De Tijdspiegel. Jaargang 37

[p. 53]

Natuurkunde.

Iets over de natuur der zoogenaamde enkelvoudige stoffen.

Wanneer wij een blik werpen op het verleden van de natuurwetenschap gedurende de laatste honderd jaren en de uitkomsten beschouwen, die hare studie in dat tijdperk heeft opgeleverd, dan worden wij niet alleen getroffen door de massa der op dit gebied ontdekte feiten en door de talrijke toepassingen, uit die ontdekkingen voor het practische leven voortgevloeid, maar dan verwonderen wij ons niet minder over de snelle ontwikkeling van onze kennis der theoretische gronden, waarop de verklaring dier feiten berust.

Op welk onderdeel der natuurstudie wij ook het oog richten, op het gebied van industrie, wetenschap of kunst, overal merken wij in de tegenwoordige eeuw eene volkomene omwenteling op, en wij vinden telkens mannen, die door scherpzinnige waarnemingen en berekeningen of door nieuwe beschouwingen het hunne hebben bijgedragen tot volmaking van onze kennis der natuurverschijnselen. Doch in weerwil van die tallooze ontdekkingen en nieuwe theorieën is de verklaring der natuurverschijnselen toch niet ingewikkelder geworden. Integendeel: alle groote omwentelingen in de bestaande theorieën hebben ertoe medegewerkt, om die verklaring te vereenvoudigen; hebben ten gevolge gehad, dat er meer eenheid is gekomen in de groote verscheidenheid van meeningen en beschouwingen. Meer en meer wordt er tegenwoordig naar gestreefd, de verschillende verschijnselen met elkaar in verband te brengen en de verklaring tot eenige weinige grondoorzaken terug te voeren.

Niet het minst op het gebied der scheikunde hebben in den loop der tijden vele verschillende theorieën om den voorrang gestreden, en dezen waren dikwijls zoozeer met elkander in tegenspraak, dat men veilig kan beweren, dat de scheikundige wetenschap eigenlijk eene vrucht is van onze eeuw en dat zij tot vóór betrekkelijk korten tijd

[p. 54]

nog in hare kindsheid verkeerde. Eerst in het laatst der vorige eeuw werd, door de gewichtige onderzoekingen van den Franschen scheikundige Lavoisier omtrent de verschijnselen der verbranding, de grondslag gelegd, waarop het gebouw der tegenwoordige scheikunde is opgetrokken en trad ook deze voor het eerst op in de rij der natuurwetenschappen.

Sedert dien tijd heeft deze jeugdige wetenschap zich verbazend snel ontwikkeld. Het aantal der nieuw ontdekte feiten is reeds nu zeer aanzienlijk, en het optreden van nieuwe theorieën tot verklaring dier feiten heeft met die ontdekkingen als het ware gelijken tred gehouden. En hoewel men tegenwoordig meer en meer tracht door te dringen tot de wetten, die de verschijnselen beheerschen, is men toch vooral in de scheikunde nog dikwijls genoodzaakt, zijn steun te zoeken in hypothesen, wanneer men die verschijnselen wil verklaren.

Onder deze beschouwingen op scheikundig gebied bekleedde tot nog toe eene eerste plaats de bekende en reeds overoude theorie, volgens welke alle ons bekende stoffen zijn samengesteld uit een zeker aantal zoogenaamde enkelvoudige stoffen of elementen, d.i. uit lichamen, die onontleedbaar zijn, waaruit men geene andere stoffen meer door ontleding kan afscheiden. Deze theorie vormde tot nog toe den grondslag van elke chemische beschouwing en van elke verklaring der scheikundige verschijnselen.

Terwijl nu in de laatste jaren tal van nieuwe elementen zijn ontdekt en dit getal nog voortdurend vermeerdert, schijnt ook op dit gebied eene omwenteling ophanden te zijn, die ons ook hier weder van de veelheid zal voeren tot éénheid. De in den laatsten tijd verrichte onderzoekingen naar den aard der zoogenaamde elementen schijnen erop te wijzen, dat ook de hypothese van de enkelvoudige stoffen weder zal moeten plaats maken voor eene nieuwe, die eene groote omwenteling zal teweegbrengen in onze tegenwoordige beschouwingen omtrent de natuur der stof, n.l. voor de theorie van de samengestelde natuur der zoogenaamde enkelvoudige stoffen.

Welke waren de oudere denkbeelden omtrent den aard der elementen? Hoe is men tot de hypothese van hunne samengestelde natuur gekomen? In hoeverre pleiten bekende feiten voor de waarschijnlijkheid der hypothese? Het antwoord op deze vragen moge gegeven worden door het ontwerpen van eene schets der onderzoekingen, die men vooral in den laatsten tijd omtrent dit onderwerp heeft gedaan.

