2019 Das Jahr des Periodensystems

In jedem Chemieraum befindet sich eines an der Wand: ein Periodensystem der Elemente. Es bildet die Grundlage der Chemie und hat oft Symbolcharakter für jeden, der das Fach in der Schule hatte. Anlässlich ihres 150-jährigen Bestehens hat die IUPAC 2019 zum Internationalen Jahr des Periodensystems erklärt.
 
Alle Materie im Universum (mit Ausnahme der dunklen Materie) bestehen aus chemischen Elementen. Erst vor 150 Jahren (am 17. Februar 1869) wurde ein logisches System zur Klassifizierung dieser Elemente entwickelt: das Periodensystem der Elemente.
 
Britische, französische und deutsche Wissenschaftler hatten sehr früh versucht, ein System zur Klassifizierung der damals bekannten Elemente zu schaffen. Am 17. Februar ließ ein junger russischer Chemiker von der Universität St. Petersburg 200 Kopien eines Textes drucken, den er an Kollegen verteilen wollte.  "Ein Versuch eines Systems der Elemente", stellte Dmitri Ivanowitsch Mendelejew über das Blatt Papier. Er war es, der die erste umfassende Klassifizierung der damals bekannten 63 Elemente, basierend auf dem Atomgewicht, erstellt hat. Inzwischen wurde es erweitert und überarbeitet. Auch Mendelejew selbst hat seitdem stetig daran gearbeitet.
 
Heute ist es eine Symbol einer ganzen Fachrichtung, vielleicht das berühmteste Bild der (Natur-) Wissenschaft. Alle Elemente der Natur, von Wasserstoff und Helium bis hin zu Uran (und darüber hinaus), sind auf einer großen Karte angeordnet, übersichtlich in der Reihenfolge ihres Gewichts angeordnet, während die Elemente mit ähnlichen Eigenschaften untereinander zu finden sind. Wenn Sie wissen, wie sich ein Element bei einer chemischen Reaktion verhält, kennen Sie das Verhalten der gesamten Gruppe. Das Periodensystem zeigt die Ordnung innerhalb der Chemie auf einen Blick. Im Gegensatz zu früheren Systemen hat Mendeleev mit seinem System etwas wirklich Neues geschaffen. Er ließ Platz für Elemente, die auf berechenbaren Atommassen und chemischen Eigenschaften basieren. Es gab also Raum für neue Elemente, die noch entdeckt werden mussten. Als 1875 gezeigt wurde, dass die Existenz von Gallium genau in die Position unter Aluminium passt und in den folgenden Jahren Scandium und Germanium in andere Lücken passten, entschied man sich, Mendelejew als den Erfinder des Periodensystems zu bezeichnen.
 
Nach den glorreichen Jahren, in denen die Lücken im System so gefüllt wurden, wie es Mendelejew vorhergesagt hat, tauchten auch die ersten Probleme auf. Sie begannen bei den sogenannten Seltenen Erden. Fünf von ihnen waren um 1870 bekannt und Mendelejew hatte große Probleme, sie in sein System zu integrieren. Dies hatte sich nicht verbessert, als in den folgenden Jahrzehnten eine weitere Serie dieser seltenen Erden entdeckt wurde. 1894 entdeckte der Schotte William Ramsay ein völlig neues Element: Argon. Der Name leitet sich vom griechischen Wort für "träge" ab und passt überhaupt nicht in die Systematik von Mendeleev.
 
Sein Ordnungssystem basierte zum Teil auf der Reaktivität der Elemente, und dieses Argon, ein Edelgas, wie wir heute wissen, reagiert überhaupt nicht mit anderen Elementen. Er folgerte daraus, dass es sich nicht um ein Element, sondern um ein Molekül handeln müsste. Argon war seiner Meinung nach ein Molekül, das aus drei Stickstoffatomen besteht, in Analogie zu Ozon, das aus drei Sauerstoffatomen besteht. 1895 wies Ramsay ein neues Edelgas nach: Helium. Und in den folgenden Jahren folgten Xenon, Krypton und Neon. Mendelejew sieht 1900 bei einem weiteren Treffen mit Ramsay ein, dass er sich mit seiner Molekülvorstellung irrt und lässt sich überzeugen. Nicht zuletzt, weil er sieht, dass er sein System erweitern kann, indem er es um eine zusätzliche Spalte erweitert.
 
Das System vom Mendelejew steht in der Folgezeit oft auf dem Prüfstand. Neue Phänomene wie Radioaktivität oder die Entdeckung des Elektrons stellen sein System immer wieder infrage. Die Glaubwürdigkeit der Vision von Mendelejew stand bei jeder neuen Entdeckung auf dem Spiel und wurde erneut hinterfragt. Ein Element schien nicht statischer Natur zu sein, sondern scheint selbst aus kleineren Einheiten zu bestehen.
 
Die Tafel mit dem Periodensystem der Elemente hat heute noch pädagogischen Wert. Das System hat der modernen Chemie beim Verständnis der Elemente sicherlich geholfen, aber es hat sich nicht als absolutes System erwiesen. Es ist zu sehr in Mendelejews Glauben an die Existenz einzelner Stoffe verwurzelt. Das System gehört zur Chemie des 19. Jahrhunderts. Tatsächlich konnte das Periodensystem erst in dieser Zeit in der vorliegenden Form durch Erkenntnisse in der Naturwissenschaft entwickelt werden.
 
Somit ist die Entwicklung des Periodensystems der Elemente eine interessante Geschichte, die zeigt, was die Begeisterung des exzentrischen Menelejew für die Chemie und die Naturwissenschaften allgemein bewirken kann.