Geschichte des Periodensystems

Das Periodensystem entstand durch die Arbeit vieler Wissenschaftler: Zunächst erkannten sie Muster in den chemischen Eigenschaften, dann erklärten sie diese Muster anhand des Atomaufbaus.

Diese Zeitleiste zeichnet die Entwicklung von frühen Elemententdeckungen bis zur Anordnung und Benennung der Elemente 1–118 nach.

1. Von der Entdeckung der Elemente zu periodischen Mustern

Jahr	Meilenstein
1669	Hennig Brand isoliert Phosphor aus erhitzten Urinrückständen. Die Entdeckung der Elemente entwickelte sich aus praktischen Experimenten und der Alchemie; später untersuchte auch Robert Boyle Phosphor.
1789	Antoine Lavoisier gruppiert einfache Stoffe nach ihren Eigenschaften – ein früher Schritt hin zu einer systematischen Klassifikation.
1829	Johann Döbereiner erkennt Gruppen aus jeweils drei chemisch ähnlichen Elementen, die als Triaden bekannt sind.
1862	Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois ordnet die Elemente nach ihrer Atommasse auf der Oberfläche eines Zylinders an und macht so wiederkehrende Ähnlichkeiten sichtbar.
1864–1865	John Newlands entwickelt sein Oktavengesetz: Bei einer Anordnung nach der Atommasse treten chemische Ähnlichkeiten wiederholt auf.
1869–1870	Dmitri Mendelejew veröffentlicht 1869 sein Periodensystem. Julius Lothar Meyer entwickelt unabhängig davon ebenfalls periodische Klassifikationen und veröffentlicht 1870 seine ausgereifte Anordnung.
1875–1886	Die Entdeckungen von Gallium, Scandium und Germanium stützen Mendelejews Vorhersagen zu den Lücken im Periodensystem.

Warum Mendelejews Periodensystem wichtig war

Mendelejew berücksichtigte sowohl chemische Ähnlichkeiten als auch Atommassen. Er ließ Lücken für unentdeckte Elemente und sagte deren Eigenschaften voraus, sodass spätere Entdeckungen eine Überprüfung der Anordnung ermöglichten. Seine Leistung baute auf früheren Arbeiten auf und entwickelte sich parallel zu Meyers unabhängiger Forschung.

Ein erfolgreiches Periodensystem leistete mehr als die Katalogisierung bekannter Stoffe: Es half Chemikern zu erkennen, was noch fehlte.

2. Die Entdeckung der Struktur hinter dem Periodensystem

Jahr	Meilenstein
1894	Lord Rayleigh und William Ramsay weisen Argon in der Luft nach. Weitere Edelgasentdeckungen folgen; diese Elemente stehen heute in Gruppe 18.
1896	Henri Becquerel entdeckt die spontane Strahlung von Uranverbindungen und eröffnet damit die Erforschung der Radioaktivität.
1897	J. J. Thomson identifiziert das Elektron durch Kathodenstrahlexperimente und zeigt damit, dass Atome kleinere Teilchen enthalten.
1898	Marie und Pierre Curie geben die Entdeckung von Polonium und Radium bekannt. Ramsay und Morris Travers entdecken unabhängig davon Neon, Krypton und Xenon.
1902–1903	Ernest Rutherford und Frederick Soddy entwickeln die Theorie der radioaktiven Umwandlung: Radioaktive Atome können sich in Atome anderer Elemente umwandeln.
1911	Rutherford schlägt das Kern-Hülle-Modell vor und interpretiert dabei die Streuversuche von Hans Geiger und Ernest Marsden. Der größte Teil der Masse und der positiven Ladung eines Atoms ist in einem kleinen Kern konzentriert.
1913	Niels Bohr führt quantisierte Energieniveaus in einem Modell des Wasserstoffatoms ein. Dies war ein wichtiger Schritt, jedoch noch nicht die endgültige quantenmechanische Beschreibung.
1913	Henry Moseleys Röntgenmessungen etablieren die Ordnungszahl als Grundlage für die Anordnung der Elemente und klären damit die Ausnahmen bei einer einfachen Anordnung nach der Atommasse.
1913	Soddy führt den Begriff Isotop für Atome ein, die trotz unterschiedlicher Masse denselben Platz im Periodensystem einnehmen.
1919	Rutherfords kernphysikalische Experimente weisen Wasserstoffkerne als Bestandteile schwererer Kerne nach und tragen damit zur Identifizierung des Protons bei.

3. Erklärung und Erweiterung des modernen Periodensystems

Jahr	Meilenstein
1920er-Jahre	Die Quantenmechanik liefert eine tiefere Erklärung der Elektronenzustände und periodischen Muster. Elektronenorbitale ersetzen die Vorstellung, dass Elektronen festen Bahnen wie Planeten folgen.
1932	James Chadwick entdeckt das Neutron und erklärt damit, wie sich Atome desselben Elements in ihrer Masse unterscheiden können. John Cockcroft und Ernest Walton spalten bei separaten Arbeiten mit einem Teilchenbeschleuniger Lithiumkerne in Heliumkerne.
1944–1945	Glenn T. Seaborg entwickelt das Actinoidenkonzept im Jahr 1944; 1945 wird ein Periodensystem veröffentlicht, das dieses Konzept berücksichtigt. Es ordnet die Actinoide in einer zu den Lanthanoiden analogen Reihe an und hilft bei der Einordnung der Transurane.
2016	Die IUPAC genehmigt die Namen Nihonium (113), Moscovium (115), Tenness (117) und Oganesson (118) und schließt damit die endgültige Benennung der Elemente der siebten Periode ab.

Von der Atommasse zur Ordnungszahl

Frühe Periodensysteme orientierten sich hauptsächlich an relativen Atommassen und chemischen Ähnlichkeiten. Das moderne Periodensystem richtet sich nach der Ordnungszahl: der Anzahl der Protonen im Atomkern. Isotope eines Elements haben unterschiedliche Neutronenzahlen, aber dieselbe Ordnungszahl und denselben Platz im Periodensystem.

Die Lanthanoide und Actinoide werden häufig unterhalb des Hauptteils des Periodensystems dargestellt, um es kompakt zu halten; sie bleiben Teil des Periodensystems.