Beginnen wij reeds dadelijk met de opmerking, dat het begrip van element of enkelvoudige stof van zeer betrekkelijken aard is en geheel bepaald wordt door de meerdere of mindere volmaaktheid van de middelen, waardoor wij scheikundige ontledingen kunnen tot stand brengen. Terwijl de wijsgeeren der oudheid, in navolging van Aristoteles, het bestaan van slechts vier elementen aannamen (vuur, lucht, water en aarde), uit wier eigenschappen men de toen bekende verschijnselen zoo

[p. 55]

goed mogelijk trachtte te verklaren, werd later, toen men over betere hulpmiddelen tot ontleding kon beschikken, aangetoond, dat geene van de genoemde stoffen op den naam van element aanspraak kon maken. Men leerde toen achtereenvolgens een zestigtal stoffen kennen, die men tot in den jongsten tijd als onontleedbaar beschouwde, omdat zij door geen der ons ten dienste staande middelen in andere, eenvoudiger bestanddeelen kunnen worden gesplitst.

Vóórdat men echter zoover was gekomen, verliep een geruime tijd, want de beschouwing van Aristoteles bleef gedurende tal van eeuwen de eenige poging, die werd aangewend, om voor de waargenomen scheikundige verschijnselen eene theoretische verklaring te vinden, en zelfs zoo weinig was de kennis der scheikunde nog in het laatst der vorige eeuw gevorderd, dat men toen nog de lucht als een element beschouwde.

Wel is waar had men reeds lang vóór dien tijd geweten, dat de aarde geene enkelvoudige stof is, maar dat zij integendeel verschillende metalen en gesteenten in haren schoot herbergt; men had ook werkelijk reeds vele metalen uit de ertsen leeren afscheiden en hunne eigenschappen leeren kennen, maar omtrent de gronden, waarop die afscheiding berust, vormde men zich de meest duistere voorstellingen, evenals omtrent de natuur der metalen zelf.

Zoo meende men b.v., dat de edele metalen, zooals goud, zilver, enz., slechts bijzondere toestanden waren van de niet-edele; dat b.v. zilver niets anders was dan veredeld kwik; dat goud moest beschouwd worden als veredeld koper, enz., en dat de niet-edele metalen in de edele konden worden omgezet, dat zij veredeld konden worden. Dit denkbeeld was eigenlijk een gevolg van de reeds vier eeuwen vóór onze jaartelling opgestelde leer van Aristoteles.

Deze wijsgeer beschouwde al het stoffelijke als bestaande uit één en dezelfde grondstof, die, op zichzelf zonder bepaalden vorm en eigenschappen, echter door met verschillende eigenschappen bedeeld te worden, in verschillende toestanden kan voorkomen, die dan de onontleedbare bestanddeelen der lichamen, de elementen, voorstellen. Daar men zich nu vier grondeigenschappen der stof kan denken, n.l.: droogte, warmte, vochtigheid, koude, en een lichaam altijd twee van deze eigenschappen moet -, maar er nimmer meer dan twee kan bezitten, ontstaan dus vier wijzigingen van de grondstof, die elk op zichzelf onontleedbaar zijn, n.l.:

warm en vochtig: lucht; vochtig en koud: water;

koud en droog: aarde; droog en warm: vuur.

Deze vier elementen stellen dus allen dezelfde grondstof voor, maar in verschillende toestanden, bedeeld met verschillende eigenschappen. En daar men nu de eigenschappen van het eene element kon overbrengen op het andere, zoo kon men dus ook de genoemde elementen in elkander omzetten. Onttrekt men b.v. aan de aarde de

[p. 56]

eigenschap der droogte en stelt daarvoor de vochtigheid in de plaats, dan ontstaat water; ontneemt men aan dit laatste de eigenschap der koude en voegt er warmte aan toe, dan ontstaat lucht (waterdamp), enz. En zoo ontstond als vanzelf in lateren tijd, toen men de metalen leerde kennen, de meening, dat men ook dezen in elkander zou kunnen veranderen, daar zij toch uit de vier elementen moesten zijn samengesteld.

In de middeleeuwen, vooral in den tijd der zoogenaamde alchimie, toen de scheikunde nog slechts een onderdeel der geneeskunde uitmaakte en zij zich hoofdzakelijk met de bereiding van geneesmiddelen bezighield, kwam men op het denkbeeld, dat de niet-edele metalen slechts een bijzondere, ziekelijke toestand zouden zijn van de edele. De verandering van de onedele metalen in goud moest, naar men zich voorstelde, kunnen plaats hebben door een geheimzinnig middel, dat echter niet slechts een geneesmiddel zou zijn voor de zieken metalen, maar ook in staat zou zijn, om den mensch van zijne ziekten te genezen en te verjongen, om hem rijkdom, gezondheid en jeugd te geven.

