Auftakt zum Internationalen Jahr des Periodensystems

Die UNESCO hat 2019 zum Internationalen Jahr des Periodensystems der Elemente erklärt. Morgen erfolgt in Paris der offizielle Auftakt des Internationalen Jahres – heimische Chemiker erklären vorab die Bedeutung des Periodensystems.

Anlass für das Jubiläumsjahr: Vor 150 Jahren hatte der russische Chemiker Dmitri Mendelejew (1834-1907) einen systematischen Zusammenhang zwischen Atommasse und chemischen Eigenschaften der Elemente entdeckt und damit das Periodensystem geschaffen.

118 Elemente umfasst das Periodensystem bisher - von Wasserstoff (Ordnungszahl 1) bis Oganesson (Ordnungszahl 118). Diese sind nach der Anzahl ihrer positiven Teilchen (Protonen) im Atomkern durchnummeriert. Die Elemente sind in Gruppen (senkrechte Spalten) und Perioden (waagrechte Zeilen) angeordnet. Die Mitglieder einer Gruppe haben alle gleich viele negativ geladene Teilchen (Elektronen) in ihrer äußersten Elektronenschale (Orbital) und somit ähnliche chemische Eigenschaften. Die Elemente einer Periode haben alle gleich viele Elektronenschalen. Was sich sonst noch alles im Periodensystem ablesen lässt, erklären österreichische Chemiker schlaglichtartig gegenüber der APA:

Tür zum modernen Verständnis der Welt

„Das Bemühen, die essenziellen Grundstoffe des Lebens zu erkennen, ist eine Gemeinsamkeit vieler Kulturen. Dominierte auch im westlichen Denken lange Zeit die Lehre von den vier Elementen Feuer, Wasser, Erde und Luft, so verließ mit dem Periodensystem diese Suche im 19. Jahrhundert erstmals das Gebiet der Philosophie und unternahm den entscheidenden Schritt in die Wissenschaft. Mendelejew schuf nichts weniger als eine systematische Ordnung der chemischen Elemente, aus denen die gesamte belebte und unbelebte Natur besteht, und öffnete damit die Tür zu einem modernen Verständnis der Welt.“ (Bernhard Keppler, Institut für Anorganische Chemie, Universität Wien)

Platz für unentdeckte Elemente

„Bis es zu der für uns heute vertrauten bekannten zeilen- und spaltenweisen Anordnung der Elemente im Periodensystem kam, dauerte es mindestens 80 Jahre und bedurfte es zahlreicher Diskussionen vieler Chemiker. Angefangen hat die Diskussion mit einer einfachen Liste von 33 vermutlichen Substanzen durch Antoine Lavoisier, wobei im Jahre 1789 er auch noch Licht und Wärme als Elemente klassifizierte. Die Genialität des veröffentlichten Periodensystems vor 150 Jahren war, dass in dieser Darstellung Positionen frei gelassen wurden für Elemente, die noch nicht entdeckt worden waren und deren Eigenschaften man aufgrund der Position voraussagen konnte.“ (Wolfgang Kroutil, Institut für Chemie, Universität Graz)

Lücken wurden ausgefüllt

„Wie verblüffend genau die Eigenschaften von Elementen durch simples Zählen der Kernladungen vorhergesagt werden können, zeigte Mendelejew. Er stellte 1871 fest, dass es mehrere noch zu entdeckende Elemente geben müsse, eines davon ähnlich dem Silizium und Zinn. Er nannte diese Lücke im Periodensystem Eka-Silizium und sagte dessen Eigenschaften annähernd korrekt voraus. Dieses Element wurde 15 Jahre später von Clemens Winkler in Deutschland im Mineral Argyrodit identifiziert - und so wurde aus dem Eka-Silizium das Germanium. Auch die Lücken Eka-Aluminium und Eka-Bor wurden im späten 19. Jahrhundert gefüllt und nach der Heimat der Entdecker Gallien als Gallium und Skandinavien als Scandium benannt.“ (Thomas Lörting, Institut für Physikalische Chemie, Universität Innsbruck )

Seltene Erden

„Erst in den vergangenen Jahren sind die 14 Elemente, die nach der Ordnungszahl 57 (Lanthan) in einer eigenen Reihe - man nennt sie auch die Lanthanoide - vorkommen, in den Mittelpunkt des wirtschaftlichen Interesses gerückt. Die Elemente Cer (Ordnungszahl 58) bis Lutetium (Ordnungszahl 71) sind Teil der sogenannten Seltenen Erden. In diesen Elementen werden erstmals auch f-Orbitale besetzt, weshalb viele dieser Elemente ganz besonders interessante optische und magnetische Eigenschaften besitzen. Das macht diese Elemente für High-Tech-Anwendungen so wichtig. Es gibt aber nur wenige abbauwürdige Lagerstätten, weshalb sie die Bezeichnung ‚Seltene Erden‘ zu Recht bekommen haben.“ (Peter Weinberger, Institut für Angewandte Synthesechemie, Technischen Universität Wien)

Tenness, das jüngste Element

„Das jüngste Element im Periodensystem ist Tenness mit der Ordnungszahl 117. Es wurde 2010 erstmals nachgewiesen und vollendete damit unser Periodensystem, wie wir es heute kennen. Wie auch die umliegenden Elemente ist es instabil und zerfällt nach der Herstellung innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde. Für alle weiteren Elemente, die noch entdeckt werden, müsste eine zusätzliche Reihe am Ende des Periodensystems eingefügt werden inklusive eines neuen Einschubs für das g-Orbital, mit dem in der neuen Reihe 50 weitere Atome Platz finden würden.“ (Nuno Maulide, Institut für Organische Chemie, Universität Wien)

science.ORF.at/APA

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