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150 Jahre Periodensystem mit einem Stückchen Schweizer Geschichte
Vor 150 Jahren, am 6. März 1969, präsentierte Dmitri Mendelejew der Russischen Chemischen Gesellschaft seine Systematik der chemischen Elemente. Im Periodensystem steckt auch ein bisschen Schweiz, wurden doch drei Elemente in Genf entdeckt.
Das Periodensystem machte die verborgene Ordnung in den Bausteinen der Materie sichtbar: Der russische Chemiker Dmitri Mendelejew sortierte die damals bekannten 63 Elemente nach aufsteigender Atommasse und ordnete sie nach Ähnlichkeit ihrer Eigenschaften in sieben Gruppen an. Erst diese tabellarische Systematik zeigte auch die weissen Flecken in der Landschaft der Elemente. So wies Mendelejew von Anfang an darauf hin, dass man mit der Entdeckung noch vieler unbekannter Elemente rechnen müsse.
Genfer Beitrag zu den Seltenen Erden
«Mendelejew hat leere Felder in seiner Tabelle gelassen und sogar die chemischen Eigenschaften einiger Elemente vorhergesagt, die später hinzugefügt wurden», erklärt Claude Piguet, Professor für Mineralchemie an der Universität Genf. Zum Beispiel diejenigen von Gallium, Scandium und Germanium, die Mendelejew Eka-Aluminium, Eka-Bor und Eka-Silizium nannte. Das Präfix «Eka» benutzte er für freie Stellen im Periodensystem, die sich einen Spaltenplatz unter einem bekannten Element befanden.
Rund 50 Jahre lang wurden bestimmte Elemente jedoch nicht in das Periodensystem aufgenommen, weil sie nicht ausreichend rein oder identifiziert waren, so Piguet. Erst Anfang des 20. Jahrhunderts, erhielten sie ihren Platz in der Tabelle – dank der Entwicklung der Atomtheorie und in einer neu eingeführten Ebene im Periodensystem. Die Rede ist von den Seltenen Erden. Der Genfer Chemiker Jean-Charles Galissard de Marignac entdeckte zwischen 1878 und 1880 zwei Elemente dieser Gruppe: Ytterbium (Yb) und Gadolinium (Gd). Zudem bestimmte er mit hoher Präzision das Atomgewicht von 29 Elementen, was mehr als einem Drittel der damals bekannten Elemente entspricht. Für seine Arbeit erhielt er 1886 die Humphry-Davy-Medaille, die damals in etwa dem Nobelpreis für Chemie entsprach.
Zwei weitere Genfer haben mit ihrer Entdeckung zum Periodensystem der Elemente beigetragen: Der Physiker Jacques-Louis Soret und der Chemiker Marc Delafontaine gelten als Entdecker des Elements Holmium (Ho). Parallel wurde es von dem Schweden Per Teodor Cleve isoliert und beschrieben.
Weitere Elemente vorhergesagt
Das Periodensystem wurde seit Mendelejews Vorschlag bis zu seiner heutigen Form zahlreichen Anpassungen unterzogen. Als universelle Referenz zählt es inzwischen 118 Elemente – von Wasserstoff (H) bis Oganesson (Og). Weitere sind zwar theoretisch vorhergesagt, aber noch nicht nachgewiesen.
Mit Blick auf die zukünftige Entwicklung des Periodensystems sei wahrscheinlich zumindest kein stabiles Element mehr zu entdecken, vermutet Piguet. Die meisten Elemente jenseits der Ordnungszahl 92 sind sehr instabil und haben eine Lebensdauer in der Grössenordnung von Sekundenbruchteilen.