Het zoeken van dit universeel geneesmiddel, van deze geheimzinnige stof, die uit den zoogenaamden ‘steen der wijzen’ zou kunnen bereid worden, is eeuwenlang het eenig doel geweest van het scheikundig onderzoek. De geleerdste mannen hebben zich aan de oplossing van die vraag gewijd, groote schatten en soms de beste jaren huns levens opgeofferd, om dien ‘steen der wijzen’ te zoeken.

Was de te zoeken stof een geheimzinnig iets, niet minder was dit het geval met de wijze, waarop de proeven genomen werden, de plaatsen, waar dat geschiedde, en de personen, die er zich mede bezighielden. Vreemdsoortige toestellen, kolossale fornuizen, die zich bevonden in donkere, onderaardsche gewelven, dienden den alchimist, in gezelschap van opgezette dieren, geraamten en bestoven folianten, om de onderzoekingen te doen, die moesten leiden tot de ontdekking van het kostbare middel, dat de onedele metalen in goud zou veranderen. Eeuwenlang werd dit onderzoek voortgezet, zonder dat het doel werd bereikt, zonder dat men zelfs de oplossing van het vraagstuk maar eenigszins nader kwam. Eerst in het laatst der vorige eeuw traden door de ontdekkingen van Lavoisier voor het eerst meer heldere denkbeelden op aangaande scheikundige verschijnselen.

Deze geleerde toonde voor het eerst aan, dat de lucht geen element is, maar uit verschillende bestanddeelen bestaat, en dat bij de verbranding de metalen zwaarder worden, omdat zij zich dan met de zuurstof uit de lucht verbinden. Het verschil tusschen de edele en onedele metalen bleek nu slechts hierin te bestaan, dat de eerste zich niet of althans minder gemakkelijk dan de onedele met de zuurstof der lucht verbinden, doch men vond nu, dat zij overigens geheel verschillende stoffen zijn. Men moest dus de denkbeelden en verwachtingen der alchimisten als niet voor verwezenlijking vatbaar beschou-

[p. 57]

wen; zij hadden, naar men nu meende, getracht, het onmogelijke te bereiken; ja, zelfs werden zij nu meestal als bedriegers en kwakzalvers gebrandmerkt. Toch is hun denken en werken niet geheel tevergeefs geweest. Hoewel het eigenlijke doel van hun streven niet werd bereikt en velen onder hen door minder edele bedoelingen en door gouddorst werden gedreven, zoo waren er toch ook mannen onder, die de alchimie beoefenden uit ware liefde tot de wetenschap, en vooral dezen waren het, die ons vele nieuwe stoffen leerden kennen en de wetenschap verrijkten met vele bereidings- en zuiveringsmethoden, waarvan er nog zelfs tegenwoordig in gebruik zijn gebleven.

De gevolgen van de door Lavoisier ontdekte feiten waren voor de wetenschap van het hoogste belang. Men volgde nu eene geheel andere, meer rationeele wijze van onderzoek, en de ontdekkingen op scheikundig gebied volgden elkander nu buitengewoon snel op. Spoedig knoopte men daaraan ook weer theoretische beschouwingen vast, en het was in dit opzicht vooral Dalton, die door zijne hypothese der atomen de eerste gegevens der scheikundige wetenschap tot eene grootere volmaking bracht. Dalton beschouwde alle stoffen als bestaande uit eene vereeniging van moleculen. Elk molecule zou weder bestaan uit twee of meer atomen, die de kleinst mogelijke deeltjes voorstellen, welke van een element kunnen bestaan. Elk atoom van een element heeft een bepaald gewicht, en dit is voor hetzelfde element steeds gelijk. Dit gewicht laat zich echter niet bepalen, daar het niet mogelijk is, de atomen af te zonderen, maar men kan wel de verhouding berekenen tusschen de gewichten der atomen van verschillende elementen. Zoo vond men o.a., dat, als het gewicht van een atoom waterstof gelijk 1 wordt gesteld, dat van een atoom zuurstof 16 moet bedragen, en men zegt dus, dat het atoomgewicht van zuurstof 16 is.

Door voortgezette proefnemingen leerde men nu achtereenvolgens de verschillende elementen kennen, waarvan het aantal weldra tot een zestigtal klom. Tot in den jongsten tijd is het aantal der bekende elementen stationnair gebleven. In de laatste jaren heeft men echter weer vele nieuwe elementen ontdekt en dat wel volgens eene geheel nieuwe methode, die sedert den betrekkelijk korten tijd van haar bestaan reeds belangrijke uitkomsten heeft opgeleverd, n.l. door de zoogenaamde spectraalanalyse of spectroscopie. Het beginsel, waarop deze scherpzinnig uitgedachte en toegepaste methode berust, is zeer eenvoudig.

