Grundämnenas Upptäckt

Home , Carl Axel Arrhenius

Grundämnenas upptäckt Grundämnenas upptäckt Exkursioner till Ytterby och Utö 4-5 april 4 april Buss 670: Tekniska högskolan 09:20  Engarn09:54 Buss 682: Engarn 10:05  Ytterby 10:08 10:30 – 11:30 Ytterby gruva Buss 682: Ytterby 12:03  Engarn 12:07 Buss 670: Engarn 12:09  Tekniska högskolan 12:44 Buss 4: Östra station 12:54  S:t Eriksplan 13:04 13:05 – 14:00 Lunch 14:00 – 16:00 Birkastan, Sabbatsberg och Stockholmsåsen 16:00 Avslutning vid Odenplan 5 april Tåg 43: Stockholm City 09:16  Västerhaninge station 09:42 Buss 846: Västerhaninge station 10:02  Årstra brygga 10:16 Färje 2123: Årsta brygga 10:20  Gruvbryggan (Utö) 11:15 11:15 – 14:15 Rävstavik och Utö gruvor (matsäck) Färje 2126: Gruvbryggan (Utö) 14:35  Årsta brygga 15:30 Buss 846: Årstra brygga 15:38  Västerhaninge station 15:52 Tåg 43: Västerhaninge station 15:56  Stockholm City 16:29 Yttrium från Ytterby och litium från Utö – del 1 En topografisk karta Stockholm vid 1200-talets slut

Source: Lars Stenudd Rörstrands tegelbruk

Kulturen (1989) Rörstrands tegelbruk Vädersolstavlan Stockholm 1535

Målning av Jacob Elbfas Vädersolstavlan, Stockholm 1535

Målning av Jacob Elbfas Lera från Sabbatsberg

Målning av Josabeth Sjöberg (1856) Lergroperna idag Sand från Brunkebergsåsen

Målning av Johan Fredrik Martin (1755-1816) Kalksten från Stockholms skärgård Rörstrands slott 1662

Credit: Erik Dahlberg 1702

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se Stockholm i 1733

Bild: Petrus Tillaeus Stockholm i 1733

Bild: Petrus Tillaeus Rörstrands porslinsfabrik 1726 – 1926

Målning av Eric Hallström 1733

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se 1755

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se 1805

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se 1855

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se 1885

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se 1899

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se 1930

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se Idag

Karta från www.stockholmskallan.stockholm.se Rörstrands slott idag Rörstrands slott idag Rörstrands porslinsfabrik idag Rörstrands porslinsfabrik idag

Bild: Holger Ellgaard Rörstrands porslinsfabrik idag Fajans / Faience - 1740

Source: Rörstrands museum Sand från Brunkebergsåsen

Bilder: Lennart af Petersens (1961) och Herbert Lindgren (1962) Flintgods / Flintware - 1830

Source: Rörstrands museum Fältspat från Ytterby Ytterbygruva från 1600-talet till 1930-talet • I Ytterby bröts kvarts redan på 1600-talet för järnbruken i norra Uppland. • Brytningen av fältspat för porslins och glasindustrin tog sin början i slutet av 1700-talet. Den brutna malmen forslades ner till Ytterby brygga och skeppades därifrån bl. a. till Rörstrands och Gustavsbergs Porslinsfabriker. • Brytningen pågick till år 1933 då gruvdriften upphörde. • det 170-meter-lodräta gruvschaktet är ca 170 meter djupt. • Under kriget användes schaktet som lager för bränsle. • Nu pågår sanneringen.

