De ontdekking van elementen 113, 115, 117 en 118 is volgens het IUPAC bevestigd. Is daarmee nu het periodiek systeem der elementen compleet? Omdat wij ook niet van clickbait houden: nee. Maar waarom zijn chemici en natuurkundigen dan tóch heel blij? En hoe reëel is het nu dat er nog nieuwe elementen worden ontdekt?
Verder lezen Periodiek systeem (niet) compleet met 113, 115, 117 en 118
Nou ja, “ontdekt” is wat overdreven. Het is een beetje alsof je een nieuwe verhouding melk bij je pannenkoekenbeslag doet, en zegt dat je een nieuw soort pannenkoek hebt ontdekt. En dat is wat hier is gebeurd. Element nummer 115 is uitvoerig bestudeerd en dat is gepubliceerd.
Even een stapje terug: we zullen eerst uitleggen wat nou een nieuw element is, wat er nou precies gedaan is, en waarom dat belangrijk is.
Het gaat hard met de uitbreiding van het Periodiek Systeem der Elementen. Twee jaar terug berichtten we nog dat element 112, copernicium (Cn), officieel werd erkend. Even later waren daar de berichten die het bestaan van het nog naamloze element 114 bevestigden. Dit jaar werden zowel element 114 als 116 officieel erkend door de IUPAC. Bij erkenning door de IUPAC, hoort ook het geven van een naam aan de elementen.
Beide elementen zijn ontdekt door een samenwerking tussen een Russisch en een Amerikaans onderzoeksinstituut, namelijk het Joint Institute for Nuclear Research in Dubna en het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië. De namen die nu zijn voorgesteld door de ontdekkers zijn flerovium (Fl) voor element 114 en livermorium (Lv) voor element 116. Flerovium is vernoemd naar de oprichter van het Russische onderzoeksinstituut (Georgi Flerov), terwijl livermorium is vernoemd naar de oprichter van het Amerikaanse instituut (Lawrence Livermore).
Bekijk in onderstaand filmpje het commentaar van Professor Poliakoff op de naamgeving van de twee elementen.
De naamgeving van de twee elementen is nog niet definitief. De komende vijf maanden mag iedereen zijn commentaar indienen bij de IUPAC, waarna de IUPAC de namen nog kan aanpassen. Bij de naamgeving van Copernicium werd er bijvoorbeeld een kleine wijziging doorgevoerd: het voorgestelde symbool was Cp, maar om verwarring te voorkomen, is het uiteindelijk Cn geworden. Bij flerovium en livermorium lijkt de kans op grote wijzingen klein, maar wacht voor de zekerheid dus even met het bestellen van een nieuw periodiek systeem.
Om duidelijk te maken waarom een vakgebied belangrijk is, is het behulpzaam om een “Het Belangrijkste Onopgeloste Probleem” en een “Het Belangrijkste Opgeloste Probleem” te hebben. Die problemen zouden voor iedereen te begrijpen moeten zijn. Ik denk dat het Belangrijkste Onopgeloste in de natuurkunde The Big Bang is (wat gebeurde er de eerste seconde in het heelal?); het Belangrijkste Opgeloste in de biologie is The Origin of Species (hoe differentiëren soorten zich?) en de wiskundigen hebben de priemgetallen.
Het ultieme toonbeeld van de chemie van tegenwoordig is het periodiek systeem der elementen. Je zou kunnen zeggen dat dit het Belangrijkste Opgeloste probleem is. Iedere rechtgeaarde chemicus voelt zich min of meer aangetrokken tot de elementen en het is het ultieme overzicht van de chemie. Maar dat is maar lastig te begrijpen voor niet-chemici. De man op de straat heeft natuurlijk helemaal niks te maken met zuivere elementen. Hoe vaak worden de begrippen ‘lucht’ en ‘zuurstof’ wel niet door elkaar gehaald? En wie weet nou de voordelen van van een periodiek systeem in deze vorm op te noemen, boven andere soorten systemen?
Als Ultiem Probleem zou ik graag het volgende willen promoten: het ontstaan van het leven.
