Ordnung des Universums: Periodensystem der Elemente wird 150
Das Periodensystem der Elemente gehört in den Chemieraum wie Landkarten zum Geografie-Unterricht. In der Schule ist es eine der wenigen erlaubten Spickhilfen. Vor 150 Jahren wurde es erfunden.
Das Wichtigste in Kürze
- Sie ist die vielleicht wichtigste Tabelle der Welt.
Seit 150 Jahren stellt das Periodensystem alle Elemente an ihren vorgesehen Platz. Das PSE (wie es Schüler und Forscher abkürzen) bietet den Blick ins Universum - und könnte selbst grenzenlos sein.
Der Erfinder:
Am 6. März 1869 hört die russische Chemische Gesellschaft offiziell erstmals vom Periodensystem der Elemente. Chemie-Professor Dmitri Mendelejew aus Sankt Petersburg hat es kurz zuvor skizziert. Doch wird die revolutionäre Idee nicht von ihrem geistigen Vater vorgestellt, sondern von einem seiner Kollegen. Mendelejew besucht damals angeblich Provinz-Käsereien südlich der Hauptstadt.
Der Weg zum System:
Das Periodensystem ist kein Zufallsfund, sondern das Resultat penibler Ausdauer. 20 Jahre will der Russe über die Beziehungen der damals bekannten rund 60 Elemente nachgedacht haben, bis er sie streng nach dem Gewicht ihrer Atome klassifiziert. Über eine Art Solitär-Kartenspiel stellt er Elemente mit ähnlichen Eigenschaften zueinander. Mendelejew nimmt auch damals noch unbekannte Stoffe auf, bei denen er davon ausgeht, dass sie vorhanden sein müssen - etwa die später entdeckten Elemente Scandium, Gallium und Germanium. Heute enthält das PSE 118 Elemente, in der Mehrzahl Metalle.
Mendelejews Konkurrenz:
Unabhängig davon brüten seinerzeit weitere Forscher über den Elementen - wie etwa Lothar Meyer. Mendelejews Veröffentlichung soll den Deutschen dazu bewogen haben, seine bereits erarbeitete Tabelle ebenfalls zu publizieren. Zunächst ist offen, welches System sich durchsetzen wird. Meyer und Mendelejew erhalten für ihre Forschung 1882 gemeinsam die prestigeträchtige Davy-Medaille. Doch verblasst zumindest ausserhalb von Chemikerkreisen der Name Meyer mit der Zeit. Und obwohl er zwischen 1905 und 1907 immer zu den aussichtsreichsten Kandidaten zählt, erhält auch der Russe nie den Chemie-Nobelpreis.
Ordnung ist das ganze Leben:
Das über Jahrhunderte gewachsene Periodensystem stellt bis heute in den senkrecht angeordneten «Gruppen» ähnliche Elemente zueinander. Zum Beispiel gehören zu den Alkalimetallen unter anderem Lithium, Natrium, Kalium und Cäsium. In den waagerechten «Perioden» nimmt von links nach rechts grob gesagt die Atomgrösse ab. Bis in Mendelejews Zeit wurden Elemente etwa abhängig von Farbe, Leitfähigkeit oder thermischen Eigenschaften geordnet.
Leichtgewicht und Schwerstgeburt:
Der Wasserstoff als häufigstes und zugleich leichtestes Element hat im PSE die Ordnungszahl 1. Diese gibt die Anzahl der elektrisch positiv geladenen Protonen in einem Atomkern an. Das schwerste Element mit der höchsten Ordnungszahl 118 wurde erst nach dem Jahr 2000 erzeugt: Oganesson entsteht in winzigsten Mengen aus einem künstlich hervorgerufenen Zusammenprall von Atomkernen - und zerfällt nach ein paar Millisekunden. Reichlich 90 Elemente kommen in der Natur vor, der Rest sind reine Laborerzeugnisse.
Das Ausserirdische:
An jedem Ort im Universum lassen sich dieselben Elemente wie auf der Erde finden. Doch nur eines ist zuerst im Weltraum entdeckt worden. Forscher beobachten 1868 im Licht der Sonne ein bis dahin unbekanntes Element - und benennen es nach dem griechischen Sonnengott Helios. Weil es für ein Metall gehalten wird, bekommt es die dafür typische Endung «-ium». 27 Jahre später wird Helium auf der Erde nachgewiesen. Das Gas ist nach Wasserstoff das zweithäufigste Element im All.
Die Kuckuckskinder:
Manche Elemente müssen sich erst durchsetzen. Als 1894 das Edelgas Argon entdeckt wird, verneint Mendelejew zunächst dessen Existenz - weil er dafür einfach keine Lücke in seinem System findet. Für ihn ist es ein «neuer Bestandteil der Luft». Doch als auch Gase mit ähnlichen Eigenschaften wie Radon und Neon entdeckt werden, bekommen Edelgase ihren Platz - in einer eigenen Spalte.
Ende in Sicht?
Das PSE findet derzeit im Oganesson seinen Abschluss. Doch sind Forscher weiter auf der Suche nach Elementen über die mittlerweile aufgefüllte siebte Periode hinaus. Ob das PSE noch weiter anwächst, wird wohl die Zeit zeigen. Und die Fähigkeiten der Labore.