Text av Vaxholms Hembygdsförening. Bilder av H. Svensson och H. Ljung. Gadolinit och biotit, Ytterbygruva 1788: Bengt Reinhold Geijer, Carl Axel Arrhenius och Johan Gadolin Gadolinit

Bengt Reinhold Geijer Carl Axel Arrhenius Johan Gadolin Rörstrands porslinsfabrik Geolog Åbo akademi

Bilder: S. Hoffmeister, J. Cardon 1794: Johan Gadolin En okänd oxid 1794: Johan Gadolin En okänd oxid 1794: Johan Gadolin En okänd oxid 1797: Anders Gustaf Ekeberg Yttriumoxid Anders Gustaf Ekeberg Uppsalas universitet

Bild av en okänd konstnär 1797: Anders Gustaf Ekeberg Yttriumoxid 1797: Anders Gustaf Ekeberg Yttriumoxid 1797: Anders Gustaf Ekeberg Yttriumoxid 1797: Anders Gustaf Ekeberg Yttriumoxid 1828: Friedrich Wöhler Yttrium

Radikaler av Beryljord och Ytterjord har varit helt okända hittills.

Jag har fällt ut de på samma sätt som aluminium, nämligen genom att reducera dess klorföreningar med kalium,

och på detta sätt har jag lyckats bevara dessa metaller i ett isolerat tillstånd.

Bild: Rudolf Hoffmann 1843: Carl Gustaf Mosander (Philosophical Magazine) Yttrium, Terbium och Erbium

Bild: Karl Gustaf Plagemann 1878: Jean de Marignac (Archives des Sciences Physiques et Naturelles) Yttrium, Terbium, Erbium och Ytterbium

Bild: Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris 1907: Georges Urbain (Comptes Rendus de l'Académie des Sciences) Yttrium, Terbium, Erbium, Neo-ytterbium och Lutecium

Inom gränserna mellan vilka mina mätningar har fokuserat utgör dessa 34 linjer det relativt kompletta spektrumet för det nya elementet.

Jag föreslår för detta element namnet lutecium, Lu, från det gamla namnet för Paris.

De andra linjerna mellan samma gränser och uppräknade i ytterbiums spektrum, som nyligen beskrivits av Sir W. Crookes med en av mina gamla förberedelser, karaktäriserar den primära massan av det gamla ytterbiumet.

Jag föreslår att detta element får namnet neo-ytterbium, för att undvika förvirring med det gamla elementet i Marignac. Bild: Roger Violett 1908: Carl Auer von Welsbach (Monatshefte für Chemie) Yttrium, Terbium, Erbium, Aldebaranium och Cassiopeium

Eftersom sönderdelningen av ytterbium i två nya element har således gjorts på ett experimentellt ogenomträngligt sätt är det lämpligt att använda termen ytterbium i framtiden endast som ett kollektivt namn, men att ge de nya organen nya namn.

För det första elementet – Yb II: Aldebaranan med förkortningen Ad.

och för det andra elementet – Yb I: Cassiopeium med förkortningen Cp. Bild av en okänd fotograf 1909: International Committee on Atomic Weights Yttrium, Terbium, Erbium, Ytterbium och Lutecium 2018: Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights Yttrium, Terbium, Erbium, Ytterbium och Lutetium

Georges Urbain (1872-1938) discovered lutetium […]. Urbain was the Chairman of the Commission from 1922-1929. Grundämnena från Ytterby

H He 1 2 Li Be B C N O F Ne 3 4 5 6 7 8 9 10 Na Mg Al Si P S Cl Ar 11 12 13 14 15 16 17 18 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Fr Ra Ac 87 88 89 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Tm Md No Lr 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Alkalimetaller Aktinider Fasta Alkaliska jordmetaller Metalloider Flytande Övergångsmetaller Icke-metaller Gasformiga Lantanoider Ädelgaser Syntetiska Varför Ytterby? LCT-pegmatiter (litium, cesium, tantalum)

Alkalimetaller Aktinider Fasta Alkaliska jordmetaller Metalloider Flytande Övergångsmetaller Icke-metaller Gasformiga Lantanoider Ädelgaser Syntetiska NYF-pegmatiter (niobium, yttrium, fluor)

K-fältspat Si, Al, K

Plagioklas Si, Al, Na, Ca

Kvarts Si

Si, Al, K, Na, Ca Nb, Y, F, ..., H2O NYF-pegmatiter (niobium, yttrium, fluor)