Ieder onzer lezers weet, dat het zonlicht, als het door een glazen prisma gegaan is, eene opvolgende reeks van prachtige kleuren te aanschouwen geeft, als men achter het prisma een scherm, b.v. een stuk papier, plaatst, om het licht op te vangen. Deze kleuren ontstaan door de ontleding van het witte zonlicht door het lichtbrekende prisma en zijn dezelfden als die, welke ons de regenboog vertoont, terwijl zij ook

[p. 58]

in dezelfde volgorde als in den regenboog voorkomen, n.l. rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Men geeft aan deze lichtstreep, aan dit kleurenbeeld, in wetenschappelijke taal den naam van spectrum. Niet alleen de zon echter geeft ons een spectrum; het ontstaat ook bij alle andere lichtgevende stoffen, zooals gaslicht, kaarslicht, electrisch licht, gloeiende metalen, enz., wanneer de lichtstralen, die van eene dezer lichtbronnen zijn uitgegaan, door een prisma worden gebroken. Laat men b.v. in een donker vertrek het licht van een gloeienden platinadraad op een verticaal prisma vallen door eene fijne, loodrechte spleet in een scherm, dat tusschen den draad en het prisma is geplaatst, dan zal men achter het prisma een duidelijk spectrum, dat de verschillende kleuren als opvolgende verticale banden vertoont, kunnen waarnemen.

Niet alle lichtgevende stoffen echter geven dezelfde soort van spectrum. Het bovenbedoelde, dat uit eene onafgebrokene reeks van onmerkbaar in elkander overgaande kleuren bestaat, wordt slechts gevormd door gloeiende vaste stoffen, zooals een platinadraad, de zon, de koolspitsen van het electrisch licht, enz. Deze lichamen geven een zoogenaamd continu spectrum, d.i. een zoodanig, waarin geene der bovengenoemde kleuren ontbreekt. Neemt men nu het spectrum waar van gloeiende gassen, dan ziet men niet die onafgebroken reeks van kleuren, dus geen continueerend spectrum, maar slechts enkele gekleurde strepen, door donkere tusschenruimten van elkander gescheiden, welke strepen ongeveer zoo breed zijn als de spleet, waardoor het licht gaat, en bij verticalen stand van het prisma insgelijks verticaal geplaatst zijn.

Zeer duidelijk zijn deze heldere, gekleurde strepen vooral te zien bij vele metalen, als men dezen in eene vlam, die eene hooge temperatuur heeft, in dampvorm doet overgaan. Brengt men b.v. in eene oxyhydrogeenvlam (d.i. eene zuurstof-waterstofvlam, die zeer heet is, maar zelf weinig licht geeft) een weinig natrium, dan zal men op het scherm achter het prisma eene heldere, gele streep waarnemen op eene bepaalde plaats van het spectrum, n l. daar, waar het zonnespectrum insgelijks de gele kleur vertoont.

Van bijzonder gewicht is het feit, dat deze strepen voor één en hetzelfde metaal zich steeds nauwkeurig op dezelfde plaats van het spectrum voordoen, hoe dit ook wordt verkregen en onverschillig, of het metaal vrij of in verbinding met andere elementen voorkomt. Brengen wij b.v. in de vlam een weinig keukenzout (eene verbinding van natrium met het element chloor), dan vertoont zich weer dezelfde gele streep nauwkeurig op dezelfde plaats, als toen wij het natrium als metaal in de vlam hadden gebracht. Daar nu elk metaal bij voldoende warmtegraden in gasvormig gloeienden toestand geraakt en een spectrum, uit strepen bestaande, voortbrengt, en deze strepen steeds dezelfden zijn voor hetzelfde metaal, terwijl een ander metaal weer

[p. 59]

andere strepen levert, is het duidelijk, dat men, door de plaats van die strepen in het spectrum te onderzoeken, kan nagaan, welk metaal in eene gegevene verbinding voorkomt. Wij hebben daarin eene methode van onderzoek, de zoogenaamde spectraalanalyse, verkregen, die aan groote eenvoudigheid buitengewone nauwkeurigheid en gevoeligheid paart.

Van de gevoeligheid der spectraalanalyse kunnen wij ons een denkbeeld vormen o.a. voor het metaal natrium door het volgende voorbeeld. Verdeelen wij een kilogram keukenzout in één millioen gelijke deeltjes, dan stelt elk van die deeltjes één milligram zout voor, een gewicht, dat slechts door de gevoeligste balansen kan worden bepaald. Men denke zich nu zulk een milligram keukenzout nog eens verdeeld in 3 millioen gelijke deeltjes! Wij krijgen dan een stofdeeltje, zóó klein en zóó fijn, dat wij ons geene voorstelling daarvan kunnen maken. En toch is zulk eene a.h.w. oneindig kleine hoeveelheid keukenzout nog voldoende, om de gele natriumstreep in het spectrum duidelijk te vertoonen.

