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PSE

150 Jahre Periodensystem der Elemente

| Redakteur: Katharina Juschkat

Vor 150 Jahren entwickelten zwei Wissenschaftler unabhängig voneinander das Periodensystem der Elemente. Bis heute ist das Ordnungssystem maßgebend für die Chemie und Materialforschung.

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Das Periodensystem ist für die Materialforschung unabdingbar.
Das Periodensystem ist für die Materialforschung unabdingbar.
(Bild: gemeinfrei / CC0)

Viele kennen es noch aus dem Chemieunterricht: Das Periodensystem der Elemente, kurz PSE: Eine grundlegende Ordnung der chemischen Elemente nach ihren chemischen Eigenschaften in Gruppen. Diese Sortierung ist deshalb so wichtig, da sich nur so chemische Reaktionen kalkulieren lassen und damit die Grundlage für die systematische Chemie und die Materialforschung bildet. Jetzt wird das PSE 150 Jahre alt.

Die Geschichte des Periodensystems

Das PSE wurde nahezu zeitgleich und unabhängig voneinander von zwei Chemikern entwickelt: Dem Russen Dmitri Mendelejew (1834-1907) und dem Deutschen Lothar Meyer (1830-1895), der an dem Vorgängerinstitut des KIT forschte, dem Polytechnikum Karlsruhe. Beide Wissenschaftler suchten damals nach einer Ordnungsmöglichkeit der Elemente. Mendelejew arbeitete an seinem Lehrbuch „Grundlagen der Chemie“, in dessen Zuge er die Atommassen und die Eigenschaften der Elemente miteinander verglich. Sein so konzipiertes Periodensystem stellte er am 6. März 1869 der Russischen Chemischen Gesellschaft vor. Darin ordnete er die damals bekannten Elemente ansteigend nach der Atommasse in sieben Gruppen mit ähnlichen Eigenschaften an.

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Beinahe zeitgleich forschte auch der Deutsche Chemiker Lothar Meyer an einer Ordnung der Elemente. „Die Aufstellung des Systems war eine Leistung, die auf der Bildung eines einheitlichen Atombegriffs und einer einheitlichen Nomenklatur der chemischen Elemente aufbaute“, erläutert Dr. Klaus Nippert, Leiter des KIT-Archivs. „In diesen Punkten war die Fachwelt um die Mitte des 19. Jahrhunderts noch nicht zu allgemein anerkannten Übereinkünften gelangt“. Aus diesem Grund fand 1860 in Karlsruhe der erste internationale Chemikerkongress statt, an dem auch Lothar Meyer teilnahm. 1864 erschien sein Buch „Die moderne Theorien der Chemie“, in der Meyer eine erste Version eines Periodensystems erarbeitete. Wenige Monate, nachdem Mendelejews Tabelle im Jahr 1869 erschien, veröffentliche Meyer eine fast identische Tabelle, die nach dem gleichen Schema geordnet war. Mit diesen Tabellen war das PSE, wie wir es bis heute kennen und nutzen, geboren.

PSE trug maßgeblich zur Entwicklung der Quantenmechanik bei

„Die Erklärung des Aufbaus des Periodensystems und damit verbunden des Aufbaus von Atomen war ein wichtiges Ziel der Quantenphysiker“, erläutert der Chemiker Manfred Kappes vom KIT. „Das Periodensystem hat maßgeblich zur Entwicklung der Quantenmechanik beigetragen und dieser theoretische Ansatz wird heutzutage auch in der Materialforschung genutzt.“ Denn mit der Quantenmechanik lassen sich die elektronischen Strukturen von Atomen und Molekülen detailliert beschreiben und die Auswirkungen auf ihre physikalischen Eigenschaften und chemische Reaktionsfähigkeit modellieren. Diese Berechnungen sind die Arbeitsgrundlage der Materialwissenschaftler.

Jüngste Ergänzung im Periodensystem ist das Element Oganesson mit einer Ordnungszahl von 118 und einer Halbwertszeit von 0,89 Millisekunden. Das PSE wächst stetig, neue Elemente werden an Schwerionenbeschleunigern entdeckt. Das Element mit der Ordnungszahl 1 ist übrigens – für alle, die sich nicht mehr an der Chemieunterricht erinnern – der Wasserstoff.

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