Gå direkte til indholdet

Gå til Indhold

Opstod grundstofferne ved et tilfælde?

Opstod grundstofferne ved et tilfælde?

 Opstod grundstofferne ved et tilfælde?

„HVER eneste genstand i universet, selv den fjerneste stjerne, består af atomer,“ forklarer opslagsværket The Encyclopedia of Stars & Atoms. Enkeltvis er atomer så små at de ikke kan ses, men samlet udgør de velkendte grundstoffer. Nogle af disse stoffer forekommer i fast form, andre er usynlige gasser. Kan eksistensen af alle sådanne grundstoffer skyldes tilfældigheder?

Grundstof nummer 1 til 92

Selv om brintatomet er det atom der har den enkleste opbygning, er det brint der udgør brændstoffet i stjerner som Solen. Brint er en betingelse for liv. Et brintatoms kerne består af én proton og har kun én elektron der kredser rundt om denne kerne. Andre grundstoffer som kulstof, ilt, guld og kviksølv består af atomer med mange elektroner i kredsløb om en kerne med mange protoner og neutroner.

For omkring 450 år siden kendte man kun 12 grundstoffer. Efterhånden som flere blev opdaget, bemærkede forskerne at atomernes opbygning fulgte en naturlig orden. Man fandt ud af at grundstofferne kunne anbringes i et skema med rækker og søjler hvor grundstofferne i hver søjle havde samme karakteristika. Men der var også huller i skemaet, ledige pladser som repræsenterede endnu ukendte grundstoffer. Dette fik den russiske forsker Dmitrij Mendelejev til at forudsige eksistensen af grundstoffet germanium med atomnummeret 32, inklusive dette grundstofs farve, vægt, massefylde og smeltepunkt. Mendelejevs „forudsigelser om andre manglende grundstoffer — gallium og scandium — viste sig også at være meget nøjagtige,“ bemærker lærebogen Chemistry fra 1995.

Med tiden forudså forskerne eksistensen af andre ukendte grundstoffer og nogle af deres egenskaber, og til sidst havde man fundet alle de grundstoffer der manglede. Der er ikke længere huller i skemaet. Grundstoffernes naturlige orden, der er baseret på antallet af protoner i deres atomkerner, begynder med grundstof nummer 1, brint, og fortsætter opefter til det sidste grundstof som almindeligvis forekommer naturligt på Jorden, uran, som har atomnummeret 92. Skyldes alt dette blot tilfældigheder?

Tænk også på grundstoffernes store variation. Guld og kviksølv er grundstoffer med karakteristiske, skinnende farver. Det ene er et fast stof. Det andet er en væske. Alligevel følger de umiddelbart efter hinanden i rækken af grundstoffer. Et guldatom har 79 elektroner, 79 protoner og 118 neutroner. Et kviksølvatom har blot én elektron og én proton mere og nogenlunde det samme antal neutroner.

 Skyldes det blot et tilfælde at en lille ændring vedrørende atomets partikler kan give anledning til så stor en variation af grundstoffer? Og hvad med de kræfter der holder atompartiklerne sammen? „Fra den mindste partikel til den største galakse styres alt i universet af regler der er bestemt af fysikkens love,“ forklarer The Encyclopedia of Stars & Atoms. Man kan forestille sig hvad der ville ske hvis en af reglerne blev ændret. Hvad ville der for eksempel ske hvis man ændrede den kraft som holder elektronerne i kredsløb omkring atomets kerne?

Fint afstemte fysiske kræfter

Hvilke konsekvenser ville det få hvis den elektromagnetiske kraft blev svækket? „Elektronerne ville ikke længere være bundet til atomerne,“ siger dr. David Block i sin bog Star Watch. Hvilken betydning ville det have? Dr. Block svarer: „Vi ville få et univers hvori kemiske reaktioner slet ikke kunne foregå.“ Vi kan være taknemmelige for de fastsatte love som gør kemiske processer mulige. Eksempelvis at to brintatomer sammen med et iltatom kan danne et vandmolekyle.

Den elektromagnetiske kraft er cirka 100 gange svagere end den stærke kernekraft som holder sammen på atomernes kerne. Hvad ville der ske hvis dette forhold blev ændret? „Hvis det indbyrdes styrkeforhold mellem den stærke kernekraft og den elektromagnetiske kraft var blot en lille smule anderledes, kunne kulstofatomer ikke eksistere,“ forklarer forskerne John Barrow og Frank Tipler. Og uden kulstof, intet liv. Vægtmæssigt udgør kulstof 20 procent af alle levende organismer.

