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Mit der Einführung des Periodensystems gelang die Einteilung der Materie in ihre chemischen Elemente. Dies leitete den Aufbruch in die Naturwissenschaften und gleichzeitig den Abschied vom Denksystem der vier Elemente ein.
Die Geschichte der Vier-Elemente-Lehre ist zugleich eine Geschichte der Chemie. Schliesslich wollte man die verschiedenen Manifestationen der Materie erklären können. Gerade beim Element Erde – der festen Materie – konnte man handfeste Untersuchungen anstellen, die mit den fortschreitenden Erkenntnissen der Chemie immer bessere Resultate lieferten.
Ging man in der Antike noch davon aus, dass unsere Welt aus den vier Elementen Wasser, Feuer, Luft und Erde bestand, kristallisierte sich mit den zunehmenden Erkenntnissen in der Chemie ein Wissen heraus, das zur heutigen modernen Naturwissenschaft geführt hat. Bevor die chemischen Elemente entdeckt wurden, glaubte man lange Zeit, dass man mithilfe der Alchemie und mit dem «Stein der Weisen» unedle Metalle in Gold verwandeln konnte.
«Die Erde ist ein himmlischer Planet, auf dem die Unglücklichen ein höllisches Leben haben.» Johann Nepomuk Nestroy (1801–1862), österreichischer Dramatiker
Nach alter Überlieferung soll die Göttergestalt des Hermes Trismegistos vor über 2500 Jahren die Herstellungsformel des Steins der Weisen in eine Smaragdtafel eingraviert haben. So sollen die Grundelemente Wasser, Feuer, Luft und Erde – im Verbund mit Quecksilber, Schwefel und Salz – die Zutaten bilden, die zur Gewinnung des Steins der Weisen notwendig sind. In der Alchemie zwischen dem ersten und dritten Jahrhundert herrschte die Vorstellung, dass der Stein der Weisen aus einer Substanz bestehen soll, die unedle Metalle in Gold und Silber verwandeln könne. Dem Stein wurde auch eine verjüngende Wirkung zugeschrieben und die meisten Alchemisten hofften mit dem Stein der Weisen Reichtum und Unsterblichkeit zu erlangen. Die Vier-Elemente-Lehre bestimmte bis ins 17. Jahrhundert hinein die Chemie, die bis dahin Alchemie genannt wurde.
Wegbereiter der modernen Chemie
Der englische Adlige Robert Boyle (1627–1692) war Naturforscher und untersuchte die Verschiedenartigkeit der Stoffe und ihre Umwandlungen in andere Stoffe. 1661 kritisierte er in seiner Schrift «The Sceptical Chymist» den bisherigen Begriff der Elemente in der Alchemie. Er definierte ihn neu so: «Ein chemisches Element ist ein im Experiment nicht weiter zerlegbarer Stoff.» Zudem forderte er, in naturwissenschaftlichen Bereichen gründliche experimentelle Methoden anzuwenden. Zuerst müssten die Beobachtungen geprüft, erst dann dürften Theorien aufgestellt werden. Boyle gründete die erste naturwissenschaftliche Gesellschaft: die Royal Society.
Robert Boyle lehnte sowohl die auf Empedokles gegründete Lehre der vier Elemente (Wasser, Feuer, Luft und Erde) als auch die Lehre des Paracelsus über die drei Prinzipien (Salz, Schwefel und Quecksilber) ab. Boyle war mit seinen Experimenten der Wegbereiter für die moderne Chemie und arbeitete bereits damals mit wissenschaftlichen Methoden. So entwickelte sich Boyle, der am Anfang noch Alchemist war und an Metalltransmutationen mithilfe des Steins der Weisen glaubte, immer mehr zum Naturwissenschaftler, der die Dinge gründlich hinterfragte. So stellte er wichtige Fragen zum Elementbegriff, wie etwa: Kann man Gold in seine Elemente zerlegen? Oder Glas? Und wenn nicht: Waren diese nicht zerlegbaren Stoffe möglicherweise selber Elemente?
Der Begriff «chemisches Element» entstand ab dem 17. Jahrhundert. Damals erkannte man immer deutlicher, dass der Elementbegriff der Alchemie für eine wissenschaftliche Aufklärung der vielfältigen Eigenschaften von Stoffen und ihren Reaktionen miteinander nicht mehr ausreichte.
