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Mit Wissenslücken in die Zukunft

 
Periodensystem: Ein aktuelles Periodensystem mit 118 Elementen ©Wikimedia Commons
Ein aktuelles Periodensystem mit 118 Elementen ©Wikimedia Commons

Das Periodensystem nach Dmitri Mendelejew hat 150. Geburtstag. Für die Meisten verbunden mit unangenehmen Erinnerungen an muffige Schulräume, dient es Schülern, Studenten und Wissenschaftlern heute als eine Übersicht der Elemente – und war nicht der erste Versuch, diese sinnvoll zu versammeln.

In matten Farben und mit eckigen Kästchen starrt das Periodensystem von nahezu jeder Wand der Chemielabore dieser Welt auf uns herunter. Die Version des Periodensystems, die wir heute kennen und nutzen, wurde 1869 vom russischen Chemiker Dmitri Mendelejew entwickelt, als Ergebnis seiner Bemühungen, die Elemente in ein lesbares Ordnungssystem einzugliedern.

21 Jahre zuvor hatte der britische Naturforscher John Dalton ein Tableau der 20 Elemente angelegt, die der Wissenschaft zu diesem Zeitpunkt bekannt waren. Dalton war auch als Lehrer tätig und seine Anordnung diente der Veranschaulichung für den Unterricht. Dieses Modell konnte sich nicht lange halten, da es zwar die zu dem Zeitpunkt bekannten Elemente versammelte, aber außer Acht ließ, dass Wissenschaftler in rasantem Tempo neue Elemente entdeckten.

Periodensystem: Daltons Tableau mit 20 Elementen von 1808 ©Wikimedia Commons
Daltons Tableau mit 20 Elementen von 1808 ©Wikimedia Commons

Dem Chemiker John Newlands gelang ein neuer Ansatz. Er brachte die schlichte Auflistung in ein System, basierend auf den chemischen und physikalischen Eigenschaften der Elemente. Er stellte fest, dass das achte Element (Fluor) dem ersten (Wasserstoff) ähnelte. Auch das neunte ähnelte dem zweiten Element in seinen Eigenschaften. Er untersuchte dies weiter und erkannte eine Achter-Periodizität, die er Oktavengesetz nannte. Damit war der Grundgedanke des Periodensystems gegeben, denn periodisch ist, was in gleichen Abständen auftritt. Anders als drei Jahre später bei Mendelejew konnte aber auch seine Variante nicht mit der Geschwindigkeit der Wissenschaft mithalten.

Aber worin unterscheiden sich beide Ansätze nun genau? Es gibt keine Belege darüber, ob Mendelejew von Newlands Erkenntnissen erfuhr, jedoch sind dessen Überlegungen Grundlage seiner Arbeit, erweitert um einen genialen Gedanken: Er ließ Lücken für Elemente, die noch zu entdecken waren. Besonders erstaunlich ist dabei, dass er schon Jahre vor der Entdeckung dieser Elemente ihre Massezahlen kannte und an den passenden Plätzen in seinem Periodensystem Raum dafür ließ.

 

Periodensystem: Dmitri Mendelejews Periodensystem mit Leerstellen von 1869 ©Wikimedia Commons
Dmitri Mendelejews Periodensystem mit Leerstellen von 1869 ©Wikimedia Commons

Auf den ersten Blick unterscheidet sich Mendelejews System von unserem heutigen optisch zunächst signifikant, doch dreht man es um 90 Grad, wird die Ähnlichkeit zu dem modernen Periodensystem ersichtlich. Für die Wissenschaft waren damit die Elemente erstmals sinnvoll sortiert. Sein Werk wurde von der Royal Society mit der Davy-Medaille geehrt – die höchste britische Auszeichnung für Wissenschaft auf dem Gebiet der Chemie.

 

 

 

26 Kommentare

  1. Avatar  Anonyman 01

    Ich bin mal gespannt ob man nach 118 Elementen (von denen die meisten nach Neptunium/ Plutonium so instabil sind das sie in kürzester Zeit in stabilere Elemente zerfallen) und ob es eine Grenze gibt. Es soll eine ,,Insel der Stabilität“ bei einigen noch schwereren Elementen geben, zu der man bei den bisherigen Methoden der Transuranelement- erschaffung noch nicht gekommen ist.
    Wenn überhaupt findet man noch unbekannte Chemische Elemente im Weltraum auf/ in Weißen Zwergsternen und Braune Zwerge.

  2. Avatar  McBudaTea

    “ Es soll eine ,,Insel der Stabilität“ bei einigen noch schwereren Elementen geben, zu der man bei den bisherigen Methoden der Transuranelement- erschaffung noch nicht gekommen ist.“

    Mit „Insel der Stabilität“ bezieht man sich auf relativ zu den benachbarten Elemente, nicht hinsichtlich einer „absoluten“ Stabilität.

  3. Avatar  kowaltschik

    Ein schönes Beispiel wie man rein durch die entsprechende Darstellung von Daten Struktur in etwas bringen und damit neue Fragestellungen (nach fehlenden Elementen) aufwerfen kann.

    Big Data lässt grüßen.