Den elektromagnetiske krafts styrke i forhold til gravitationskraften har også afgørende betydning. Tidsskriftet New Scientist siger: „Den allermindste forandring i tyngdekraftens og elektromagnetismens indbyrdes styrkeforhold ville forvandle stjerner som Solen til blå kæmper eller røde dværge.“ *

Den svage kernekraft styrer hastigheden af de kernereaktioner der foregår i Solen. „Den er lige præcis så svag at Solens brint brænder med en langsom, men konstant hastighed,“ forklarer fysikeren Freeman Dyson. Der kunne nævnes mange andre eksempler som viser hvordan vores liv afhænger af de fint afbalancerede love og forhold der hersker i universet. Videnskabsskribenten professor Paul Davies har sammenlignet disse love og forhold med de knapper man bruger til at justere et apparat. I den forbindelse har han udtalt: „[Det lader] til at de forskellige knapper må være indstillet med uhyre stor præcision for at der kan eksistere liv i universet.“

Længe før sir Isaac Newton opdagede tyngdeloven, var sådanne faste regler og love omtalt i Bibelen. „Har du kundgjort de regler der styrer himlene, eller fastlagt naturlovene på jorden?“ Sådan gengiver The New English Bible det der siges i Job 38:33. Det var Job selv der blev stillet over for dette spørgsmål. Han blev også stillet over for andre ydmygende spørgsmål som: „Hvor var du da jeg grundlagde jorden?“ og: „Hvem fastsatte dens mål — hvis du ved det?“ — Job 38:4, 5.

[Fodnote]

^ par. 12 Hvis Solen var en blå kæmpe, ville den være for varm til at der kunne være liv på Jorden. Hvis den var en rød dværg, ville her være for koldt.

[Ramme på side 6]

LIVSVIGTIGE GRUNDSTOFFER

Grundstofferne brint, ilt og kulstof udgør omkring 98 procent af atomerne i vort legeme. Dernæst kommer kvælstof, som udgør 1,4 procent. Andre grundstoffer findes i meget små mængder, men er dog livsvigtige.

[Oversigt/diagram på side 6, 7]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Ved redaktionens afslutning havde forskerne kunstigt fremstillet grundstofferne fra nummer 93 til og med nummer 118. Som forventet passer også disse grundstoffer ind i mønsteret i det periodiske system.

[Kildeangivelse]