Het is dus niet te verwonderen, dat door deze scherpe onderzoekingsmethode spoedig nieuwe elementen ontdekt werden, wier bestaan men tot nog toe over het hoofd had gezien wegens de geringe hoeveelheden, die daarvan in de natuur voorkomen. Bij het onderzoek van het spectrum van sommige stoffen vond men daarin strepen, die vóór dien tijd nog niet waren gezien bij eenig bekend element, en men besloot daaruit zeer natuurlijk, dat die nieuw ontdekte strepen behoorden aan een element, dat nog niet bekend was. Bij het toepassen van verbeterde scheidingsmethoden werd dan ook het element, waarvan het bestaan door de spectraalanalyse was bewezen, in natura uit de verbinding afgescheiden. In 1857 werd door de Heidelberger Hoogleeraren Bunsen en Kirchhoff voor het eerst aangetoond, dat elk element een eigen spectrum bezit, en reeds in 1860 werden door die geleerden twee nieuwe metalen ontdekt, terwijl anderen later met nieuwe ontdekkingen volgden. Nog vóór weinige jaren merkte een bekend Fransch scheikundige en spectroscopist, Lecocq de Boisbaudran, bij het onderzoek van een zeker zinkerts in het spectrum strepen op, die vóór dien tijd nog niet waren waargenomen. Kort daarop heeft die geleerde dan ook werkelijk een nieuw metaal uit dat erts afgescheiden en het ter eere van zijn vaderland Gallium genoemd. Verder zijn in 1878 nog andere nieuwe metalen ontdekt, zoodat het aantal bekende elementen nu reeds bijna 70 bedraagt.

Dezelfde schoone en nauwkeurige methode, die hier in het kort beschreven is, geeft een der middelen aan de hand, waardoor men in den laatsten tijd tot de kennis van de natuur der elementen tracht door te dringen. Met het bewijs, dat de meesten van de tot nog toe door ons als enkelvoudig beschouwde lichamen niets anders zijn dan samengestelde stoffen, houdt zich een deel der tegenwoordige scheikun-

[p. 60]

digen bezig en daaronder eenigen van grooten naam en die met recht veel gezag genieten bij de mannen der wetenschap. Onder hen, die dit onderwerp tot veld van hunne jongste onderzoekingen hebben gekozen, behooren wij vooral te noemen den onvermoeiden en uitstekenden Engelschen spectroscopist Lockyer.

Zijne onderzoekingen hebben tot het vermoeden geleid, dat de elementen werkelijk slechts bestaan uit eene vereeniging van eenige weinige primitieve grondstoffen en dat waarschijnlijk de tijd niet ver meer af is, dat men zal kunnen bewijzen, dat goud en koper, zilver en lood slechts verbindingen zijn van dezelfde grondstoffen, maar dat de warmtegraden, die men tot nog toe heeft kunnen bereiken, niet voldoende zijn, om de ontleding van die zoogenaamde elementen in de samenstellende stoffen te bewerken. Het is zelfs niet onwaarschijnlijk, dat men, indien eenmaal hoogere temperaturen dan de tot nu toe verkregene worden bereikt, tot die ontleding zal kunnen komen en zelfs de verschillende metalen in elkander zal kunnen omzetten, zooals de alchimisten dat wilden. De daartoe noodige hitte kunnen wij echter vooralsnog niet voortbrengen, en de genoemde onderzoekers hebben de gronden voor hunne hypothese dan ook niet afgeleid uit aardsche verschijnselen. Integendeel: de eerste gegevens voor de hypothese zijn tot ons gekomen van het hemelgewelf, en het is merkwaardig, dat van uit de sterrenwereld, die op zoo ontzaglijken afstand van onze aarde is verwijderd, de grondwaarheden aangaande hare samenstelling ons moeten bereiken en dat aan den hemel de bewijzen te vinden zijn voor theorieën, die onze begrippen omtrent de natuur der aardsche stoffen volkomen zullen wijzigen.

Inderdaad, niettegenstaande den afstand van millioenen mijlen, die onze aarde van zon en sterren scheidt, kunnen wij toch met bijna mathematische zekerheid besluiten trekken aangaande de scheikundige samenstelling van die hemellichamen. En men is deze uitkomst ook weder verschuldigd aan de spectraalanalyse.

