1. Vielleicht erinnerst du dich an das Periodensystem der Elemente als eine triste Tabelle an der Wand deines Klassenzimmers. Wenn ja, haben Sie seinen wahren Zweck nie erraten: Es ist ein riesiger Spickzettel.
2. Die Tabelle dient Chemiestudenten seit 1869, als sie von Dmitry Mendeleyev, einem schrulligen Professor an der Universität von St. Petersburg, erstellt wurde.
3. Als der Abgabetermin eines Verlags bevorstand, hatte Mendeleyev keine Zeit, alle 63 damals bekannten Elemente zu beschreiben. Also griff er auf einen Datensatz von Atomgewichten zurück, den andere akribisch zusammengetragen hatten.
4. Um diese Gewichte zu bestimmen, hatten Wissenschaftler Strom durch verschiedene Lösungen geleitet, um sie in ihre einzelnen Atome zu zerlegen. Entsprechend der Polarität einer Batterie bewegten sich die Atome eines Elements in diese Richtung, die Atome eines anderen in jene Richtung. Die Atome wurden in getrennten Behältern gesammelt und dann gewogen.
5. Auf diese Weise ermittelten die Chemiker die relativen Gewichte – alles, was Mendelejew brauchte, um eine sinnvolle Rangordnung aufzustellen.
6. Da er Kartenspiele liebte, schrieb er das Gewicht für jedes Element auf eine separate Karteikarte und sortierte sie wie beim Solitärspiel. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften bildeten eine „Farbe“, die er in Spalten nach aufsteigendem Atomgewicht ordnete.
7. Nun hatte er ein neues Periodengesetz („Elemente, die nach dem Wert ihrer Atomgewichte angeordnet sind, zeigen eine klare Periodizität der Eigenschaften“), das ein Muster für alle 63 Elemente beschrieb.
8. Wo Mendelejews Tabelle Leerstellen aufwies, sagte er die Gewichte und das chemische Verhalten einiger fehlender Elemente – Gallium, Scandium und Germanium – korrekt voraus.
9. Aber als Argon 1894 entdeckt wurde, passte es in keine von Mendelejews Spalten, so dass er seine Existenz leugnete – wie er es auch für Helium, Neon, Krypton, Xenon und Radon tat.
10. Im Jahr 1902 gab er zu, dass er die Existenz dieser übersehenen, unglaublich unreaktiven Elemente – der Edelgase – nicht vorausgesehen hatte, die nun die gesamte achte Gruppe der Tabelle bilden.
11. Jetzt sortieren wir die Elemente nach der Anzahl ihrer Protonen oder „Ordnungszahl“, die die Konfiguration der entgegengesetzt geladenen Elektronen eines Atoms und damit seine chemischen Eigenschaften bestimmt.
12. Edelgase (ganz rechts im Periodensystem) haben geschlossene Elektronenschalen, weshalb sie nahezu inert sind.
13. Atomare Liebe: Man nehme ein modernes Periodensystem, schneide die komplizierten mittleren Spalten aus und falte es einmal entlang der Mitte der Elemente der Gruppe 4. Die Gruppen, die sich küssen, haben komplementäre Elektronenstrukturen und werden sich miteinander verbinden.
14. Natrium berührt Chlor – Kochsalz! Du kannst andere übliche Verbindungen wie Kaliumchlorid vorhersagen, das in sehr hohen Dosen als Teil einer tödlichen Injektion verwendet wird.
15. Die Elemente der Gruppe 4 (oben als IVA dargestellt) in der Mitte verbinden sich leicht miteinander und mit sich selbst. Silizium + Silizium + Silizium verbinden sich ad infinitum zu kristallinen Gittern, die zur Herstellung von Halbleitern für Computer verwendet werden.
16. Kohlenstoffatome – ebenfalls Gruppe 4 – verbinden sich zu langen Ketten, und voilà: Zucker. Die chemische Flexibilität des Kohlenstoffs macht ihn zum Schlüsselmolekül des Lebens.
17. Mendelejew nahm fälschlicherweise an, dass alle Elemente unveränderlich sind. Aber radioaktive Atome haben instabile Kerne, das heißt, sie können sich in der Tabelle bewegen. Zum Beispiel zerfällt Uran (Element 92) allmählich in eine ganze Reihe leichterer Elemente und endet mit Blei (Element 82).
18. Jenseits des Randes: Atome mit einer höheren Ordnungszahl als 92 kommen in der Natur nicht vor, aber sie können durch Beschuss von Elementen mit anderen Elementen oder Teilen von ihnen erzeugt werden.
19. Die beiden neuesten Mitglieder des Periodensystems, die noch namenlosen Elemente 114 und 116, wurden im vergangenen Juni offiziell anerkannt. Nummer 116 zerfällt und verschwindet in Millisekunden. (Drei Elemente, 110 bis 112, wurden ebenfalls Anfang des Monats offiziell benannt.)
20. Der Physiker Richard Feynman hat einmal vorausgesagt, dass die Zahl 137 die äußere Grenze der Tabelle definiert; das Hinzufügen weiterer Protonen würde eine Energie erzeugen, die nur durch eine imaginäre Zahl quantifiziert werden kann, was das Element 138 und höher unmöglich macht. Vielleicht.