Der englische Naturforscher John Dalton (1766–1844) gilt ebenfalls als wichtiger Wegbereiter der modernen Chemie. Er erkannte, dass die «Bausteine» der chemischen Elemente die Atome waren und formulierte folgende Gesetze: «Jeder Stoff besteht aus kleinsten, nicht weiter teilbaren kugelförmigen Teilchen, den Atomen. Alle Atome eines bestimmten Elements haben das gleiche Volumen und die gleiche Masse. Die Atome unterschiedlicher Elemente unterscheiden sich in ihrem Volumen und in ihrer Masse. Atome sind unzerstörbar. Sie können durch chemische Reaktionen weder vernichtet noch erzeugt werden. Bei chemischen Reaktionen werden die Atome der Ausgangsstoffe nur neu angeordnet und in bestimmten Anzahlverhältnissen miteinander verbunden.»
Damit hatte John Dalton die wesentlichen Gesetze der lange gesuchten «Urbausteine» der Materie richtig formuliert. Zwar wissen wir heute, dass Atome doch teilbar sind und dass es noch kleinere Elementarteilchen gibt. Trotzdem hatte Dalton mit seinem Atommodell einen enorm wichtigen Beitrag zur Chemie geleistet. Auf seinen Grundlagen basierend waren die späteren wissenschaftlichen Erkenntnisse erst möglich.
Durchbruch der neuen Lehre
Der russische Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejew (1834–1907) verhalf der modernen Elementenlehre schliesslich zum Durchbruch. Er wurde 1864 Professor am Technologischen Institut Sankt Petersburg und arbeitete an seinem Lehrbuch der Chemie. Dabei beschäftigte er sich mit der Ordnung der Elemente. Er erarbeitete, unabhängig vom deutschen Arzt und Chemiker Lothar Meyer (1830–1895), eine Systematik der chemischen Elemente, die er als «periodische Gesetzmässigkeit» bezeichnete. Damit war eine Anordnung der chemischen Elemente in Tabellenform sowie die Vorhersage von drei neuen Elementen möglich. Diese Tabelle ist heute als Periodensystem der Elemente (PSE) bekannt und wird folgendermassen dargestellt: Ein Element wird jeweils durch ein Elementsymbol bezeichnet: eine Abkürzung, die meist vom lateinischen Namen des Elements abgeleitet ist (z. B. Fe von Ferrum = Eisen). Alle Atome eines Elements haben dieselbe Anzahl an Protonen im Atomkern, was mit der Ordnungszahl bezeichnet wird. Das PSE beginnt also mit dem leichtesten Element Wasserstoff, das aus einem Proton (und einem Elektron) besteht und somit die Ordnungszahl 1 hat. Die Elemente werden im Periodensystem nach steigender Protonenzahl geordnet.
Mit dem Namen «Periodensystem» wird angezeigt, dass sich mit ansteigender Ordnungszahl Eigenschaften der Elemente von ähnlich chemischem Verhalten periodisch wiederholen. Dabei werden die waagerechten Zeilen als Perioden, die senkrechten Spalten als Gruppen bezeichnet.
Mit der Einteilung der Elemente in das Periodensystem war es Dmitri Iwanowitsch Mendelejew gelungen, einen Zusammenhang zwischen den Atommassen und den chemischen Eigenschaften der Elemente herzustellen. Das künstlich erzeugte Element 101 im PSE erhielt zu seiner Ehre den Namen Mendelevium (Md).
Das PSE wächst (künstlich)
Über zwei Jahrtausende war die antike Lehre von den vier Elementen das beherrschende Denksystem des Abendlandes. Die moderne Naturwissenschaft hat mit der Aufschlüsselung des Periodensystems gezeigt, dass unsere Welt viel komplexer ist und aus sehr viel mehr als nur vier Elementen besteht.
Per Definition ist ein chemisches Element ein Reinstoff, der mit chemischen Methoden nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden kann. So ist z.B. Wasser (H2O) kein Element, da ein Wassermolekül aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht. Insgesamt sind bis heute 118 Elemente nachgewiesen worden. Davon kommen die Elemente mit den Ordnungszahlen von 1 bis 94 auf der Erde natürlich vor. Die Elemente der Ordnungszahlen 95 bis 118 wurden ausschliesslich künstlich in Kernreaktoren oder in Teilchenbeschleunigern erzeugt. Künstliche Elemente sind kurzlebig und instabil: Sie wandeln sich schnell wieder in andere Elemente um. Die zuletzt entdeckten Elemente 113, 115, 116, 117 und 118 wurden am 30. Dezember 2015 von der IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) bestätigt. Damit ist nun auch die siebte Periode des Periodensystems vollständig.
