[BLACKY74]

Von Kai Stoppel

Das Periodensystem gilt als Meilenstein der Forschungsgeschichte.
(Foto: imago/Science Photo Library)

Am 6. März 1869 stellt der Russe Mendelejew eine Errungenschaft vor, welche die Welt bis heute prägt: das Periodensystem. Es ist ein Geniestreich - in der Flut der damals bekannten Elemente erkennt Mendelejew plötzlich ein Muster. Es gelingt ihm damit, Ordnung ins Chaos zu bringen.

Im 19. Jahrhundert herrscht Chaos in der Chemie. Forscher entdecken immer neue Elemente - aber ein großer Zusammenhang scheint zwischen ihnen nicht zu bestehen. Das ändert ein Geniestreich des russischen Chemikers Dmitri Mendelejew im Jahr 1869. Er entwickelt zeitgleich mit dem deutschen Chemiker Lothar Meyer das Periodensystem, welches die Elemente nach Masse und chemischer Eigenschaft ordnet. Heute vor 150 Jahren, am 6. März 1869, präsentiert Mendelejew seine Errungenschaft der Russischen Chemischen Gesellschaft. Zu diesem Anlass: zehn erstaunliche Fakten zum Periodensystem.

1. Entdecker konnte plötzlich hellsehen. Was an Mendelejews Periodensystem so genial war? Es sagte die Existenz von Elementen voraus, die bis dahin noch gar nicht entdeckt worden waren. Denn es wies noch Lücken auf - Mendelejew prophezeite jedoch, dass es Elemente gibt, die genau in diese Lücken passen. Und er konnte bereits mit Bestimmtheit sagen, welche chemischen Eigenschaften diese aufweisen. Das Erstaunliche: Er sollte recht behalten. Zu den von ihm richtig vorhergesagten Elementen zählen Gallium, Scandium und Germanium.

Dmitri Mendelejew konnte bisher unbekannte Elemente voraussagen.
(Foto: imago stock&people)

2. Kuriose Vorläufer scheitern. Bereits vor Mendelejew versuchten Wissenschaftler, Ordnung in die Elemente zu bringen. Der deutsche Chemiker Johann Wolfgang Döbereiner ersann 1829 dazu das "Triadensystem". Es gelang ihm jedoch nicht, alle Elemente unterzubringen. Das "Gesetz der Oktaven" (1864) des englischen Chemikers John Newlands besagte, dass sich die chemischen Eigenschaften aller Elemente in bestimmten Abständen ähneln - wie Töne nach je einer Oktave. Doch bereits nach einer Handvoll "Element-Oktaven" versagte Newlands System. Beide Forscher hatten aber das Phänomen der Periodizität, der Wiederkehr bestimmter Eigenschaften, richtig erkannt.

3. Ein Deutscher war genauso schnell. Neben Mendelejew gilt auch der deutsche Chemiker Lothar Meyer als Erfinder des Periodensystems. Seine Tabelle ähnelt der von Mendelejew sehr stark und wurde ebenfalls 1869 erstmals publiziert. Im Unterschied zu Mendelejew warnte Meyer jedoch davor, die Lücken im Periodensystem mit noch unbekannten Elementen zu füllen. Damit erkannte er einen entscheidenden Vorteil des Periodensystems nicht. Dennoch wurden beide 1882 gemeinsam mit der Davy-Medaille - der höchsten britischen Auszeichnung für Chemiker - für ihre Entdeckung geehrt.

Der Deutsche Lothar Meyer gilt neben Mendelejew als Vater des Periodensystems.
(Foto: gemeinfrei)

4. Frühe Version hat Schönheitsfehler: Das Periodensystem von Mendelejew hatte allerdings ein Problem: Bei den drei Elementenpaaren Argon-Kalium, Cobalt-Nickel und Tellur-Iod stimmte etwas nicht. Ginge es streng nach Atomgewicht, müsste etwa das leichtere Iod vor Tellur in der Tabelle auftauchen, auf Platz 52. Es steht bei Mendelejew jedoch auf Platz 53, weil seine chemischen Eigenschaften jenen der anderen Halogene - Fluor, Chlor und Brom - ähneln. Das Problem löste sich später jedoch von alleine, als die Wissenschaft dazu überging, Elemente nach der Zahl der Protonen im Atomkern zu ordnen. Mendelejew hatte erneut recht behalten.

5. Periodensystem entsteht aus der Not heraus. Mendelejew entwickelte das Periodensystem allerdings nicht gezielt - vielmehr entstand es als Zufallsprodukt bei seiner Arbeit an einem russischsprachigen Chemiebuch. Um den zweiten Band seiner "Grundlagen der Chemie" fertigstellen zu können, suchte er nach einem Weg, die vielen bekannten Elemente strukturiert zu beschreiben. Dabei stieß er auf das entscheidende Prinzip, das hinter dem Periodensystem steckt: Die Eigenschaften von Elementen wiederholen sich bei zunehmender Atommasse. Dadurch lassen sie sich wunderbar in Zeilen (Perioden) und Spalten (Gruppen) anordnen.

