Frederick Soddy

‘Wetenschap zonder religie is lam; religie zonder wetenschap is blind’

Frederick Soddy 1877-1956

Misschien was hij niet zo briljant als zijn tijdgenoot Ernest Rutherford (1871-1937), maar Frederick Soddy was zeker een belangrijke figuur voor het begrip van het fenomeen radioactiviteit, vooral van radioactief verval. De Engelse scheikundige had zijn eerste doorbraak toen hij na samenwerking met Rutherford tussen 1901 en 1903 aan de McGill University in Montreal studeerde. Het werk dat Soddy later alleen deed, hielp wetenschappers bij het begrijpen van een belangrijk aspect van de atoomstructuur van elementen.

Het verval van atomen

Soddy begon met Rutherford samen te werken kort nadat hij een baan als demonstrateur van chemische experimenten in Montreal had aangenomen. Deze samenwerking leidde tot radicale resultaten, met als bekendste de revolutionaire gedachte dat elementen konden desintegreren door atomen spontaan ‘uit te zenden’. Tijdens dit verval kon een stof veranderen in verschillende andere elementen – een verbluffende conclusie. Deze conclusies vestigden Soddy’s reputatie, maar zijn latere prestaties waren net zo belangrijk. Hij richtte zijn aandacht op het gebied van schijnbaar ‘nieuwe’ elementen die waren ontdekt na de transmutatie door radioactief verval. Het probleem waar de wetenschap mee worstelde was dat er zoveel recente ontdekkingen waren gedaan dat er niet genoeg lege plekken overbleven voor hun plaats in het periodieke systeem. Toch had ieder element een eigen atoomgewicht en een specifieke periode voor het zijn ‘half-life’-status bereikte. Ondertussen probeerden andere onderzoekers de nieuwe elementen kunstmatig te produceren door al bestaande, nauw verwante elementen aan te tasten – zonder succes.

Isotopen

Soddy kwam in 1913 met een eenvoudige maar briljante oplossing. Hij stelde dat de nieuwe elementen weliswaar een ander atoomgewicht
hadden en een ander maar dat ze toch dezelfde chemische eigenschappen van bekende elementen hadden en dat ze daarom varianten van deze elementen waren. Bijvoorbeeld de ‘nieuwe’ elementen thorium C en radium D, met onderling verschillend atoomgewicht en ‘half-life’ en ook verschillend van dat van lood, waren alle drie chemisch gezien hetzelfde en dus gewoon lood. Dit verklaarde ook waarom wetenschappers er niet in waren geslaagd om de aan elkaar gerelateerde elementen kunstmatig af te breken, wat wel werd verwacht, want de stoffen waarmee ze begonnen en degene die ze trachtten te produceren waren scheikundig identiek! Soddy noemde de varianten ‘isotopen’ en verdreef in één klap de verwarring die er had geheerst rond de ‘nieuwe’ elementen. James Chadwicks (1891-1974) ontdekking van het neutrale, maar gewicht bezittende neutron zou later volledig verklaren hoe verschil in atoomgewicht mogelijk was bij hetzelfde atoomgetal, maar de uiteenzetting van Soddy was voorlopig voldoende voor de wetenschap.

Radioactieve verschuiving

In hetzelfde jaar als zijn uitleg over isotopen formuleerde Soddy ook de verschuivingswet. Deze stelde dat wanneer een alfadeeltje wordt uitgezonden door een stof in radioactief verval, het atoomgetal met twee afneemt en het atoomgewicht met vier (wat verklaarbaar is doordat een alfadeeltje gewoon een heliumkern is met de corresponderende atoomcijfers). Wanneer een bètadeeltje wordt uitgezonden (een elektron, dus negatief geladen), neemt het atoomgetal toe met één. Soddy kreeg de Nobelprijs voor scheikunde in 1921 voor zijn isotopen. Daarna richtte hij zich op andere universitaire disciplines, zoals de economie, en staakte hij alle actieve betrokkenheid met scheikundig onderzoek.

Het erfgoed van Soddy

Tijdens zijn verblijf in Glasgow, tussen 1904 en 1914, verrichtte Soddy het meeste van zijn belangrijke werk in de scheikunde, waaronder het formuleren van de verschuivingswet, die stelt dat de uitzending van een alfadeeltje uit een element dat element twee plaatsen terugzet in het periodiek systeem. Eveneens formuleerde hij het concept van de isotopen in die tijd, het inzicht dat elementen kunnen voorkomen in twee verschillende toestanden met verschillend atoomgewicht, terwijl ze chemisch identiek blijven. De rest van zijn academische dagen wijdde Soddy zich zonder veel succes aan andere disciplines.

1898 Studeert cum laude af in scheikunde aan Merton College, Oxford 1901-1903 Ontdekt met Ernest Rutherford het fenomeen van desintegrerende atomen. 1904-1914 Docent fysische chemie aan de universiteit van Glasgow. 1919 Dr. Lees-leerstoel in de scheikunde aan de Universiteit van Oxford.

1921 Nobelprijs voor Scheikunde “Voor zijn verdiensten op het gebied van de chemie van radioactieve stoffen en zijn onderzoek naar isotopen.”