Wanneer men het zonlicht door eene smalle spleet op een glazen prisma laat vallen en het gevormde zonnespectrum nauwkeuriger onderzoekt, dan vindt men, dat het op verschillende plaatsen verticale, donkere strepen of lijnen vertoont, die eene bepaalde en onveranderlijke plaats in het spectrum innemen. Het verschijnsel zelf werd reeds in het begin van de tegenwoordige eeuw door Fraunhofer onderzocht, maar de beteekenis ervan leerde ons ook weder Kirchhoff kennen. Hij toonde aan, dat men hetzelfde verschijnsel kan teweegbrengen door middel van eene aardsche lichtbron, b.v. kalklicht. Vangen wij van dit licht een spectrum op, dan blijkt het continueerend te zijn, als afkomstig van een gloeiend vast lichaam. Een gloeiend gas daarentegen geeft slechts één of meer gekleurde, afzonderlijke strepen als spectrum; natriumdamp b.v. één zeer heldere, gele streep. Plaatsen wij nu de gele natriumvlam vóór het witte kalklicht, zoodat dit laatste eerst

[p. 61]

door de natriumvlam moet gaan, vóórdat het op het prisma valt, dan zien wij in het spectrum van het kalklicht de streep van het natrium, doch nu niet als eene heldere, gele lijn, maar als eene donkere streep en wel nauwkeurig op dezelfde plaats als in het natrium-spectrum de gele streep. De gele natriumvlam heeft dus van het witte kalklicht dat gedeelte opgeslorpt, dat zijzelf uitstraalt. Evenzoo werken andere elementen; wanneer zij in gloeiend gasvormigen toestand verkeeren en wit licht doorlaten, dan vertoont het spectrum van dit licht donkere strepen juist op dezelfde plaatsen, waar die elementen op zichzelf heldere, gekleurde strepen zouden geven

Daar men nu in het zonnespectrum donkere strepen aantreft, die zich juist bevinden op dezelfde plaatsen van het spectrum als de strepen van ons bekende aardsche elementen, heeft men daaruit de natuurlijke gevolgtrekking afgeleid, dat, terwijl de zon als gloeiend vast lichaam een continu spectrum zou moeten geven, de donkere strepen het bewijs leveren, dat om de gloeiende kern heen eene zon-atmosfeer van gloeiende gassen moet aanwezig zijn. Door de plaats der donkere strepen (zoogenaamde Fraunhofer'sche strepen) te bepalen en te vergelijken met die van onze aardsche elementen, heeft men de aanwezigheid van velen dier elementen in de zon-atmosfeer kunnen aantoonen. En toen nu de wetenschap der spectroscopie eenmaal zoover was gevorderd, bediende men zich ook spoedig van hare resultaten, om te bepalen, welke elementen ook op de overige hemellichamen aanwezig zijn, en men heeft op die wijze gevonden, dat verschillende van onze aardsche elementen aldaar vertegenwoordigd zijn.

Het zal den lezer wellicht zeer gewaagd schijnen, om uit eene schijnbaar zoo toevallige overeenkomst eene zoo stoute gevolgtrekking af te leiden, en men zal misschien de tegenwerping maken, dat eene zoodanige hypothese, die men volstrekt niet aan de werkelijkheid kan toetsen, slechts op zeer losse gronden steunt. En toch is dat geenszins het geval; de waarschijnlijkheid is in dit geval zóó groot geworden, dat zij het karakter krijgt van mathematische zekerheid. De feiten, die voor de boven uiteengezette beschouwing pleiten, zijn zoo talrijk; men heeft zoo verbazend veel onderzoekingen gedaan, die steeds uitkomsten in denzelfden zin hebben opgeleverd, dat aan een spel van het toeval niet meer te denken valt. Een enkel voorbeeld moge voldoende zijn, om dit te bewijzen. Door de uiterst nauwkeurige onderzoekingen van Kirchhoff is gebleken, dat o.a. voor het metaal ijzer meer dan 60 strepen juist op dezelfde plaats van het spectrum vallen als even zoovele donkere strepen in het zonnespectrum. Passen wij op dit geval de waarschijnlijkheidsrekening toe, dan verhoudt zich de kans, dat dit samenvallen louter toeval is, tot de kans, dat de donkere lijnen in het zonnespectrum werkelijk van ijzer afkomstig zijn, als 1 tot 2⁶⁰, d.i. als 1 tot ruim 1 150000 000000 000000 of: als 1 tot

[p. 62]

ruim een trillioen, eene kans dus, die wij veilig met zekerheid gelijk kunnen stellen.

Met deze gegevens en middelen tot onderzoek toegerust, onderzocht nu Lockyer de spectra van verschillende sterren, en hij trad in den jongsten tijd met gewichtige gevolgtrekkingen uit zijne onderzoekingen op. Zijne waarnemingen hadden met groote nauwkeurigheid plaats; vier jaren lang heeft deze geleerde zich beziggehouden met het onderzoek van het zonnespectrum en daarvoor duizenden waarnemingen gedaan en er talrijke photographieën van vervaardigd. Verder zijn de teekeningen op zóó groote schaal door hem gemaakt, dat de afbeelding van het geheele zonnespectrum eene lengte zou hebben van ruim honderd meters.

