150 Jahre Periodensystem

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Die feste Ordnung der Welt

118 nachgewiesene Elemente zählt das 150 Jahre alte System aktuell. Einige der Hauptgruppen können wohl viele Apotheker noch auswendig aufzählen, zum Beispiel die Halogene mit »Fluoreszierende Clowns brennen im Auto« (Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I) und Astat (At)) oder ähnlichen, am besten selbst ausgedachten Merksätzen.

Das System in seiner Anordnung, wie wir es heute kennen, wurde gleich zweimal im Jahr 1869 unabhängig voneinander veröffentlicht: Von dem Deutschen Lothar Meyer (1830–1895) und dem Russen Dmitri Iwanowitsch Mendelejew (1834–1907), der diese Woche seinen Geburtstag gefeiert hätte. Beide Wissenschaftler ordneten die damals bekannten Elemente nach steigender Atommasse, wobei sie die Elemente mit ähnlichen Eigenschaften untereinander stellten – die Hauptgruppen des Periodensystems. Allerdings war dies vor der Entdeckung der Edelgase Ende des 19. Jahrhunderts. Die achte Hauptgruppe ließ sich jedoch nahtlos in das System einfügen. Für den Nobelpreis waren Meyer und Mendelejew leider zu früh dran, der wird erst seit 1901 vergeben. Aber für ihre Verdienste bekamen sie gemeinsam 1882 die Davy-Medaille der britischen Royal Society.

Ein paar Schönheitsfehler hatte die erste Version es Periodensystems jedoch noch. So fehlten Mendelejew die erst später nachgewiesenen Elemente Scandium, Gallium und Germanium, die er schon vorausgesagt hatte. Ihre Eigenschaften decken sich mit den prognostizierten Eigenschaften anhand ihres Platzes im Periodensystem, was als Beleg für seine Richtigkeit gilt. Bei den Elementpaaren Argon-Kalium, Cobalt-Nickel und Tellur-Iod passte die Einordnung anhand der Atommasse jedoch nicht zu den Eigen­schaften laut Einordnung im System.

Der Brite Henry G.J. Moseley (1887–1915) löste kurz vor seinem Tod das Problem. Er bestimmte mithilfe von Röntgenspektren die Ordnungszahl mehrerer Elemente und postulierte: »Im Atom gibt es eine fundamentale Größe, die in regelmäßigen Schritten von einem Element zum anderen zunimmt. Diese Größe kann nur die positive Ladung des Atomkerns sein«. Aufgrund seiner Arbeiten wurde das Ordnungsprinzip des Periodensystems neu definiert.

Die anfangs weißen Flecken bis dato unbekannter, aber postulierter Elemente konnten mittlerweile alle gefüllt werden. Wissenschaftler weltweit liefern sich zudem ein Wettrennen, das nächste neue superschwere Element zu erzeugen, auch wenn es nur für mini­malste Bruchteile von Sekunden existiert. Vorläufiges Ende der siebten Periode und des ganzen Systems ist das Edelgas Oganesson mit der höchsten nachgewiesenen Ordnungszahl 118 (Elementsymbol Og).

Das Rennen um die Erstbeschreibung gleicht einem Krimi: 1999 berichteten Forscher um Victor Ninov aus Berkeley in der Fachzeitschrift »Physical Review Letters«, sie hätten das Element mit dem systematischen, vorläufigen Namen Ununoctium (Uuo) durch eine Reak­tion zwischen Blei und Krypton erzeugen könnten. Kurze Zeit darauf mussten sie den Bericht jedoch zurückziehen, weil die Ergebnisse von deutschen und japanischen Wissenschaftlern nicht nachvollzogen werden konnten. Der Direktor des Labors räumte ein, dass die ursprüngliche Veröffentlichung auf höchstwahrscheinlich gefälschten Daten beruht habe. Ninov bestritt eine Manipulation und berief sich auf eine defekte Messapparatur, wurde aber entlassen.

2006 konnten dann russische Forscher um Juri Oganesjan aus Dubna die Erzeugung des 118. Elements zweifelsfrei nachweisen, identifiziert über die Alpha-Zerfallsprodukte nach dem Beschuss von Californium mit Calcium-Ionen. Die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) als internationaler Hüter über die chemische Nomenklatur erkannte die Entdeckung im Jahr 2015 schließlich an und akzeptierte ein Jahr später auch die Benennung in Oganessium zu Ehren des Labor­leiters in Dubna.