Verenigingen

Ida Noddacks zoektocht

KVCV | donderdag 19 september 2019

De geschiedenis van de elementen renium en masurium.

De derde vrouw achter de periodieke tabel, na Marie Curie en Lise Meitner, is de Duitse scheikundige Ida Noddack (geboren Tacke) die het vakje 75, leeggelaten door Mendeleev in 1869, invulde met het element renium.

Noddack wordt geboren in Lackhausen bij Wesel (Duits­land) in 1896 en overlijdt in Bad Neuenahr in 1978. Haar doctoraat behaalt ze in 1921 aan de technische universiteit van Berlijn, waar zij ook haar toekomstige man Walter Noddack (1893-1960), eveneens een Duitse chemicus, leert kennen. Eerst gaat ze aan de slag als scheikundige bij de Berlijnse turbinefabriek van AEG, een onderdeel van het Amerikaanse bedrijf General Electric. In 1925 wordt ze benoemd als onderzoeker aan het Physicalisch-Technische Reichsanstalt, waar Walter reeds een aanstelling kreeg. Zij trouwen in 1926, het huwelijk blijft kinderloos.
Na de machtsovername van Hitler worden vrouwen ontmoedigd om te werken en moeten zij ‘vrouw aan de haard’ blijven. Noddack volgt haar man naar de universiteiten van Freiburg (1935), Straatsburg (tijdens WO II) en Bamberg (1946) en ten slotte in het Staatliche Forschungsinstitut für Geochemie in Bamberg (1956).

Herhaalbaar

In 1925 publiceren het echtpaar samen met de Duitse chemicus Otto Berg (1873-1939) een artikel ‘Die ekamangane’, dat de vondst aankondigt van twee nieuwe elementen: renium (Z 75) en masurium (Z 43) in platina-erts, columbiet, gadoliniet en molybdeniet. Enkel de resultaten van renium, genoemd naar de Rijn die Ida’s geboortestreek bevloeit, blijken herhaalbaar. In 1928 bericht het echtpaar dat ze 1 g hebben geëxtraheerd uit 660 kg molyb­deniet.
Maar het verhaal heeft ook Japanse wortels. Reeds in 1908 claimt de Japanse onderzoeker Masataka Ogawa dat hij element 43 ontdekt heeft in het Londense lab van Ramsey in een sample thorianiet uit Ceylon (nu Sri Lanka) op basis van spectraallijnen en een atoomgewicht van 100.

Ogawa noemt het nipponium ter ere van zijn vaderland en plaatst het prompt in het lege vakje 43. Zijn Japanse collega’s konden de resultaten echter niet herhalen, waarschijnlijk wegens de zeer lage concentratie aan renium in het erts. Een collega, Kenji Yoshihara, vindt een atoomgewicht van 185,2 voor nipponium. Maar dit is ongeveer het atoomgewicht van renium. Dus Ogawa vond niet nipponium, maar renium. Dit wordt nogmaals bevestigd in 1927 (K. Kimura) en in 2005 (prof. Aoyama).

De calvarie van technetium

Het tweede element van de Noddacks kreeg de naam masurium, naar de streek Mazurië in huidig Polen waar de voorouders van Walter vandaan komen en waar ook de populaire volksdans de mazurka wordt gedanst. Ze beschieten Noors columbiet met een elektronenbundel en vinden in het spectrogram van de röntgenstralendiffractie een zwak signaal op de golflengte dat wijst op het element 43. Maar tijdgenoten beweren dat de gebruikte apparatuur veel te ongevoelig is om die minieme concentraties waar te nemen en kunnen de resultaten geen tweede keer bekomen. De ontdekking wordt niet gehomo-
logeerd.

In een interview later verklaart Emilio Segrè dat de Noddacks wel degelijk wisten dat hun resultaten van masurium vals waren, maar dat ze hoopten dat Z 43 ooit zou worden ontdekt. En dan konden zij opnieuw op de voorgrond treden. Na hevige discussies gaat de wind wat liggen. Maar in 1988 komt er steun uit onverwachte hoek. De Belg Pieter Van Assche en Amerikaanse teams tonen aan dat Noddacks apparatuur duizendmaal gevoeliger is dan de onderste concentratiegrens. Ida en Walter hadden toch element 43 ontdekt.

Sinds zijn verschijning in 1825 tot nu is technetium wel tien keer herdoopt geweest door evenveel geleerden: polonium, neptunium (beide benamingen zijn later toegekend aan andere elementen), moseleyum, davyum, uralium, canadium, … tot masurium. Maar steeds wordt de claim afgewezen: de resultaten zijn niet herhaalbaar of het zou gaan om onzuiverheden of de chemische eigenschappen kloppen niet of er zijn te weinig gegevens. Tot de Italiaanse chemici Carlo Perrier en Emilio Segrè in 1937 bekendmaken het element 43 (isotopen met atoomgewichten 95 en 97) te hebben gevonden in molybdeniet beschoten met neutronen in de cyclotron van Ernest Lawrence in Berkeley. Er bestaan maar liefst 25 isotopen.

In 1938 kunnen Segrè en Seaborg het technetium (atoomgewicht 99) isoleren en in 1940 tonen Segrè en Wu aan dat het ook een natuurlijk splijtingsproduct is van uranium, dus het resultaat van een natuurlijk proces dat onder meer in Oklo, Gabon, wordt ontdekt in 1972. Zij willen het aanvankelijk panorbium (Latijn voor Palermo) noemen naar hun universiteit aldaar. Maar het wordt uiteindelijk technetium naar het oud-Grieks technètos (kunstmatig) in 1947, want het ging immers om het eerste artificiële element. Volgt daarop de polemiek of artificiële elementen wel thuishoren in de periodieke tabel. Het antwoord is uiteindelijk: ja.

Een schuchtere hypothese

Ida Noddack wordt later voornamelijk herdacht als de wetenschapper die voor het eerst dacht aan kernsplijting. Begin jaren dertig van de achttiende eeuw heeft Fermi de elementen in opklimmende volgorde beschoten met trage neutronen in de hoop nieuwe elementen te ontdekken. De resultaten zijn echter niet duidelijk. Toen hij en zijn ploeg bij uranium aankwamen, was wel duidelijk dat de waargenomen radioactiviteit niet afkomstig was van isotopen van voorafgaande elementen maar, zo denken zij, van nieuwe ‘transuranen’. Ook de beroemde kernfysici in Parijs (Joliot-Curie) en Berlijn (Meitner-Hahn) zijn die mening toegedaan.

In 1934 publiceert Ida Noddack een voorzichtige verklaring voor de verschijnselen: ‘Het is denkbaar dat tijdens het bombardement van zware kernen met neutronen, die kernen uiteenvallen in verschillende grote fragmenten die eigenlijk isotopen zijn van gekende elementen die geen buren zijn van het geïrradieerde element.’ Fermi kent de publicatie, maar is niet overtuigd en blijft geloven in zijn transuranen. De Noddacks hadden wat geloofwaardigheid verloren sinds de ‘affaire masurium’ en ook deze suggestie wordt op hoongelach onthaald. Totdat vijf jaar later het Duitse kwartet Lise Meitner met haar neef Otto Frisch (toen in Stockholm) deze optie herhalen en Otto Hahn met Fritz Strassmann (in Berlijn) de bewering experimenteel bevestigen. Dat de reactie U + n = Ba + Kr + 2 of 3 n ook de eerste kettingreactie was, is – door de opwinding van het moment - aan hun aandacht ontsnapt.

Paul Balduck,
voorzitter KVCV sectie Historiek

KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

Logo KVCV

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

facebook