Unser Heimatplanet «Erde»
Und die Erde selbst, unser Heimatplanet? Sie ist ein Symbol für Fruchtbarkeit und Wachstum, ist Boden für alles Gedeihende und bringt unzählige Pflanzen hervor, die uns ernähren. Der Grund und Boden ist unsere Lebensgrundlage. Die Erde sorgt dafür, dass wir festen Boden unter den Füssen haben. Ein Mensch, der «geerdet» ist, strahlt Zuverlässigkeit und Bodenständigkeit aus. Das Erdelement steht auch für Sicherheit, Stabilität, Realismus, Pragmatismus, Fleiss, Ehrlichkeit, Verbindlichkeit und klare Strukturen. Im negativen Sinn kann die Erde schwer, erdrückend und versteifend wirken, was sich in der Psyche in Schwermut und Sturheit äussern kann.
Der «Erdmensch» ist ein Mensch der Tat. Für ihn zählen nicht Worte oder Versprechen, sondern allein das Ergebnis. Wenn ihm etwas nicht gefällt, dann «mauert» er. Erdmenschen sind in der Regel erfolgreich, da sie bis zum «Umfallen» arbeiten. Sie können auch pingelig sein und sind erst dann zufrieden, wenn alles nach ihren Plänen läuft. Und sie zeichnen sich durch besondere Naturverbundenheit aus.
Erde – wissenschaftlich betrachtet
Als Erde oder Erdreich wird der Boden bezeichnet, das heisst der oberste, belebte Teil der Erdkruste. Unter dem Erdreich wird der Boden von festem oder lockerem Gestein begrenzt.
Auch unseren Heimatplaneten nennen wir «Erde». Dass die Erde eine feste Oberfläche besitzt, mag für uns selbstverständlich sein. Ist es aber nicht: In unserem Sonnensystem haben nur die vier inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars eine feste Oberfläche. Die weiter entfernten Planeten – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – hingegen werden oft als Gasriesen bezeichnet. Sie sind alle viel grösser als die inneren Planeten und haben keine feste Oberfläche. Stattdessen werden sie von einer dichten undurchdringlichen Atmosphäre umhüllt, die starke Stürme beherbergt. Der Ringplanet Saturn hat einen so grossen gasförmigen Anteil, dass seine Dichte so gering ist, dass er auf dem Wasser schwimmen würde.
Mit Erde heilen
Tonheilerden wurden bereits im Mittelalter angewendet. Ab dem 19. Jahrhundert wurde ihre Anwendung unter anderem vom Hydrotherapeuten Sebastian Kneipp, vom «Lehmpfarrer» Emanuel Felke und vom Naturheilkundler Adolf Just propagiert. Just sah in der Heilerde gar «das beste Heilmittel der Natur».
Heilerde ist ein Pulver aus Lehm, Ton oder Löss, einem kalkhaltigen gelblichen Sediment. Sie soll gegen viele Beschwerden wirksam sein. Der Grund: Die Löss-Gesteinsstaubschichten, woraus die Heilerde gewonnen wird, sind reich an Mineralien. Sie entstanden aus Gesteinen der Eiszeit, durch Gletscherbewegungen und Verwitterung. Für den medizinischen Gebrauch wird der Löss getrocknet und sehr fein gemahlen. Heilerde enthält keine Zusätze. Sie kann in Reformhäusern und Drogerien gekauft werden. In der Regel wird Heilerde mit Wasser vermischt und kann sowohl äusserlich als auch innerlich angewendet werden. Innerlich kann sie bei Sodbrennen sowie bei Magen-Darm-Problemen wie Verdauungsbeschwerden oder Durchfall helfen. Allgemein soll sie Gifte, Säuren, Bakterien und Schadstoffe aus der Nahrung binden. Ausserdem kann Heilerde als unspezifische Mineralstoffquelle genutzt werden, wobei sich die Mineralstoffzusammensetzung je nach Produkt stark unterscheiden kann. Bei der innerlichen Anwendung ist es wichtig, ausreichend Wasser zu trinken! Äusserlich kann die Heilerde mit Wasser zu einem Brei vermischt und wie ein Pflaster auf die betroffene Stelle gelegt werden (warm oder kalt). So kann Heilerde bei Akne, fettiger Haut, Cellulite, Schwellungen, Entzündungen, Insektenstichen, Muskelverspannungen und rheumatischen Beschwerden helfen.