Roet, grafiet, diamant en de onlangs ontdekte fullerenen bestaan allemaal uit exact dezelfde atoomsoort: koolstof. Onvoorstelbaar voor de middeleeuwer, die ervan uitgaat dat diamant een mineraal is, die koolstof niet als apart element beschouwt en van fullerenen nog nooit gehoord heeft.Elementen zijn overal. Zelfs ons eigen lichaam bestaat uit allerlei atoomsoorten. Dat is vanzelfsprekend voor een 21e-eeuwer. Ook dat hij weet dat hij zuurstof inademt, dat koolstof zwart is en dat hij ballonnetjes kan vullen met helium. Veel van deze kennis is echter nog geen honderd jaar oud.

De inleiding van het boek ”De elementen” beschrijft hoe wetenschappers al eeuwenlang orde proberen te scheppen in natuurverschijnselen om hen heen. Over het atoom wordt 500 jaar voor Christus al nagedacht. De Griek Leucippus filosofeert: „Als ik een stuk houtskool doorsnijd, nog eens doorsnijd en weer… ergens moet daar een eind aan komen. Dat kleinste, wat ik niet meer kan doorsnijden, noem ik a-tomos, ondeelbaar.” Zijn leerling, de filosoof Democrites van Abdera, verspreidt dat atoomidee onder het volk.

De Atheense filosoof Aristoteles combineert de denkbeelden van voorgangers. Hij onderscheidt vijf elementen: Vuur, aarde, lucht en water en een kosmos, die gevuld is met ”ether”. In de middeleeuwen gaan onder meer alchemisten met deze elementen aan de slag. Intussen zoeken ze ook nog naar de ”steen der wijzen”, de ”alcahest”. Als zij die vinden, lukt het misschien om lood in goud te veranderen. Met de ideeën van Aristoteles is het atoombegrip van Democritus voorlopig uit de belangstelling verdwenen.

Atomen
Tegen het einde van de achttiende eeuw bewijst schoolmeester John Dalton in 1803 het bestaan van atomen. Hij stelt deze voor als massieve bolletjes. De toenmalige wetenschap staat voor de uitdaging alle bekende elementen op een bruikbare manier te rangschikken; want had Isaäc Newton niet gezegd: „God heeft het boek der natuur in de taal van de wiskunde geschreven?”

Enkele wetenschappers ordenen de dan bekende elementen op grond van hun atoommassa, maar dit voldoet niet. De Russische geleerde Dimitri Mendelejev brengt chemische eigenschappen, atoommassa’s en -groottes van elementen met elkaar in verband, zodat een enorme puzzel langzaamaan vorm krijgt. Revolutionair is zijn idee in 1889 om eigenschappen van onbekende ontbrekende elementen te voorspellen. Mendelejev loopt de Nobelprijs mis: zijn systeem is al gauw zo ingeburgerd dat niemand er nog aan denkt om hem voor de eerste selectie, in 1901, voor te dragen.

De natuurkundige Henry Moseley bevestigt in 1913 het werk van Mendelejev met de bepaling van röntgenspectra voor alle bekende elementen. Hij stelt vast dat elk element een ander nummer heeft dat informatie geeft over het inwendige van het atoom. Tussen de bekende elementen met atoomnummer 1 tot en met 92 kan daarom geen ander element voorkomen. Hiermee staat de basisvorm van het ”periodiek systeem der elementen” vast, al worden er later nog wel nieuwe elementen aan toegevoegd, die zijn kunstmatig gemaakt in kernreactoren.

Het blijkt dat atomen minder ondeelbaar zijn als de wetenschap voorheen heeft aangenomen. Ernest Rutherford ontdekt in 1911 dat een atoom vrijwel leeg is, en dat in het atoom elektronen rond een kern cirkelen. Hij en collega’s van hem bepalen daarna de radioactiviteit van elementen en het voorkomen van isotopen.

Voor de chemie blijft het ”periodiek systeem” een belangrijk hulpmiddel voor de zoektocht naar stofeigenschappen, van bijvoorbeeld verfstoffen, nanodeeltjes en microchips.

Het boek ”De elementen” geeft daarna van elk element informatie over scheikundig symbool, atoomnummer en gemiddelde atoommassa; wie de ontdekker ervan is geweest; hoe het atoomsoort aan zijn naam komt en verder allerlei opvallende eigenschappen en toepassingen ervan. Al deze gegevens staan in kleurige kaders voorzien van veel fotomateriaal. Op elke pagina staan twee elementen beschreven. Bekende, zoals zuurstof, stikstof, koolstof en andere nemen een hele bladzij in beslag.

Holbewoners
Koolstof bijvoorbeeld, is vanouds bekend in de vorm van houtskool. Holbewoners gebruikten deze houtskool voor hun rotstekeningen. Ook tegenwoordig is koolstof in gebruik als communicatiemateriaal in potloden en drukinkt. Koolstof dankt zijn naam aan het Indo-Germaanse woord kol, wat gloeien betekent.

In een afsluitend hoofdstuk staan de 27 elementen beschreven die noodzakelijk zijn voor het leven. Vervolgens wijdt de schrijver een gedeelte aan de rol die elementen hebben gespeeld in de cultuur van volken; dat gaat over goud, zilver, koper, ijzer, lood en koolstof. Hij put hiervoor ook uit de Bijbel; het woord ”goud” komt daarin bijvoorbeeld 363 keer voor. Ten slotte haalt hij van een aantal elementen wat wetenswaardigheden op. In goed geïllustreerde overzichten en grafieken staan elementen gerangschikt die naar plaatsnamen zijn genoemd, hoge smeltpunten hebben (diamant: 3823 graden Celsius) of hoge kookpunten hebben (renium: 5870 graden Celsius). Ook de chronologie en plaatsen van ontdekking van elementen komen aan bod. Het boek besluit met een aantal tabellen waarin de belangrijkste fysisch-chemische eigenschappen van de atoomsoorten op een rij staan.

De schrijver, Hans-Jürgen Quadbeck-Seeger, is goed thuis in deze materie. Hij is voormalig hoofd research van BASF en momenteel voorzitter van het Duitse Chemie Genootschap.

Zijn boek was aanvankelijk bedoeld als handleiding bij de ”historische periodieke tabel”. Dat staat het huidige informatieve karakter van het boek een beetje in de weg. Zo geeft de inleiding een uitgebreide beschrijving van de totstandkoming van een ’voorouderlijn’ op de ”historische periodieke tabel”. Dit voegt weinig toe aan de inhoud van het boek, omdat deze informatie weer terugkomt bij de afzonderlijke elementen. Ook is de 25 pagina’s tellende inleiding minder logisch van opzet dan de bedoeling zal zijn geweest: dezelfde wetenschappers passeren geregeld de revue, telkens in een ander verband. Hun namen zijn soms alleen met voorletters gegeven, elders zijn voornamen wel volledig uitgeschreven.

Oerknal
In enkele bladzijden staat uitgelegd hoe de elementen zijn ontstaan tijdens de oerknal. Het boek geeft echter geen antwoord op vragen als: waar komt de materie dan vandaan, of was die er altijd al? Onvermijdelijk belopen ook de leeftijden van heelal, sterren, zon en aarde vele miljarden jaren.

Dit boek zal onder middelbare scholieren en hun docenten zijn weg wel vinden. En terecht. Sterk punt blijft dat de lezer veel wetenswaardigheden over de elementen op een overzichtelijke en aansprekende manier krijgt gepresenteerd.