Ein Gang durch die Entstehungsgeschichte dieser berühmtesten Tabelle der Welt

Derzeit sind 118 chemische Elemente bekannt, die sich aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit unterteilen lassen in: Metalle - Halbmetalle - Nichtmetalle. Diese Klassifizierung sagt aber wenig aus über die weiteren sich periodisch ändernden Eigenschaften der Elemente und den sich daraus ableitenden Gesetzmäßigkeiten.

Bereits Anfang des 19. Jahrhunderts wurden vom Schotten William Prout und den deutschen Chemikern Wolfgang Döbereiner in Jena und Leopold Gmelin in Heidelberg erste Versuche unternommen, die zu ihrer Zeit bekannten 53 Elemente aufgrund ihrer Atommasse (Atomgewicht) zu ordnen. Um 1864 erkannte der Brite John A. R. Newlands, dass sich bei Anordnung der Elemente nach steigender Atommasse die chemischen Eigenschaften in jeder achten Position wiederholten. Er nannte seine Entdeckung das „Gesetz der Oktaven“, ein Vorläufer der heutigen Oktettregel, obwohl zur damaligen Zeit die Edelgase noch nicht bekannt waren.

Das Periodensystem der Elemente hat für das Verständnis der Chemie eine ähnliche fundamentale Bedeutung wie die Evolutionstheorie Darwins für die Biologie. Deshalb haben die Vereinten Nationen und die UNESCO das Jahr 2019 zum Jahr des PSE ausgerufen.

Das von Mendelejew skizzierte Periodensystem der Elemente (Abb.) motivierte den dänischen Quantenpionier Nils Bohr, sein nach ihm benanntes Atommodell zu entwickeln, weil er das Periodensystem der chemischen Elemente besser verstehen wollte. 

Das PSE nach Mendelejew war somit auch – ausgehend vom Bohrschen Schalenmodell – die Geburtsstunde der Quantenchemie und führte schließlich dazu, dass heute die Ordnungszahl (Kernladungszahl) und damit auch in einem neutralen Atom die Elektronenzahl in der Atomhülle das bestimmende Ordnungsprinzip für die tabellarische Anordnung der Elemente darstellt (Abb.). Dies stimmt auch mit dem Elementbegriff überein, nach dem ein Element eine Ansammlung von Atomen ist, die alle die gleiche Zahl an positiv geladenen Protonen in ihrem Atomkern besitzen.

Ursache, die Kernladungszahl als Ordnungsprinzip zu wählen, war, dass die von Mendelejew entworfene Anordnung der Elemente nach steigender Atommasse an mehreren Stellen aufgrund der Eigenschaften des betreffenden Elements korrigiert werden musste. In der Regel ist die relative Atommasse des Elements zur rechten größer. Ausnahmen von dieser Regel nennt man Inversionen [Argon (Ar) vor Kalium (K) - Tellur (Te) vor Iod (I) - Cobalt (Co) vor Nickel (Ni) - Thorium (Th) vor Protactinium (Pa)].

In der heutigen Form des PSE sind die 118 bekannten chemischen Elemente nach steigender Kernladungszahl (Ordnungszahl) in 7 Perioden (waagrecht) und 16 Gruppen (senkrecht) geordnet und werden mit einem ein- oder zweibuchstabigen Elementsymbol abgebildet. Innerhalb einer Periode steigt die Ordnungszahl (Kernladungszahl) jeweils um 1 an. Die Perioden werden mit arabischen Ziffern gekennzeichnet.

Früher unterteilte man die 16 Gruppen in 8 Hauptgruppen (Valenzelektronen in der äußersten Schale) und 8 Nebengruppen (Valenzelektronen in der äußersten und zweitäußersten Schale). Als Valenzelektronen bezeichnet man die Elektronen in der Atomhülle, die vorrangig für die chemischen Eigenschaften des betreffenden Elements verantwortlich sind. Bei den Lanthanoiden und Actinoiden fungiert auch die drittäußerste Schale als Valenzschale. Die 16 Gruppen wurden mit römischen Zahlen gekennzeichnet, wobei zur Kennzeichnung der Hauptgruppe ein „a“ und zur Kennzeichnung der Nebengruppe ein „b“ der Gruppennummer hinzugefügt wurde. Da nach dem Bohrschen Atommodell in der 3. Schale (M-Schale) 18 Elektronen untergebracht werden mussten, führte dies dazu, dass die VIII. Nebengruppe drei Elemente enthielt [z.B. Eisen (Fe) - Cobalt (Co) - Nickel (Ni)].

Bei der Entdeckung neuer Elemente spielten auch Pharmazeuten eine herausgehobene Rolle. Der deutsche Apotheker und Alchemist Hennig Brand (1630-1692) entdeckte 1669 in Hamburg des Element Phosphor (P). Phosphor war das erste der 118 Elemente, dessen Entdecker uns namentlich bekannt ist. Studien in den Jahren von 1772-1773 führten den deutsch-schwedischen Apotheker und Chemiker Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) zur Entdeckung der Elemente Sauerstoff und Stickstoff. Leider publizierte er seine Ergebnisse erst im Jahr 1777, so dass Joseph Priestley den Ruhm für die Entdeckung des Elements Sauerstoff einheimste, den er unabhängig von Scheele 1774 gefunden hatte. 

Besonders erfolgreich bei der Entdeckung neuer Elemente war der aus bescheidenen Verhältnissen stammende Apothekengehilfe Martin Heinrich Klaproth. Er fand 1779 die beiden Elemente Uran (U) [Isolierung aus der Pechblende] und Zirkonium (Zr) sowie 1803 das Element Cerium (Ce). Er war Namensgeber für die Elemente Titan (Ti) [1795] und Tellur (Te) [1798]. 1793 entdeckte Klaproth (gleichzeitig mit T.C. Hope) das Strontium (Sr) und 1797 (gleichzeitig mit Louis-Nicolas Vanquelin) das Element Chrom (Cr). Dem von Vanquelin gefundenen Beryllium (Be) gab er den Namen. Der in Wernigerode geborene Apothekengehilfe Klaproth – mit beruflichen Stationen in Apotheken in Quedlinburg, Hannover, Berlin und Danzig – entwickelte sich als Autodidakt zu einem der führenden und renommiertesten Gelehrten seiner Zeit. 1778 legte er das Pharmazeutische Staatsexamen ab und 1788 wurde er Mitglied der Akademie der Wissenschaften in Berlin. Ohne Studium, Promotion und Habilitation in der Tat eine bemerkenswerte Leistung auf dem Weg zu einer ordentlichen Professur in Chemie.

Noch erfolgreicher beim Auffinden neuer Elemente war der US-Amerikaner Glenn Theodore Seaborg, der 1951 hierfür den Nobelpreis für Chemie erhielt und insgesamt 11 neue Elemente aus dem Transuran-Bereich entdeckte. Das Element 106 erhielt 1997 zu seinen Ehren den Namen Seaborgium (Sg). Seaborg ist der erste Forscher, der noch lebte, als ein Element nach ihm benannt wurde. Später folgte noch der russische Chemiker Yuri Oganessian, zu dessen Lebzeiten das Element 118 den Namen Oganesson (Og) erhielt.