Du kan bla til neste sideBla med piltastene
Moderne tider

Når kjemien stemmer

GRUNNSTOFF

HELL I UHELL: Ved hjelp av 50 bøtter urin, larver, friluft og koking fant alkymisten Hennig Brand ved et uhell grunnstoffet fosfor i jakten på gull. Her er hendelsen gjengitt i maleriet «The Alchemist Discovering Phosphorus» av Joseph Wright of Derby fra 1771. Richard Tailby

Først handlet det bare om å lage gull. Riktignok hadde de gamle grekerne spekulert i hva som egentlig var universets byggesteiner, men det var alkymistene og drømmen om rikdom som regjerte kjemien i mange hundre år.

Teorien var nemlig at alle materialer var på vei til å bli gull. Det tok bare for lang tid å vente på at det skulle skje naturlig, så derfor måtte alkymistene hjelpe til litt.

Alkymisten Bernardo av Treviso hadde på dødsleiet en nedslående innsikt: «For å lage gull må man starte med gull», tenkte han. Og uten å røpe for mye, kan vi si at alkymistene ikke greide å lage gull, men underveis fant de ganske mange andre stoffer, også av det slaget vi i dag kaller grunnstoffer.

Et grunnstoff er et stoff som kun består av atomer med samme atomnummer. Oksygen er ett eksempel, hydrogen et annet, mens vann, som er bygget opp av både oksygen og hydrogen, dermed ikke er et grunnstoff. Alle grunnstoffene er samlet i det periodiske systemet, den kjente tabellen som henger på vegger i klasserom verden over.

Det er historien om dette systemet vitenskapsjournalisten Eivind Torgersen har viet boka si «Genier, sjarlataner og 50 bøtter med urin» til. Historien starter hos Aristoteles og de gamle grekerne, men de siste grunnstoffene ble lagt til det periodiske systemet i slutten av 2016. Dermed er de siste hullene fylt opp, og systemet framstår fulltallig, for nå.

NYTT: Nihonium, her med oppdagerne Kosuke Morita og Hiroshi Hase, er et av fire nye grunnstoff. Da de fire ble lagt til, fullførte de periodesystemet i 2016. FOTO: JIJI PRESS, AFP/NTB SCANPIX JIJI PRESS

Urin, gull og fosfor

Genier og sjarlataner, det er alle de som har oppfunnet og jukset seg fram i vitenskapens historie, men hva har de 50 bøttene med urin å gjøre med det periodiske systemet? Det handler også om å finne gull.

Tyskeren Hennig Brand tenkte nemlig at det nok ikke var helt tilfeldig at urin og gull hadde samme farge. Kanskje urin var et forstadium til gull? Hans oppskrift ble derfor som følger: Sett 50 bøtter med urin ute i friluft i to uker helt til de er infisert av larver. Kok deretter det du står igjen med, med larver og alt, og lagre restene i noen måneder.

Ved å følge denne oppskriften fikk Brand til slutt faktisk et stoff som tok fyr bare han blåste på det og ga fra seg en gass som lyste når det ble varmet opp. Han var derfor ganske sikker på at han var sporet av de vises stein som igjen skulle sørge for at han fikk laget gull.

NORSK: Thoritt, her fra Langesund, som var utgangspunktet for oppdagelsen av thorium, førte til et kort thoritt-rush i Telemark.

Det han egentlig fant, var grunnstoffet fosfor, som betyr «lysbærer», og som på Brands tid ble brukt om alt som lyste av seg selv.

Det er på slike måter veldig mange av grunnstoffene vi kjenner i dag ble oppdaget – i mislykkede forsøk på å finne de vises stein eller i oppdagelser som på sin tid ble forklart med myter og religion. Faktisk har religion og overtro gitt navn til hele tjue grunnstoffer som de fortsatt bærer i dag. Himmellegemer har gitt navn til åtte grunnstoffer, ni har navn etter farge og ni etter lukt og andre egenskaper.

Ifølge Eivind Torgersen ble geografiske navn deretter veldig populære utover 1800-tallet og har navngitt 30 grunnstoffer, mens personnavn først kom inn etter andre verdenskrig og teller nå 15 stykker.