K-fältspat

Si, Al, K NYF Plagioklas

Si, Al, Na, Ca - pegmatiter

Kvarts Si

Si, Al, K, Na, Ca Nb, Y, F, ..., H2O Sveriges geologi

Bergslagen Mesozoiska sedimentära bergarter Ytterby Utö Paleozoiska sedimentära bergarter Kaledoniderna Sydväst skandinaviska provinsen Transkandinaviska magmatiska bältet Svekofenniska provinsen 100 km Arkeikum Yttrium från Ytterby och litium från Utö – del 2 Sveriges geologi

Bergslagen

Djuphavsgrav

Överliggande platta

Uppsmältning

Manteln Utö Turbiditer

Lera

Sand Lera

Sand Meta-turbiditer

Glimmer

Kvarts Glimmer

Kvarts Veckade meta-turbiditer

Andalusit Utö Andalusit Al2SiO5 polymorfer

Temperatur (C) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0.0

0.2 Andalusit

0.4 Sillimanit

(GPa) Kyanit 0.6

Tryck Tryck 0.8

1.0

1.2 Al2SiO5 polymorfer

Temperatur (C) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0.0

0.2

0.4 (GPa) 0.6

Tryck Tryck 0.8

1.0

1.2 Kyanit Sillimanit AndalusiteAndalusit Svekofenniska provinsen

Bergslagen

Djuphavsgrav

Låg tryck, hög temperatur

Uppsmältning

Manteln Utö

Talbot (2008) Utö Utö Gruvor

• Utö Gruvor är förmodligen de äldsta i Sverige där man började bryta järnmalm på 1100-talet. • Gruvorna (Silvergruvan) nämns i skrift första gången 1607 och den 9 oktober 1613 fick man tillstånd att undersöka malmen på Utö. År 1624 fanns det nio stycken gruvor på Utö. • Efter rysshärjningarna 1719 blev Utö hårt drabbat och gruvorna delvis förstörda. Matthias Wefwerstedt satte igång gruvorna efter rysshärjningarna. • 1804 såldes hela ön till ett gruvbolag med 25 delägare, Utö Grufvor. • Gruvbrytningen nådde sin kulmen i mitten av 1800-talet men lades ned 1879. • Ställbergsbolagen gjorde provbrytningar under åren 1952-58 och man hade stora planer på att bygga upp en stor gruvstad men projektet lades ner. Text av Utö Hembygdsförening.Bild: Bild Arildav Eva Vågen Schröder Utö LCT-pegmatiter (litium, cesium, tantalum)

Alkalimetaller Aktinider Fasta Alkaliska jordmetaller Metalloider Flytande Övergångsmetaller Icke-metaller Gasformiga Lantanoider Ädelgaser Syntetiska LCT-pegmatiter (litium, cesium, tantalum)

K-fältspat Si, Al, K

Plagioklas Si, Al, Na, Ca

Kvarts Si

Si, Al, K, Na, Ca Li, Cs, Ta, ..., H2O LCT-pegmatiter (litium, cesium, tantalum)

K-fältspat Si, Al, K

Plagioklas LCT

Si, Al, Na, Ca - Pegmatiter

Kvarts Si

Si, Al, K, Na, Ca Li, Cs, Ta, ..., H2O Lepidolit (Li-glimmer) från Utö 1800: José Bonifácio de Andrada e Silva

Petalit

LiAlSi4O10

Bild av Bertil Otter. Målning av Oscar Pereira da Silva 1800: José Bonifácio de Andrada e Silva (Allgemeines Journal der Chemie)

Det är rött och delvis gråvitt. Det glänser svagt. Längs kanterna är mineralet genomskinligt. Densiteten är högre än 2,620. Det repar glas och repas av fältspat. Det har ojämt brott. Det har ett flakigt utseende. Det är lätt malat till en vit pulver. Vid malning luktar mineralet som kvarts. Det smälter och glödar endast i en blanding med borax. Det reagerar långsamt med salpetersyra. Mineralet förekommer vid Utö, Gala och Fiagruva i Sverige. Flink (1914) 1818: Johan August Arfwedson