  4. Avatar  reniarr

    Inseln der Stabilität mag es geben. Aber wenn man bedenkt wie kurzlebig bereits die Transactinoide sind, dann werden mögliche „stabilere“ Elemente der hypothetischen 8. Periode vielleicht wieder Halbwertszeiten von einigen Stunden bis Tagen haben, aber selbst wenn es mehrere tausend Jahre wären, dann ist es höchst unwahrscheinlich diese in braunen oder weißen Zwergen zu finden. Dort reicht die Energie zur Neubildung solcher Elemente nicht aus. Eher wird man sie in den Überresten von Supernovae finden, nur bis deren Strahlung auf ein Maß abgeklungen ist, dass ein sinnvolles Durchscannen der Spektren nach möglichen neuen Elementen möglich ist, werden sich diese „Inseln der Stabilität“ schon längst wieder verflüchtigt haben.

  5. Avatar  Anonyman 01

    Was wohl der Werte Forist Claren hier schreiben wird, wenn er sich wieder auf Z.O. verirrt und das Thema hier findet? Bestimmt wieder etwas zu Ununpentium (Element 115), das davon irgendwo 450 Kilogramm gelagert werden und man damit Antigravitation generieren könnte (Z.O. ,,Glaubt dieser Harvardprofessor das, was er von sich gibt“ S.32 der Kommentarliste).

  6. Avatar  Anonyman 01

    #4 reniarr – bei den Weißen und Braunen Zwergen bezog ich mich auf deren Hohe Dichte (zig tausende Erdmassen Materie komprimiert auf einen Erdgroßen Objekt bei Weißen Zwergen, 10 bis 80 Jupitermassem Materie komprimiert auf einen Jupitergroßen Objekt bedeutet eine Dichte von 30…50…bis 1.000…10.000 g/cm3). Bei ,,Normalen“ Supernova oder der gesteigerten Form, also Hypernova hat man ja bis jetzt keine Hinweise auf Superschwere Elemente entdeckt (mittels Spektralanalyse). Vielleicht entstehen sie zwar dabei, werden dann aber fast sofort in Neutronen pur umgewandelt (Neutronenstern) oder von dem entstehenden Schwarzen Loch verschluckt.

  7. Avatar  Waldseer

    „..dass das achte Element (Fluor) dem ersten (Wasserstoff) ähnelte“.

    Das ist nicht so. Ausserdem ist Fluor das neunte Element.
    Fluor, das 9. Element ähnelt dem 17. Element Chlor – acht Positionen weiter.

  8. Avatar  mikemitcon

    Vermutlich gehöre ich zu den Wenigen, die das Periodensystem von Anfang an fasziniert hat, was weniger daran liegt, daß ich ein begnadeter Chemie-Schüler gewesen wäre, als vielmehr daran, daß Systematiken mir das Lernen und Verstehen immer stark erleichert haben. Überflüssig zu erwähnen, daß mich die Unterbrechung des Periodensystems, etwa die durch die Lanthanoide und die Actinoide oder auch die Nebengruppenmetalle immer etwas gestört hat.

    Ich fand es faszinierend, daß aufsteigend tatsächlich die Kernladungszahl bei 1 beginnt und von Element zu Element um 1 steigt, was die Entstehungsgeschichte der Elemente erklärt und vor allem aber nahelegt, daß es wohl nirgendwo im Universum andere Elemente gibt, als die 94 uns bekannten natürlichen, sofern die unter #1 erwähnte These nicht zutreffen sollte. Eine unglaubliche Annahme! Das Universum ist so gigantisch, und da soll es nirgendwo ein Element geben, das nicht bei uns auf unserer kleinen Erde im Periondensystem zu finden ist?

  9. Avatar  mikemitcon

    Noch ergänzend:
    Es hat mich auch immer fasziniert, daß manche Wissenschaftler, die Namensgeber für Elemente sind und allein dadurch schon (fast) unsterblich wurden, wie z.B. bei den Elementen Einsteinium oder Lawrencium. Fast unsterblich deshalb, weil einige Namen dann doch noch nachträglich geändert wurden, wieetwa bei den Elementen Hahnium, Kurtschatovium oder Nielsbohrium.

  10. Avatar  reniarr

    @ Waldseer

    Sie müssen nicht vom jetzigen Periodensystem ausgehen, sondern von der Auflistung von John Newland.

    Der hat seine Auflistung nach den molaren Massen vorgenommen, die eigentlichen Atomgewichte kannte man zu seiner Zeit ja noch nicht. Man konnte aber aus den Gewichtsverhältnissen bei Reaktionen oder Analysen abschätzen wie leicht und schwer ein Element war. Die Edelgase, also auch Helium waren damals noch nicht bekannt. Als Newland also eine Aufstellung der damals bekannten Elemente nach Gewicht vornahm, landete Wasserstoff an Stelle 1 und Flour an Stelle 8.

    Beide Elemente nutzen nur ein Elektron für Verbindungen, Wasserstoff hat ja nur eins, Flour will eins für eine perfekte „8er Schale“. In ihren Verbindungen haben sie also immer die gleichen Verhältniszahlen bei Reaktionen oder Verbindungen. Dies erkannte John Newland dann als „Ähnlichkeit“.

    Er hat durchaus Ähnlichkeiten zum Chlor oder weiteren Halogenen erkannt, nur fehlten ihm halt die Edelgase in seiner Liste und das chemische Verbindungen auf freien Valenzelektronen beruhen war halt noch nicht bekannt.

 

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