6. Viele Elemente klingen "deutsch". Eine ganze Reihe von Elementen im Periodensystem trägt Namen mit Bezug zu Deutschland. Das Darmstadtium etwa ist nach der Stadt Darmstadt benannt, Hassium nach dem Bundesland Hessen (dessen lateinischer Name Hassia lautet). Das Element Rhenium verdankt seinen Namen dem Rhein. Auch berühmte deutsche Wissenschaftler fungieren als Namensgeber: Albert Einstein für das Einsteinium und Wilhelm Conrad Röntgen für das Röntgenium. Ein Element ist sogar nach ganz Deutschland benannt: das Germanium.

Am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt wurde eine Reihe von Elementen entdeckt, unter anderem das Copernicium.
(Foto: picture alliance / dpa)

7. Auch Himmelskörper dienen als Vorbilder. Neben Sonne (Helium) und Mond (Selen, jeweils auf Griechisch) dienen auch zwei eher unbekannte Himmelskörper als Namensgeber für Elemente: der Asteroid Pallas für Palladium und der Zwergplanet Ceres für das Element Cer. Beide ziehen im Asteroidengürtel ihre Bahnen. Und beide wurden jeweils kurz vor den nach ihnen benannten Elementen entdeckt. Weitere Namenspaten sind der Gasplanet Uranus (Uran), der Neptun (Neptunium) und der Zwergplanet Pluto, nach dem das Plutonium benannt ist.

8. Diese Elemente hatte Mendelejew nicht auf dem Zettel. Das heutige Periodensystem beinhaltet etwas, was in Mendelejews erstem Entwurf gar nicht erwähnt wird: Edelgase. Zwar konnte der russische Chemiker bisher unbekannte Elemente vorhersagen - die gesamte Gruppe der Edelgase hatte er jedoch nicht "auf dem Zettel". Der Grund: Bis auf das Helium hatte man 1869 schlicht noch keine Edelgase entdeckt. Als jedoch auch Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon bekannt wurden, fügten sie sich mühelos ins bestehende System ein. Erneut triumphierte Mendelejew.

Die meisten Edelgase, welche unter anderem für spektakuläre Lichteffekte in Plasmakugeln sorgen, wurden erst nach 1869 entdeckt.
(Foto: imago stock&people)

9. Letztes Element wird erst 2010 gefunden. Erst 141 Jahre nach seiner Erfindung wurde die letzte verbliebene Lücke in Mendelejews Periodensystem gefüllt. Die Entdeckung des Elements mit der Ordnungszahl 117, das sogenannte Tenness, vervollständigte das Periodensystem. Es ist das zweitschwerste Element nach Oganesson, das die höchste Ordnungszahl 118 trägt und bereits 2006 erzeugt werden konnte. Nicht ausgeschlossen ist jedoch, dass Forscher irgendwann noch schwerere Elemente entdecken - das Periodensystem müsste dann erweitert werden.

10. System zeigt mit der Zeit seine Makel. Zwar sagt das Periodensystem auf wunderbare Weise die chemischen Eigenschaften von Elementen voraus - aber das nur bis zu einer gewissen Ordnungszahl. Die superschweren, ab den 1990er-Jahren entdeckten (künstlichen) Elemente ab der Ordnungszahl 104 entsprechen nicht immer den Vorhersagen. Das Element 114 mit dem Namen Flerovium etwa tanzt bei seinen Eigenschaften deutlich aus der Reihe - obwohl es eigentlich dem festen Blei gleichen sollte, liegt es bei Zimmertemperatur als Gas vor.


Kai Stoppel ist Redakteur in den Ressorts Wissen und Wirtschaft bei n-tv.de. Er beschäftigt sich häufig mit Astronomie, Raumfahrt und Zukunftstechnologien.

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[Melvin van Horne]

Moin,

ohne die Leistungen der heutigen Wissenschafler schmälern zu wollen. Einfach mal das Bild von Mendelejew im Posting angucken. Mit fast nur den Mitteln die man da sieht, hat der Mann solche Erkenntnisse gewonnen. Ich finde es schon beeindruckend bestehende Erkenntnisse in diesem Gebiet zu verstehen. Aber aus bekannten Sachen neues Wissen herzuleiten. Das ist für mich kaum fassbar. Für solche Leute ist das Wort "Genie" erfunden worden.


P.S. Ich habe Chemie mit 1 abgeschlossen. Wie das geklappt hat weiss ich nicht mehr. Aber es war wirklich so. Das war POS 1982. Kann es sein das das Periodensystem damals noch anders aussah? UUS? UUO? Die ganze Ecke unten rechts sah in meiner Erinnerung anders aus.

[Arvi]

Zitat von Melvin van Horne

Mit fast nur den Mitteln die man da sieht, hat der Mann solche Erkenntnisse gewonnen.

Naja, es waren halt Mittel seiner Zeit. In 100 Jahren sagt man vielleicht dasselbe über die heutigen Ergebnisse des CERN (auch wenn sie bislang nicht ganz so geil sind, wie erhofft) oder den CRISPR CAS9.