Een van de beroemdere pogingen om te begrijpen waar het ontstaan van het leven om draait, is het Urey–Miller experiment. Daarin is gekeken of de bouwstenen die nodig zijn voor leven, spontaan kunnen ontstaan bij bepaalde omstandigheden (zoals luchtvochtigheid, zuurgraad, etc.). Urey en Miller verwarmden water, methaan, ammonia en waterstofgas in een gesloten systeem, leidden dat door een buizensysteempje, lieten bliksem (stroomschokjes) door het gasmengsel en lieten dat weer neerslaan. Na een week werd de “oersoep” bekeken en er werden onder andere aminozuren, suikers, bouwstenen voor nucleïnezuren (DNA en RNA) en glycerine gevonden. Een her-analyse van hun bevindingen in 2008 toonde aan dat ze 22 verschillende aminozuren hebben geproduceerd. Met een vrij simpele scheikundige opstelling zijn de bouwstenen voor leven gemaakt.
Terug naar de Ultieme Vragen. Wat de precieze omstandigheden waren, toen leven ontstond, is natuurlijk praktisch niet te achterhalen. Maar wat wel te achterhalen is, zijn alle mechanismen die nodig zijn om leven te maken. Om aminozuren en suikers te maken uit water, methaan en ammonia (etc.) is nogal wat organische chemie nodig. Om van vetzuren mooie cellen te maken, is veel fysische chemie nodig (zelf-assemblage). En om te begrijpen hoe zoveel elektriciteit zoveel reacties kan laten verlopen, is anorganische chemie nodig. De rol voor biochemici is natuurlijk duidelijk (bijv. hoe vormden de eerste enzymen?). Het onderzoek naar alles wat om dit vraagstuk heen zit, is natuurlijk veel interessanter dan het uiteindelijke antwoord. De reis is belangrijker dan de spreekwoordelijke bestemming.
Natuurlijk zijn er ook nadelen aan dit verhaal. Veel mensen zullen natuurlijk denken dat dit een biologisch probleem is. Ik denk dat de basale vragen in dit Probleem bijna allemaal chemisch van aard zijn. Op het moment dat er cellen gevormd zijn, is er namelijk leven, en dan begint de evolutie. Dat is dan wel weer harde biologie: het ontwikkelen van soorten. Maar totdat de kleinste eenheid van leven (de cel) er niet is, is er geen biologie.
Een ander groot nadeel aan deze promotie heeft ook te maken met de biologie. Niet alle godsdiensten zijn zo gecharmeerd van de evolutietheorie. Zo hoeft — als Het Ontstaan van Het Leven aangenomen wordt als toonbeeld van de chemie — geen steun van een aantal godsdiensten te verwachten. Natuurlijk is het een discussie op zich waard, of kerk en wetenschap zo goed samen gaan, maar misschien kan ik het daar beter een andere keer over hebben.
Ik ben ervan overtuigd dat Het Ontstaan van Het Leven een goed verhaal is, vergelijkbaar met de oerknal en de evolutietheorie. Helaas is de relevantie niet zo duidelijk als in onderzoek naar medicijnen, en blijft Het Ontstaan van Het Leven voor een lange tijd een Onopgelost Probleem, maar in ieder geval is het veel beter te begrijpen het periodiek systeem der elementen.
Meer: de voordelen door The Curious Wavefunction; de nadelen door Everyday Scientist.
“The Elements Song” van Tom Lehrer is een absolute klassieker in de scheikundegemeenschap. Tom Lehrer was komediant, musicus en wiskundige, maar zover ik weet is hij al lang niet meer actief. Volgens mij (en volgens Wikipedia) leeft de goede man ook nog, maar hij zou dan wel al 82 jaar oud zijn. Veel mensen zullen hem dus niet kennen, maar zijn bekendste werk is het lied waarover hij het volgende zei: “Dit zou nog wel eens handig kunnen zijn, voor sommigen van jullie, onder wat bizarre omstandigheden. Het is simpelweg de namen van de chemische elementen, onder een mogelijk herkenbaar deuntje.”
We schreven al eerder over dit lied, dat gezongen werd in het Nederlands door Robbert Paul, op BBC1 door Daniel Radcliffe en in het Japans door twee schattige meisjes. En nu hebben onze vrienden van The Periodic Table of Videos (PToV) ook een versie bij elkaar geknipt. Enjoy.
Via ScienceBase