Norvegium i Kragerø

I Norge var geologen Tellef Dahll en av lederne for den første geologiske kartleggingen av Norge fra 1858. Han fant både gull, nikkel, kull og jernmalm i Nord-Norge. Selv var han fra Kragerø, og det var her han i 1878 fant et mineral han trodde kanskje kunne inneholde et nytt grunnstoff. Han publiserte funnet i flere tidsskrift i Europa og kalte det tilsynelatende nye grunnstoffet for norvegium. Norvegium ble aldri tatt med i det periodiske systemet, for det kunne ikke bevises sikkert at det ikke var snakk om en avart av det allerede oppdagede stoffet vismut.

Til tross for at de fleste kanskje har glemt det fallerte grunnstoffet norvegium, har kampen for anerkjennelse overlevd i Kragerø.

Torgersen kan opplyse oss om at Kragerøposten så seint som i 2005 gikk til angrep på den danske fysikeren Niels Bohr, som da for lengst var død, og mente at han hadde stjålet til seg Dahlls funn da Bohr på 1920-tallet fant grunnstoffet hafnium (oppkalt etter København). Til tross for Kragerøpostens forsøk på å aktualisere den gamle striden om det norsk versus danske grunnstoffet, ble Dahlls norvegium endelig avvist i 2015 da det ble vist at det egentlig bare var en blanding av vismut og nikkel eller kobolt.

Lyset på Løvøya

«Mendelejev skrev alle de kjente grunnstoffenes egenskaper på små kort og flyttet dem rundt til det hele gikk opp. Resultatet var det periodiske system»

Men ett grunnstoff ble faktisk funnet i Norge, selv om navnet ikke røper det. Presten Hans Morten Thrame Esmark samlet på mineraler i tillegg til å preke guds ord, og i 1828 fant han mineralet thoritt på Løvøya i Telemark, som skulle vise seg å inneholde grunnstoffet thorium.

Thorium hadde en storhetstid i et par år på slutten av 1800-tallet, da det viste seg at det kunne brukes for å gi lys i gasslamper.

Torgersen skriver at det da herjet en regelrett thorittfeber langs kysten av Telemark og Sørlandet, hvor man kunne tjene en hel årslønn på en ettermiddags jobb hvis man var heldig. Enklere kilder til thorium andre steder, samt elektriske lamper, gjorde fort det norske thorittet overflødig, men Løvøya vil for alltid stå som oppdagelsens sted.

150 år med et periodisk system

SYSTEMETS FAR: Dmitrij Mendelejev.

Grunnstoffene ble altså oppdaget ett etter ett, men fram til 1869 var de ennå ikke satt i system. Men natt til mandag 17. februar dette året skulle det endre seg. Ifølge den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev avslørte grunnstoffenes hemmelige sammenheng seg for ham i en drøm denne natta, for nesten akkurat 150 år siden.

Mendelejev var ikke bare en drømmer, han var en mann som la kabal som hobby. Han skrev alle de kjente grunnstoffenes egenskaper på små kort og flyttet dem rundt til det hele gikk opp. Resultatet var det periodiske system.

Eivind Torgersen bruker et bilde av et puslespill for å få oss til å skjønne hvor vanskelig det er å se system i kaos. Du får utdelt femti puslespillbrikker, og først etter at du har prøvd å legge dem sammen til et bilde, får du vite at brikkene utgjør et tilfeldig utvalg brikker av de hundre du egentlig trenger for å finne hele bildet.

En annen puslespillmetafor kunne kanskje vært at du får utdelt mange tusen brikker, men bare skal bruke femti av dem for å lage et sammenhengende bilde. For når man ikke vet hva man leter etter, finner man mye man egentlig ikke trenger, som med Tellef Dahlls norvegium. Bildet med puslespillet gir også bare mening hvis man antar at de som leter, faktisk tror på det finnes et system og at de kan finne det, og at det ikke bare er gudenes vilje som styrer.

Mendelejev løste tilsynelatende puslespillet, og alle funnene etter både hans død og oppdagelse har passet inn i hans periodiske system.

Nå er skjemaet fullt. Det betyr ikke at man ikke kan finne flere grunnstoffer, men at den sjuende rekka, som før har inneholdt hull, nå er komplett. Så hvis forskere klarer å framstille nye grunnstoff i et laboratorium, som stort sett er den eneste måten man finner nye grunnstoffer på nå, må en ny rekke legges til.

Så om systemet nå er «fulltallig» eller ei, kommer an på hvordan du ser det. Kanskje kan oppdagelsene fortsette for evig, kanskje er det en grense for hvor «tunge» atomene kan bli. Vi pusler videre.