Kilde: Los Alamos National Laboratory

Grundstoffets navn: hydrogen

Symbol: H

Atomnummer (antal protoner): 1

 Grundstoffets navn: helium

Symbol: He

Atomnummer (antal protoner): 2

Grundstoffets navn: lithium

Symbol: Li

Atomnummer (antal protoner): 3

Grundstoffets navn: beryllium

Symbol: Be

Atomnummer (antal protoner): 4

Grundstoffets navn: bor

Symbol: B

Atomnummer (antal protoner): 5

Grundstoffets navn: carbon

Symbol: C

Atomnummer (antal protoner): 6

Grundstoffets navn: nitrogen

Symbol: N

Atomnummer (antal protoner): 7

Grundstoffets navn: oxygen

Symbol: O

Atomnummer (antal protoner): 8

Grundstoffets navn: fluor

Symbol: F

Atomnummer (antal protoner): 9

Grundstoffets navn: neon

Symbol: Ne

Atomnummer (antal protoner): 10

Grundstoffets navn: natrium

Symbol: Na

Atomnummer (antal protoner): 11

Grundstoffets navn: magnesium

Symbol: Mg

Atomnummer (antal protoner): 12

Grundstoffets navn: aluminium

Symbol: Al

Atomnummer (antal protoner): 13

Grundstoffets navn: silicium

Symbol: Si

Atomnummer (antal protoner): 14

Grundstoffets navn: fosfor

Symbol: P

Atomnummer (antal protoner): 15

Grundstoffets navn: svovl

Symbol: S

Atomnummer (antal protoner): 16

Grundstoffets navn: chlor

Symbol: Cl

Atomnummer (antal protoner): 17

Grundstoffets navn: argon

Symbol: Ar

Atomnummer (antal protoner): 18

Grundstoffets navn: kalium

Symbol: K

Atomnummer (antal protoner): 19

Grundstoffets navn: calcium

Symbol: Ca

Atomnummer (antal protoner): 20

Grundstoffets navn: scandium

Symbol: Sc

Atomnummer (antal protoner): 21

Grundstoffets navn: titan

Symbol: Ti

Atomnummer (antal protoner): 22

Grundstoffets navn: vanadium

Symbol: V

Atomnummer (antal protoner): 23

Grundstoffets navn: chrom

Symbol: Cr

Atomnummer (antal protoner): 24

Grundstoffets navn: mangan

Symbol: Mn

Atomnummer (antal protoner): 25

Grundstoffets navn: jern

Symbol: Fe

Atomnummer (antal protoner): 26

Grundstoffets navn: cobalt

Symbol: Co

Atomnummer (antal protoner): 27

Grundstoffets navn: nikkel

Symbol: Ni

Atomnummer (antal protoner): 28

Grundstoffets navn: kobber

Symbol: Cu

Atomnummer (antal protoner): 29

Grundstoffets navn: zink

Symbol: Zn

Atomnummer (antal protoner): 30

Grundstoffets navn: gallium

Symbol: Ga

Atomnummer (antal protoner): 31

Grundstoffets navn: germanium

Symbol: Ge

Atomnummer (antal protoner): 32

Grundstoffets navn: arsen

Symbol: As

Atomnummer (antal protoner): 33

Grundstoffets navn: selen

Symbol: Se

Atomnummer (antal protoner): 34

Grundstoffets navn: brom

Symbol: Br

Atomnummer (antal protoner): 35

Grundstoffets navn: krypton

Symbol: Kr

Atomnummer (antal protoner): 36

Grundstoffets navn: rubidium

Symbol: Rb

Atomnummer (antal protoner): 37

Grundstoffets navn: strontium

Symbol: Sr

Atomnummer (antal protoner): 38

Grundstoffets navn: yttrium

Symbol: Y

Atomnummer (antal protoner): 39

Grundstoffets navn: zirconium

Symbol: Zr

Atomnummer (antal protoner): 40

Grundstoffets navn: niobium

Symbol: Nb

Atomnummer (antal protoner): 41

Grundstoffets navn: molybdæn

Symbol: Mo

Atomnummer (antal protoner): 42

Grundstoffets navn: technetium

Symbol: Tc

Atomnummer (antal protoner): 43

Grundstoffets navn: ruthenium

Symbol: Ru

Atomnummer (antal protoner): 44

Grundstoffets navn: rhodium

Symbol: Rh

Atomnummer (antal protoner): 45

Grundstoffets navn: palladium

Symbol: Pd

Atomnummer (antal protoner): 46

Grundstoffets navn: sølv

Symbol: Ag

Atomnummer (antal protoner): 47

Grundstoffets navn: cadmium

Symbol: Cd

Atomnummer (antal protoner): 48

Grundstoffets navn: indium

Symbol: In

Atomnummer (antal protoner): 49

Grundstoffets navn: tin

Symbol: Sn

Atomnummer (antal protoner): 50

Grundstoffets navn: antimon

Symbol: Sb

Atomnummer (antal protoner): 51

Grundstoffets navn: tellur

Symbol: Te

Atomnummer (antal protoner): 52

Grundstoffets navn: jod

Symbol: I

Atomnummer (antal protoner): 53

Grundstoffets navn: xenon

Symbol: Xe

Atomnummer (antal protoner): 54

Grundstoffets navn: cæsium

Symbol: Cs

Atomnummer (antal protoner): 55

Grundstoffets navn: barium

Symbol: Ba

Atomnummer (antal protoner): 56

Grundstoffets navn: lanthan

Symbol: La

Atomnummer (antal protoner): 57

Grundstoffets navn: cerium

Symbol: Ce

Atomnummer (antal protoner): 58

Grundstoffets navn: praseodym

Symbol: Pr

