Viðauki

„Byggingareiningar alheimsins“

Þannig lýsir nýleg vísindaalfræðibók frumefnunum. Undraverða fjölbreytni er að finna hjá frumefnum jarðarinnar; sum þeirra eru sjaldgjæf, af öðrum er kappnóg. Frumefni eins og gull dregur gjarnan að sér athygli mannsaugans. Önnur frumefni geta verið lofttegundir sem við sjáum jafnvel ekki, eins og köfnunarefni og súrefni. Sérhvert frumefni er myndað úr vissum tegundum frumeinda. Uppbygging frumefnanna og innbyrðis tengsl þeirra ber vott um hagkvæmni og yfirþyrmandi skipulagningu sem gerir okkur kleift að skipa þeim stað í kerfisbundinni töflu.

Fyrir um það bil 300 árum þekktu menn aðeins 12 frumefni — antimon, arsen, bismút, kolefni, kopar, gull, járn, blý, kvikasilfur, silfur, brennistein og tin. Þegar fleiri frumefni fóru að finnast tóku vísindamenn eftir að raða mátti þeim niður eftir ákveðnu mynstri. En þar sem skörð voru í röðinni settu vísindamenn eins og Mendeleyev, Ramsay, Moseley og Bohr fram þá kenningu að til væru óþekkt frumefni og sögðu hvaða eiginleika þau ættu að hafa. Þessi frumefni fundust seinna alveg eins og spáð hafði verið. Hvers vegna gátu þessir vísindamenn sagt fyrir að til væru frumefni sem menn þekktu ekki á þeim tíma?

Frumefnunum má nefnilega raða upp á ákveðinn hátt sem byggður er á frumeindabyggingu þeirra. Það er staðfest lögmál. Í kennslubókum er frumefnunum þess vegna raðað upp í töflu, lotukerfið svonefnda, með línum og dálkum — vetni, helíum og svo framvegis.

Í McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology segir: „Þess eru fá dæmi í vísindasögunni að mönnum hafi tekist að setja upp kerfi sem skákar lotukerfinu í því að sýna á víðtækan hátt regluna í hinum efnislega heimi. . . . Víst er að finnist einhver ný frumefni í framtíðinni munu þau eiga sér sitt sæti í lotukerfinu, falla inn í röðina þar og sýna þá eiginleika sem einkenna önnur efni í sömu fjölskyldu.“

Þegar frumefnunum er raðað í línur og dálka í lotukerfinu kemur í ljós merkilegur skyldleiki efna í sama dálki. Til dæmis er í síðasta dálkinum að finna efnin helíum (nr. 2), neon (nr. 10), argon (nr. 18), krypton (nr. 36), xenon (nr. 54) og radon (nr. 86). Þetta eru lofttegundir sem glóa skært þegar rafstraumur fer í gegnum þær og eru notaðar í sumum tegundum ljósapera. Auk þess ganga þær ógjarnan í efnasamband við önnur frumefni, öfugt við það sem ýmsar aðrar lofttegundir gera.

Já, í alheiminum — allt niður í frumeindirnar — birtist undravert samræmi og regla. Hvað hefur orðið til þess að setja slíka reglu, samræmi og fjölbreytni í byggingareiningar alheimsins?

 [Tafla á bls. 27]

Lotukerfið

(Sjá uppsettan texta í ritinu)

Endurspeglar reglan og samræmið í frumefnunum í lotukerfinu aðeins tilviljun eða snjalla hönnun?

MÁLMAR

MÁLMLEYSINGJAR

EÐALGÖS

HLIÐARMÁLMAR

Lanþaníð

Aktíníð

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Nafn frumefnis Efnatákn Sætistala

vetni H 1

helíum He 2

liþíum Li 3

beryllíum Be 4

bór B 5

kolefni C 6

köfnunarefni N 7

súrefni O 8

flúor F 9

neon Ne 10

natríum Na 11

magníum Mg 12

ál Al 13

kísill Si 14

fosfór P 15

brennisteinn S 16

klór Cl 17

argon Ar 18

kalíum K 19

kalsíum Ca 20

skandíum Sc 21

títan Ti 22

vanadíum V 23

króm Cr 24

mangan Mn 25

járn Fe 26

kóbalt Co 27

nikkel Ni 28

kopar Cu 29

sink Zn 30

gallíum Ga 31

german Ge 32

arsen As 33

selen Se 34

bróm Br 35

krypton Kr 36

rúbidíum Rb 37

strontíum Sr 38

yttríum Y 39

sirkon Zr 40

níóbíum Nb 41

mólýbden Mo 42

teknetíum Tc 43

rúþen Ru 44

ródíum Rh 45

palladíum Pd 46

silfur Ag 47

kadmíum Cd 48

indíum In 49

tin Sn 50

antímon Sb 51

tellúr Te 52

joð I 53

xenon Xe 54

sesíum Cs 55

baríum Ba 56

lanþan La 57

seríum Ce 58

praseodým Pr 59

neódým Nd 60

prómeþíum Pm 61

samaríum Sm 62

evrópíum Eu 63

gadólín Gd 64

terbíum Tb 65

dysprósíum Dy 66

hólmíum Ho 67

erbíum Er 68

túlíum Tm 69

ytterbíum Yb 70

lútetíum Lu 71

hafníum Hf 72

tantal Ta 73

volfram W 74

reníum Re 75

osmíum Os 76

iridíum Ir 77

platína Pt 78

gull Au 79

kvikasilfur Hg 80

þallíum Tl 81

blý Pb 82

bismút Bi 83

pólon Po 84

astat At 85

radon Rn 86

fransíum Fr 87

radíum Ra 88

aktín Ac 89

þóríum Th 90

prótaktín Pa 91

úran U 92

neptún Np 93

plútón Pu 94

amerikíum Am 95

kúríum Cm 96

berkel Bk 97

kaliforníum Cf 98

einsteiníum Es 99

fermíum Fm 100

mendelevíum Md 101

nobelíum No 102

lárensíum Lr 103

104

105

106

107

108

109