Die Geschichte des Periodensystems: Von den Elementen bis Mendelejew

Einführung

Bevor das Periodensystem jemals verwirklicht werden konnte, mussten die einzelnen Elemente, aus denen es besteht, entdeckt werden. Gewiss, Elemente wie Kupfer, Gold, Quecksilber und Silber sind seit der Antike allgemein bekannt. Laut der Western Oregon University (WOU) war jedoch der deutsche Chemiker Hennig Brand der Erste, der wissenschaftlich ein Element ins Visier nahm. Er entdeckte Phosphor. Zweihundert Jahre und 62 weitere elementare Entdeckungen später revolutionierte der russische Chemiker Dimitri Mendelejew das atomare Denken, indem er diese wachsende Liste chemischer Bestandteile in das Periodensystem der Elemente einordnete.

Bedeutung

Dimitri Mendelejews Tabelle erschien im Jahr 1869. Ein Schüler von Robert Wilhelm Bunsen, der renommierte Dozent der Universität St. Petersburg, ordnete die Elemente in seiner Tabelle gemäß Ähnlichkeiten in ihren Eigenschaften und in aufsteigender Reihenfolge nach Atomgewicht an. Die Schönheit von Mendelejews System war, dass er Lücken in der Tabelle ließ, in Erwartung von Elementen, die in den kommenden Jahren gefunden werden würden.

Merkmale

Bereits in den 1880er Jahren begannen die Lücken in Mendelejews Tabelle gefüllt zu werden, was seinen Ansatz untermauerte und ihm Ruhm nicht nur in Russland, sondern weltweit einbrachte. Es muss jedoch gesagt werden, dass der französische Geologe A.E. Beguyer de Chancourtois Mendelejew technisch gesehen zuvorgekommen zu sein scheint. Im Jahr 1862 veröffentlichte er eine Tabelle, die Gewichte und Periodizität – von chemischen und physikalischen Eigenschaften – auf die Weise zeigte, wie Mendelejew es tat. Jedoch verdunkelte er seine Tabelle mit Verbindungen und Ionen.

Dann gab es Lothar Meyer. Im Gegensatz zu de Chancourtois erzielte Meyer erstaunlich ähnliche Ergebnisse wie Mendelejew. Eine abgekürzte Version einer Periodentabelle – mit der Hälfte der bekannten Elemente sowie Atomgewichten und Valenzladungen – erschien in Meyers Lehrbuch von 1864. Meyer erstellte 1868 eine längere Tabelle. Mendelejew übertraf Meyers Veröffentlichungsdatum von 1870 einfach, so die WOU.

Edelgase

Lord Rayleigh (geboren John William Strutt) entdeckte 1895 Argon, ein neues gasförmiges Element. Es war eine Gruppe für sich und sollte zu den sechs Edelgasen werden. Die anderen Gase sind Helium, Krypton, Neon, Radon und Xenon. Diese farblosen und geruchlosen elementaren Gase galten als inert (träge), da ihre Oxidationszahl von 0 sie daran hinderte, leicht Verbindungen einzugehen. Allerdings begannen Wissenschaftler in den frühen 1960er Jahren, erfolgreich gasförmige Verbindungen mit ihnen herzustellen. Die Entdeckung und Experimentierung mit Edelgasen trug erheblich zum Verständnis der Atomstruktur bei.

Atomstruktur

Warum traten die Eigenschaften der Elemente periodisch auf? Mendelejews Tabelle demonstrierte den periodischen Charakter der Elemente, aber es war den wissenschaftlichen Köpfen des 20. Jahrhunderts vorbehalten, die Gründe für diese Unregelmäßigkeit zu erklären.

Mit der Entdeckung von Isotopen – Atomen desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl – wurde offensichtlich, dass das Atomgewicht nicht unbedingt der Schlüssel zum periodischen Gesetz war, wie Mendelejew und Meyer vorgeschlagen hatten. Stattdessen variierten die Eigenschaften der Elemente periodisch mit der Ordnungszahl.

Zwanzigstes Jahrhundert

Mit Niels Bohrs Untersuchungen zur Organisation von Elektronen in Schalen im Jahr 1913 wurde die Frage, warum das periodische Gesetz existiert, beantwortet, als die elektronische Struktur der Elemente in den Fokus rückte.

Glenn Seaborgs Studien in der Mitte des 20. Jahrhunderts stellten die letzten großen Veränderungen am Periodensystem dar. Er gründete alle transuränen Elemente – jene Elemente, die schwerer als Uran sind – von 94 bis 102, beginnend mit seiner Entdeckung von Plutonium im Jahr 1940. Seaborg ordnete das Periodensystem neu, indem er die Aktiniden-Serie unter die Lanthaniden-Serie setzte. Seaborg erhielt 1951 den Nobelpreis für Chemie. Element 106 ist Seaborgium (Sg) zu Ehren seiner Leistungen benannt.