Atomnummer (antal protoner): 59

Grundstoffets navn: neodym

Symbol: Nd

Atomnummer (antal protoner): 60

Grundstoffets navn: promethium

Symbol: Pm

Atomnummer (antal protoner): 61

Grundstoffets navn: samarium

Symbol: Sm

Atomnummer (antal protoner): 62

Grundstoffets navn: europium

Symbol: Eu

Atomnummer (antal protoner): 63

Grundstoffets navn: gadolinium

Symbol: Gd

Atomnummer (antal protoner): 64

Grundstoffets navn: terbium

Symbol: Tb

Atomnummer (antal protoner): 65

Grundstoffets navn: dysprosium

Symbol: Dy

Atomnummer (antal protoner): 66

Grundstoffets navn: holmium

Symbol: Ho

Atomnummer (antal protoner): 67

Grundstoffets navn: erbium

Symbol: Er

Atomnummer (antal protoner): 68

Grundstoffets navn: thulium

Symbol: Tm

Atomnummer (antal protoner): 69

Grundstoffets navn: ytterbium

Symbol: Yb

Atomnummer (antal protoner): 70

Grundstoffets navn: lutetium

Symbol: Lu

Atomnummer (antal protoner): 71

Grundstoffets navn: hafnium

Symbol: Hf

Atomnummer (antal protoner): 72

Grundstoffets navn: tantal

Symbol: Ta

Atomnummer (antal protoner): 73

Grundstoffets navn: wolfram

Symbol: W

Atomnummer (antal protoner): 74

Grundstoffets navn: rhenium

Symbol: Re

Atomnummer (antal protoner): 75

Grundstoffets navn: osmium

Symbol: Os

Atomnummer (antal protoner): 76

Grundstoffets navn: iridium

Symbol: Ir

Atomnummer (antal protoner): 77

Grundstoffets navn: platin

Symbol: Pt

Atomnummer (antal protoner): 78

Grundstoffets navn: guld

Symbol: Au

Atomnummer (antal protoner): 79

Grundstoffets navn: kviksølv

Symbol: Hg

Atomnummer (antal protoner): 80

Grundstoffets navn: thallium

Symbol: Tl

Atomnummer (antal protoner): 81

Grundstoffets navn: bly

Symbol: Pb

Atomnummer (antal protoner): 82

Grundstoffets navn: bismuth

Symbol: Bi

Atomnummer (antal protoner): 83

Grundstoffets navn: polonium

Symbol: Po

Atomnummer (antal protoner): 84

Grundstoffets navn: astat

Symbol: At

Atomnummer (antal protoner): 85

Grundstoffets navn: radon

Symbol: Rn

Atomnummer (antal protoner): 86

Grundstoffets navn: francium

Symbol: Fr

Atomnummer (antal protoner): 87

Grundstoffets navn: radium

Symbol: Ra

Atomnummer (antal protoner): 88

Grundstoffets navn: actinium

Symbol: Ac

Atomnummer (antal protoner): 89

Grundstoffets navn: thorium

Symbol: Th

Atomnummer (antal protoner): 90

Grundstoffets navn: protactinium

Symbol: Pa

Atomnummer (antal protoner): 91

Grundstoffets navn: uran

Symbol: U

Atomnummer (antal protoner): 92

Grundstoffets navn: neptunium

Symbol: Np

Atomnummer (antal protoner): 93

Grundstoffets navn: plutonium

Symbol: Pu

Atomnummer (antal protoner): 94

Grundstoffets navn: americium

Symbol: Am

Atomnummer (antal protoner): 95

Grundstoffets navn: curium

Symbol: Cm

Atomnummer (antal protoner): 96

Grundstoffets navn: berkelium

Symbol: Bk

Atomnummer (antal protoner): 97

Grundstoffets navn: californium

Symbol: Cf

Atomnummer (antal protoner): 98

Grundstoffets navn: einsteinium

Symbol: Es

Atomnummer (antal protoner): 99

Grundstoffets navn: fermium

Symbol: Fm

Atomnummer (antal protoner): 100

Grundstoffets navn: mendelevium

Symbol: Md

Atomnummer (antal protoner): 101

Grundstoffets navn: nobelium

Symbol: No

Atomnummer (antal protoner): 102

Grundstoffets navn: lawrencium

Symbol: Lr

Atomnummer (antal protoner): 103

Grundstoffets navn: rutherfordium

Symbol: Rf

Atomnummer (antal protoner): 104

Grundstoffets navn: dubnium

Symbol: Db

Atomnummer (antal protoner): 105

Grundstoffets navn: seaborgium

Symbol: Sg

Atomnummer (antal protoner): 106

Grundstoffets navn: bohrium

Symbol: Bh

Atomnummer (antal protoner): 107

Grundstoffets navn: hassium

Symbol: Hs

Atomnummer (antal protoner): 108

Grundstoffets navn: meitnerium

Symbol: Mt

Atomnummer (antal protoner): 109

110

111

112

114

116

118

[Diagram]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Grundstofferne i det periodiske system afspejler orden og harmoni. Skyldes det tilfældigheder, eller står der en intelligens bag?

Helium atom

Elektron

Proton

Neutron

[Diagram/illustration på side 7]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Hvordan er de fire fysiske kræfter blevet så fint afstemt?

ELEKTROMAGNETISK KRAFT

STÆRK KERNEKRAFT

GRAVITATIONSKRAFT

SVAG KERNEKRAFT

Vandmolekyle

Atomkerne

Blå kæmpe

Rød dværg

Solen