Toen Lockyer nu, na zulk eene hooge mate van nauwkeurigheid in zijne waarnemingen verkregen te hebben, de spectra der verschillende sterren met elkander vergeleek, kwam hij tot de merkwaardige ontdekking, dat men bij sommige hemellichamen strepen verkrijgt van veel meer verschillende elementen dan bij anderen; dat wel is waar eenige strepen van elementen aan alle sterren gemeen zijn en dus aanwijzen, dat die elementen op al de onderzochte sterren voorkomen, maar overigens bij sommige sterren vele strepen gemist worden, die bij anderen wel gevonden worden. En nog van meer gewicht wordt deze ontdekking door het verschijnsel, dat Lockyer insgelijks waarnam, n.l. dat men des te minder strepen van verschillende elementen vindt, naarmate de onderzochte ster onder die van grootere hitte moet gerangschikt worden. Gaat men dus uit van eene ster, die in het spectrum strepen van vele verschillende elementen levert, en onderzoekt men nu telkens sterren van hoogere temperatuur, dan verdwijnen de verschillende strepen meer en meer, het spectrum wordt voortdurend eenvoudiger en er blijven bij de heetste sterren slechts strepen van zeer weinig elementen over. Lockyer komt dus tot de onderstelling, dat door de hitte der sterren eene ontleding der door ons als elementen beschouwde lichamen heeft plaats gehad, waardoor dezen tot eenige weinige stoffen, oerstoffen als 't ware, zijn teruggebracht. In de minder heete sterren zouden dan door de lagere temperatuur, die daar heerscht, deze oerstoffen zich weer op velerlei wijze met elkander tot verschillende verbindingen vereenigen, die wij als elementen beschouwen. Dat door hitte ontleding kan plaats hebben en bij afkoeling de gevormde producten zich weer kunnen vereenigen, is een verschijnsel, dat in de scheikunde zeer dikwijls voorkomt en bekend is onder den naam van dissociatie. Deze dissociatie zou dus ook aan den hemel plaats hebben. Van de heetste sterren, b.v. Sirius, is het spectrum uiterst eenvoudig en schijnt de atmosfeer slechts eenige weinige elementen, vooral waterstof en calcium, te bevatten. Bij eene tweede, minder heete groep van hemellichamen, waartoe b.v. onze zon behoort, zijn de strepen van veel meer verschillende elementen in het spectrum aan-

[p. 63]

wezig en de waterstofstrepen zijn hier veel zwakker; bij nog koudere sterren zijn de spectra nog veel rijker aan strepen en komen ook reeds spectra van verbindingen voor. Eindelijk zijn er nog hemellichamen, zooals de aarde, wier atmosfeer in het geheel geene vrije waterstof meer bevat, even min vrije metalen, maar alleen verbindingen en niet-metalen. Er bestaat derhalve een regelmatige overgang in de spectra van de koudere tot de heetere hemellichamen.

Het is dus mogelijk, dat door de verbazende warmtegraden der hemellichamen ontleding plaats heeft van stoffen, die wij tot nog toe als hoogst enkelvoudig beschouwden, omdat de hoogste temperatuur, die wij kunnen voortbrengen, niet voldoende is, om die ontleding te bewerken. Dat wij daartoe ook eenmaal zullen kunnen komen, is niet geheel onwaarschijnlijk; althans Lockyer heeft reeds, door sommige aardsche elementen tot zeer hooge temperaturen te verhitten, in de spectra daarvan eene dergelijke dissociatie waargenomen als bij de sterren.

Het denkbeeld van de samengestelde natuur der zoogenaamde elementen is overigens niet nieuw; slechts waren tot nog toe geene verschijnselen bekend, die het zouden kunnen bewijzen. Reeds in het jaar 1815 verkondigde Prout de meening, dat alle elementen zouden zijn samengesteld uit één en dezelfde oerstof, n.l. uit waterstof. De atomen van alle elementen zouden uit eene vereeniging van waterstofatomen bestaan. Ware dit echter het geval, dan zouden de atoomgewichten van alle elementen geheele veelvouden moeten zijn van het atoomgewicht voor waterstof. Dit nu is wel voor vele elementen bijna, maar voor slechts enkelen volkomen het geval, zoodat de theorie van Prout, volgens welke de oerstof waterstof zoude zijn, niet als bewezen kan worden aangenomen.

