijn van 139 tot 170, dan gaat dat over theoretische elementen die mogelijk gemaakt kunnen worden, maar waarvan we nog niet zeker weten of ze echt kunnen bestaan. Het overslaan van element 140 in bepaalde overzichten heeft dan ook een praktische reden. Soms kiezen wetenschappers of schrijvers ervoor om bepaalde elementen niet mee te nemen in een reeks, omdat er simpelweg te weinig bekend is.
Of omdat de theorieën over dat specifieke element te onzeker zijn. Het maken van een nieuw element is geen simpele klus.
Je hebt een deeltjesversneller nodig, een apparaat dat atomen tot enorme snelheden kan versnellen. Dan laat je twee atomen op elkaar botsen en hoop je dat ze samensmelten tot een zwaarder atoom. Laboratoria zoals het GSI in Duitsland, het JINR in Rusland, en het RIKEN in Japan zijn wereldleiders op dit gebied.
Zij hebben samen de meeste superzware elementen ontdekt. Maar het maken van elementen boven de 120 is zo moeilijk dat er momenteel geen enkel lab ter wereld de technologie heeft om dat routinematig te doen.
Wat betekent dit voor de toekomst van de scheikunde?
De zoektocht naar nieuwe elementen is nog lang niet voorbij. Wetenschappers werken aan nieuwe versnellers en betere detectiemethoden.
Misschien lukt het binnen een paar decennia om elementen met atoomnummers boven de 120 echt aan te maken en te bestuderen. En wie weet, als dat lukt, kunnen we eindelijk bepalen of element 140 echt kan bestaan. Of het misschien wel onderdeel is van dat mysterieuze eiland van stabiliteit.
Tot die tijd blijft het een van de grote open vragen in de natuurkunde.
Dus de volgende keer dat je de periodieke tafel bekijkt, denk dan even aan al die elementen die er nog niet staan. De tafel is nog niet af. En dat maakt scheikunde zo fantastisch.