Periodische Tabelle der Elemente Postkarte

1789 veröffentlichte Antoine Lavoisier eine Liste von 33 chemischen Elementen. Obwohl Lavoisier die Elemente in Gase, Metalle, Nichtmetalle und Erden gruppierte, suchten die Chemiker im folgenden Jahrhundert nach einem präziseren Klassifizierungssystem. 1829 beobachtete Johann Wolfgang Döbereiner, dass viele der Elemente aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften in Dreigruppen (Dreier-Gruppen) zusammengefasst werden konnten. Lithium, Natrium und Kalium beispielsweise wurden als weiche, reaktive Metalle zusammengefasst. Döbereiner stellte außerdem fest, dass nach Atomgewicht das zweite Mitglied jeder Triade ungefähr dem Durchschnitt der ersten und dritten Person entsprach.[3] Der deutsche Chemiker Leopold Gmelin arbeitete mit diesem System, und 1843 hatte er zehn Triaden, drei Vierergruppen und eine Gruppe von fünf identifiziert. Jean Baptiste Dumas veröffentlichte 1857 Arbeiten, in denen die Beziehungen zwischen den verschiedenen Metallgruppen beschrieben wurden. Obwohl verschiedene Chemiker in der Lage waren, Beziehungen zwischen kleinen Gruppen von Elementen zu identifizieren, mussten sie erst noch ein System errichten, das sie alle umfasste.[3] Der deutsche Chemiker August Kekulé hatte 1858 festgestellt, dass Kohlenstoff in einem Verhältnis von eins zu vier tendenziell mit anderen Elementen verbunden ist. Methan zum Beispiel hat ein Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatome. Dieses Konzept wurde schließlich als Valency bekannt. 1864 veröffentlichte der deutsche Chemiker Julius Lothar Meyer eine Tabelle mit den 49 bekannten Elementen, die nach Tälern geordnet waren. Die Tabelle zeigte auf, dass Elemente mit ähnlichen Eigenschaften häufig dieselbe Wertigkeit aufweisen.[4] Der englische Chemiker John Newlands veröffentlichte in den Jahren 1864 und 1865 eine Reihe von Arbeiten, in denen er seinen Versuch beschrieb, die Elemente zu klassifizieren: Als er in der Reihenfolge der Erhöhung des Atomgewichts aufgeführt wurde, wiederholten sich ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften in Abständen von acht, was er mit den Oktaven der Musik verglich.[5] [6] Dieses Oktavgesetz wurde jedoch von seinen Zeitgenossen verspottet. Portrait von Dmitri MendelejewRussischer Chemieprofessor Dmitri Ivanowitsch Mendeleev und Julius Lothar Meyer veröffentlichten unabhängig voneinander ihre Periodischen Tabellen in 1869 bzw. 1870. Beide konstruierten ihre Tabellen in ähnlicher Weise: indem sie die Elemente in einer Reihe oder Spalte in der Reihenfolge des Atomgewichts auflisten und eine neue Zeile oder Spalte beginnen, als sich die Eigenschaften der Elemente zu wiederholen begannen.[8] Der Erfolg von Mendelejews Tabelle beruht auf zwei Entscheidungen, die er getroffen hat: Die erste war, Lücken in der Tabelle verlassen, als es den Anschein hatte, das entsprechende Element sei noch nicht entdeckt worden.[9] Mendelejew war nicht der erste Chemiker, der dies tat, aber er ging einen Schritt weiter, indem er die Trends in seinem Periodensystem nutzte, um die Eigenschaften dieser vermissten Elemente wie Gallium und Germanium vorherzusagen.[10] Die zweite Entscheidung bestand darin, gelegentlich die von den Atomgewichten vorgeschlagene Reihenfolge zu ignorieren und benachbarte Elemente wie Kobalt und Nickel zu verändern, um sie besser in chemische Familien einzuteilen. Mit der Entwicklung von Theorien der atomaren Struktur wurde deutlich, dass Mendelejew die Elemente versehentlich in der Reihenfolge der Erhöhung der Atomzahl aufgeführt hatte.[11] Mit der Entwicklung moderner quantenmechanischer Theorien der Elektronenkonfigurationen innerhalb von Atomen wurde deutlich, dass jede Zeile (oder Periode) in der Tabelle mit der Befüllung einer Quantenebene von Elektronen korrespondierte. In Mendelejews ursprünglicher Tabelle war jeder Zeitraum dieselbe Länge. Da größere Atome jedoch mehr Elektron-Subschichten haben, haben moderne Muscheln immer längere Perioden weiter unten am Tisch.[12] In den Jahren, die darauf folgten, als Mendelev sein Periodensystem veröffentlichte, wurden die von ihm links Lücken gefüllt, während die Chemiker mehr chemische Elemente entdeckten. Das letzte natürlich vorkommende Element, das entdeckt wurde, war 1939 Francium (von Mendeleev als eka-caesium bezeichnet).[13] Das Periodensystem ist auch durch die Zugabe von synthetischen und transuranischen Elementen gewachsen. Das erste transuranische Element, das entdeckt wurde, war das Neptunium, das 1939 durch die Bombardierung von Uran mit Neutronen in einem Cyclotron gebildet wurde.