Carl Axel Arrhenius

Johan August Arfwedson Jöns Jacob Berzelius Litograf av Fehr och Miller, Stockholm 1818: Johan August Arfwedson (Afhandlingar i Fysik, Kemi, och Mineralogi) 1818: Johan August Arfwedson (Afhandlingar i Fysik, Kemi, och Mineralogi)

Arfwedsons beräkning

• Kemisk formel av petalit: XAlSi4O10.

• X är en okänd alkali.

• Från 1g av petalit fick Arfwedson 0,96 g SiO2 + Al2O3.

• Efter tillsättning av H2SO4 fick Arfwedson 0,147 g X2SO4. K Na Li S O

Atomvikt 39 23 7 32 16

• Använd ovanstående atomvikter och Arfwedsons mätningar för att beräkna

massan av X2O i petalit med X = Na, K och Li.

• Genom att lägga till 0,96 g (för SiO2 + Al2O3), beräkna den totala massan av petalit (som “borde” vara 1 g) med X = Na, K och Li. Petalit (XAlSi4O10, X = Na, K eller Li)

X 1 Al 1 Si 4 O 10 Natrium K Na Li S O Atomvikt 39 23 7 32 16

Steg 1: Beräkna molekylarvikten på Na2O och Na2SO4

• Molekylarvikten på Na2O = ______

• Molekylarvikten på Na2SO4 = ______

Steg 2: Beräkna massan av Na2O i 1 g av petalit

• Massan av Na2SO4 = 0,147 g

• Massan av Na2O i petalit = ______g

Steg 3: Beräkna den totala massan av Na2O, SiO2 och Al2O3 i 1 g av petalit

• Massan av SiO2 + Al2O3 i 1 g av petalit = 0,960 g

• Den totala massa av Na2O, SiO2 och Al2O3 i 1 g av petalit = ______g Kalium K Na Li S O Atomvikt 39 23 7 32 16

Steg 1: Beräkna molekylarvikten på K2O och K2SO4

• Molekylarvikten på K2O = ______

• Molekylarvikten på K2SO4 = ______

Steg 2: Beräkna massan av K2O i 1 g av petalit

• Massan av K2SO4 = 0,147 g

• Massan av K2O i petalit = ______g

Steg 3: Beräkna den totala massan av K2O, SiO2 och Al2O3 i 1 g av petalit

• Massan av SiO2 + Al2O3 i 1 g av petalit = 0,960 g

• Den totala massa av K2O, SiO2 och Al2O3 i 1 g av petalit = ______g Litium K Na Li S O Atomvikt 39 23 7 32 16

Steg 1: Beräkna molekylarvikten på Li2O och Li2SO4

• Molekylarvikten på Li2O = ______

• Molekylarvikten på Li2SO4 = ______

Steg 2: Beräkna massan av Li2O i 1 g av petalit

• Massan av Li2SO4 = 0,147 g

• Massan av Li2O i petalit = ______g

Steg 3: Beräkna den totala massan av Li2O, SiO2 och Al2O3 i 1 g av petalit

• Massan av SiO2 + Al2O3 i 1 g av petalit = 0,960 g

• Den totala massa av Li2O, SiO2 och Al2O3 i 1 g av petalit = ______g 1818: Johan August Arfwedson (Afhandlingar i Fysik, Kemi, och Mineralogi) 1821: William Thomas Brande (A Manual of Chemistry: Containing the Principal Facts of the Science, Arranged in the Order in which They are Discussed and Illustrated in the Lectures at the Royal Institution of Great Britain)

Målning av Henry Pickersgill Grundämnena från Ytterby och Utö

Alkalimetaller Aktinider Fasta Alkaliska jordmetaller Metalloider Flytande Övergångsmetaller Icke-metaller Gasformiga Lantanoider Ädelgaser Syntetiska