Geschichtliche Grundlagen der Chemie

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Der Artikel Geschichtliche Grundlagen der Chemie versucht die Frage zu beantworten, welches die Wurzeln der heutigen Erkenntnisse auf dem Gebiet der Chemie sind. Zwei Beispiele seien herausgegriffen:

Das Wasser-Molekül:

Das Wasser-Molekül ist bekanntlich aus der Formel H2O aufgebaut. Ihre endgültige Form erhielt diese recht früh, anfangs des 19. Jahrhunderts, und zwar durch Alexander von Humboldt gemeinsam mit Louis Joseph Gay-Lussac im Rahmen eines Experiments.

Die beiden erwarteten dabei die Bestätigung der bisherigen Annahme, das Molekül setze sich aus einem Atom Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff zusammen, also HO. Zu ihrer Überraschung erhielten sie nach Auslösung der Verbrennung der beiden Gase aber nicht ein Volumen Wasserdampf, sondern deren zwei. Sie schlossen daraus, vorerst noch mit gewisser Unsicherheit, dass die Formel H2O laute, und nicht etwa H2O2. Die Erfahrungen mit dem Molekül seither zeigen, dass sie mit ihrer Analyse richtig lagen.

Das Periodensystem:

Die Entwicklung des Periodensystems begann mit einer Erkenntnis von Wolfgang Döbereiner, der 1819 durch normales Wägen feststellte, dass das Gewicht von Strontium ziemlich genau in der Mitte zwischen jenem von Calcium und Barium liegt. Er übertrug dies als Verhältniszahl auf die Gewichte der einzelnen Atome (Atommassen) der drei Leichtmetalle. Döbereiner bemerkte auch, dass diese ähnliche chemische Eigenschaften aufweisen. Etwas später wurden solche Systematiken auch bei anderen Elementen erkannt, letztlich auch bei gasförmigen: Aus den Volumen-Verhältnissen bei Gas-Reaktionen konnten Zahlen-Verhältnisse der Atome in den jeweiligen Molekülen festgelegt werden (Satz von Avogadro), so dass auch die Atommassen (nicht in Nanogramm oder so, sondern in Verhältnissen zu genau einem Zwölftel des Kohlenstoff-Atoms) abgeleitet werden konnten. Im 20. Jahrhundert konnte dies mit einigen kleineren Abweichungen durch direktes Messen mit der Massenspektroskopie bestätigt werden.

1869 stellten dann Lothar Meyer und Dimitri Mendelejew fest, dass die Eigenschaften der Elemente in systematischer und periodischer Weise wechseln, wenn sie nach zunehmender Atommasse angeordnet werden. Dem typischen Metall Lithium etwa folgen Elemente mit immer weniger ausgeprägtem Metall-Charakter, dann Nichtmetalle, nachher wieder typische Metalle, usw. Durch Untereinander-Setzen von Elementen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften erhielten die beiden Chemiker so das Periodensystem. Allerdings erkannte Mendelejew Lücken in dieser Systematik - fehlende Elemente, die erst später gefunden und ergänzt werden konnten.

Das Periodensystem der heutigen Form entwickelte allerdings erst Henry Moseley endgültig. Er stellte 1913 fest, dass nicht die Atommasse, sondern die Kernladungszahl, auch Ordnungszahl genannt (die Protonenzahl im Atomkern), die korrekte Reihenfolge der Elemente bestimmt. Die Kernladungszahlen eruierte er, indem er sah, dass sich diese aus den Linien des Röntgen-Spektrums herauslesen lassen (Moseley'sches Gesetz).

Literatur

H.R. Christen: Allgemeine Chemie

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