Die Geschichte des periodischen Systems der Elemente

Zusammenfassung

Die Geschichte des periodischen Systems der Elemente beginnt eigentlich mit W. Prouts Hypothese (1815), gemäß der die durch die chemische Unzerlegbarkeit definierten chemischen Elemente aus Wasserstoff bestehen sollten. In dem Für und Wider der Diskussion, welche diese Hypothese trotz ihrer schlechten empirischen Fundierung bei den Chemikern ausgelöst hat, entstand einerseits eine wesentliche Erhöhung der Genauigkeit der Atomgewichtsbestimmungen (in denen zum Teil noch Faktoren 2 unsicher waren), teils Modifikationen der Proutschen Hypothese. Letztere führten auf einer allgemeineren Basis zum Suchen nach Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den Elementen, die nach verschiedenen Vorläufern in dem Nachweis eines periodischen Verlaufes vieler chemischer und physikalischer Eigenschaften der Elemente als Funktion des Atomgewichtes gipfelten. Diese Aufstellung des periodischen Systems der Elemente gelang unabhängig Lothar Meyer (1830–1895) und Dimitri Ivanowitsch Mendelejeff (1834–1907). Von ersterem Autor existiert ein unpublizierter Entwurf von 1868 und eine Arbeit von 1870, welche die berühmte Atomvolumkurve enthält, vom zweiten Autor eine erste Arbeit von 1869, der eine weitere sehr lange Abhandlung von 1871 folgte. Diese zweite Arbeit enthält auch die berühmten Voraussagen der Elemente Ekabor, Ekaaluminium und Ekasilicium, die später als Scandium, Gallium und Germanium tatsächlich aufgefunden wurden. Die Genauigkeit, mit welcher Mendelejeffs theoretische Voraussagen vom Experiment verifiziert wurden, ist heute noch erstaunlich.

„In den Sommermonaten des [Jahres 1926] wurde auch der Zusammenhang des Paulischen Ausschließungsprinzips mit der Wellen-und Quantenmechanik klargestellt. Man konnte einerseits an der Quantenmechanik des Heliumatoms, mit dem ich mich beschäftigt hatte, nachweisen, daß man die richtigen, dem Pauliprinzip genügenden Terme nur dann erhielt, wenn man die Antisymmetrie der Wellenfunktionen in den Teilchenkoordinaten forderte-, und andererseits konnten Fermi und Dirac zeigen, daß ganz allgemein die Forderung der Antisymmetrie der Wellenfunktion bei Vertauschung der Koordinaten zweier beliebiger Elektronen dem Paulischen Prinzip äquivalent war, und bei Anwendung auf ein ideales Gas zu einer neuen Statistik führte. Damit war der physikalische Sinn des Paulischen Ausschließungsprinzips endgültig klargestellt.”

Heisenberg (1960), S. 44

Pauli (1952a). Vortrag in der Zürcher Naturforschenden Gesellschaft, gehalten am 28. Januar 1952