Toch valt het niet te ontkennen, en dit is van gewicht in verband met de jongste onderzoekingen van Lockyer, dat er eene nauwe betrekking bestaat tusschen de atoomgewichten van vele elementen, eene betrekking, die niet geheel toevallig kan zijn. Zoo heeft men gevonden, dat de atoomgewichten van vele elementen, die in eigenschappen zeer veel overeenkomen, een gelijk verschil in grootte aanwijzen. Ook zijn er vele elementen, wier atoomgewichten bijna of volkomen aan elkander gelijk zijn, en dit wordt weder vooral waargenomen bij elementen, die tot dezelfde groep behooren. Het is zeer waarschijnlijk, dat deze regelmatigheden wijzen op eene zekere overeenkomst in de inwendige samenstelling der atomen van die elementen.

Men zal ons vragen: is het mogelijk, dat stoffen, die uit dezelfde oerstof bestaan, zoozeer in uiterlijk en eigenschappen kunnen verschillen als b.v. goud, ijzer, koper, kool, waterstof, enz.?

Dit is inderdaad mogelijk en, bij eenige bekendheid met scheikundige verschijnselen, heeft het zelfs niets bevreemdends. Wij kunnen ons dit verklaren door hetgeen waargenomen wordt bij sommige schei-

[p. 64]

kundige verbindingen. Tot vóór korten tijd meende men, dat lichamen, die dezelfde elementen in dezelfde gewichtsverhouding bevatten, volkomen dezelfden moesten zijn; de tegenwoordige scheikunde heeft echter aangetoond, dat er stoffen zijn, die nauwkeurig evenveel van dezelfde elementen bevatten en toch in eigenschappen zeer kunnen verschillen. Hoe groot is b.v. niet het verschil tusschen het azijnzuur en de druivensuiker! En toch bevatten beide verbindingen op 100 gewichtsdeelen juist evenveel van dezelfde elementen, n.l. 40 deelen koolstof, 6,6 deelen waterstof en 53,3 deelen zuurstof. Dergelijke voorbeelden zijn in de organische scheikunde niet zeldzaam. Men verklaart het verschijnsel door aan te nemen, dat in de moleculen van die stoffen dezelfde atomen wel in dezelfde verhouding voorkomen, maar dat die atomen in rangschikking, soms ook in aantal, verschillen en daardoor het verschil in eigenschappen tusschen de verbindingen wordt teweeggebracht.

Hetzelfde kunnen wij echter aannemen voor de door ons tot nog toe als enkelvoudig beschouwde stoffen. Het is mogelijk, dat b.v. ook koper en goud bestaan uit moleculen, die vereenigingen zijn van atomen van één gemeenschappelijke oerstof; dat die atomen echter in een molecule koper en een molecule goud verschillen in aantal en rangschikking.

De mogelijkheid van deze onderstelling springt nog meer in het oog, als wij bedenken, dat er ook elementen bekend zijn, die scheikundig volkomen dezelfden zijnde en toch in uiterlijk en eigenschappen bijna volstrekt niet op elkaar gelijken. Voorbeelden daarvan vinden wij o.a. in den gelen en den rooden phosphorus; de eerste een zwaar vergift, geel van kleur, kristalliseerend, bij de minste wrijving ontbrandend; de laatste daarentegen onschadelijk, rood van kleur, niet kristalliseerend en zeer moeilijk ontbrandend. Toch kan men den gelen door eenvoudige verhitting in den rooden veranderen en omgekeerd. Als een tweede voorbeeld wijzen wij nog op de drie toestanden van het element koolstof, n.l.: houtskool, potlood en diamant. Zij bestaan uit dezelfde stof en toch, hoezeer verschillen zij van elkander in uiterlijk, kleur, hardheid, soortelijk gewicht, doorschijnendheid en lichtbrekend vermogen! Inderdaad is het verschil in eigenschappen tusschen twee verschillende metalen dikwijls veel minder groot dan tusschen houtskool en diamant.

Nemen wij al deze feiten in aanmerking, dan kan het ons niet onmogelijk toeschijnen, dat ook de metalen en de overige elementen slechts gewijzigde toestanden zijn van dezelfde stof, en kan ook de mogelijkheid niet worden ontkend van de omzetting der verschillende elementen in elkander. Zeker zal dit eerst in eene ver verwijderde toekomst kunnen plaats hebben en zullen nog vele onderzoekingen moeten verricht worden, vóórdat deze uitkomst zal worden verkregen; maar de eerste schrede daartoe is gedaan, nu de scherpzinnige waar-

[p. 65]

nemingen van Lockyer de mogelijkheid van eene dergelijke omzetting hebben aangetoond.

En zoo zal dan wellicht, indien de denkbeelden van Lockyer worden bevestigd, na verloop van zoovele eeuwen en na zoo tallooze onderzoekingen toch nog blijken, dat de oude alchimisten geene herschenschim najoegen, maar dat hun lievelingsdenkbeeld: omzetting der verschillende metalen in elkander, toch voor verwezenlijking vatbaar is, zij het dan ook in anderen zin, dan door hen werd bedoeld.

Zutfen.

Dr. a.j.c. snijders.