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* 19.08.1830 in Varel
† 11.04.1895 in Tübingen

Vor über 100 Jahren entwickelte der Russe D. I. MENDELEJEW und der Deutsche LOTHAR MEYER unabhängig von einander ein Ordnungssystem für die damals bekannten Chemischen Elemente.
Sie ordneten die Elemente nach ihren Atomgewichten bzw. Atomvolumina und ihren ähnlichen chemischen Eigenschaften und schufen so das Periodensystem der Elemente, das bis in die heutige Zeit durch neue Entdeckungen ergänzt wird. Bereits in seinen „Modernen Theorien“ hatte LOTHAR MEYER sechs Elementgruppen nach ihren Eigenschaften und Atomgewichten zusammengestellt, die späteren Haupt- und Nebengruppen. Daran anknüpfend ordnete er in einer weitaus umfangreicheren Tabelle 52 Elemente an. Ehe er sich allerdings dazu entschloss, diese Ergebnisse 1870 zu publizieren, hatte bereits MENDELEJEW seine unabhängig davon laufenden Ergebnisse 1869 veröffentlicht.

Vor nicht allzu langer Zeit kannte man nur zwei Zustandformen (Modifikationen) des Kohlenstoffs – Grafit und Diamant. Diese beiden Stoffe sind sehr gut untersucht, ihr Bau ist bekannt und die Palette der Verwendungsmöglichkeiten ausgereizt.

Der elementare Kohlenstoff wurde für Wissenschaftler erst wieder am Ende des letzten Jahrtausends richtig interessant, als neue Strukturen des Kohlenstoffs gefunden und hergestellt werden konnten. Dazu gehören die kugelförmigen Fullerene und kleine zylinderförmige Kohlenstoffmoleküle mit einem Durchmesser von nur einem Nanometer. Insbesondere die Nanotubes könnten sehr stabile Carbonfasern liefern oder als Speicher für Wasserstoffmoleküle dienen und auf diese Weise bei der Umsetzung wichtiger Schlüsseltechnologien eine Rolle spielen.

Zwischen dem Atombau und der Stellung des jeweiligen Elements im Periodensystem besteht ein enger Zusammenhang. Bei den Hauptgruppenelementen bis zur Ordnungszahl 20 kann man mit einem Blick den Bau der Atome ablesen. Danach wird der Atombau etwas komplizierter, besonders bei den Nebengruppenelementen.

* 28.02.1901 in Portland,  
† 19.08.1994 in Californien

Der zweifache Nobelpreisträger LINUS CARL PAULING wurde am 28. Februar 1901 in Portland, Oregon geboren. Große Verdienste erwarb er sich um die molekularbiologische Untersuchung der Sichelzellenanämie (auch Sichelzellanämie) und schuf die gedankliche Grundlage für die Aufklärung der Struktur der DNS. Für die Chemie von besonderer Bedeutung war seine Klassifizierung zur Unterscheidung der drei Verbindungstypen. PAULING engagierte sich gegen die Tests von Atomwaffen und führte den Begriff der orthomolekularen Medizin ein. Von Bedeutung ist auch die von ihm entwickelte Therapie zur Behandlung koronarer Herzerkrankungen ohne Chirurgie. PAULING starb 93-jährig am 19. August 1994 auf seiner Ranch in Californien.

Das von MENDELEJEW formulierte Gesetz der Periodizität besagt, dass sich die Eigenschaften der Elemente periodisch – also regelmäßig wiederkehrend - in Abhängigkeit von den Atomgewichten bzw. Massen ändern. Damit ist gemeint, dass in den Perioden und Hauptgruppen des PSE immer wiederkehrende Tendenzen der Elementeigenschaften zu beobachten sind. Dazu gehören die Änderungen der Atomradien, der Elektronegativität, des Metallcharakters und der Wertigkeit der Elemente.

Heute wissen wir, dass die Ursachen für die periodische Änderung der Eigenschaften im inneren Aufbau der Atome also der Kernladungszahl und der Besetzung der Elektronenschalen zu suchen sind.

Phosphor als Element der V. Hauptgruppe tritt in mehreren Modifikationen auf. Da besonders der weiße Phosphor außerordentlich reaktionsfreudig ist und Phosphor mit Sauerstoff stabile polare Atombindungen eingeht, spielen vor allem die Sauerstoff-Verbindungen eine wichtige Rolle in Natur und Technik.

Phosphorsäure ist eine mittelstarke Säure und wird in der Getränkeindustrie als Konservierungsmittel eingesetzt. Der Hauptanteil dient jedoch der Herstellung verschiedener Phosphate.
Phosphorverbindungen sind im Organismus in der Knochensubstanz, in der DNA und im ATP enthalten und somit biologisch von großer Bedeutung. Daher sind Phosphate wichtige Nährstoffe für Pflanzen und müssen diesen als Düngemittel zugeführt werden. Daraus und aus der Anwendung als Komplexbildner in Waschmitteln ergibt sich das Umwelt schädigende Potenzial von Phosphaten. Der unkontrollierte Eintrag in Gewässer führt zu einem Massenwachstum an Algen und Wasserpflanzen und letztendlich zum Absterben aller Lebewesen in diesen Gewässern.

* 13.03.1733 in Fieldhead bei Leeds
† 06.02.1804 in Northumberland, Pennsylvania

Joseph Priestley war ein britischer Naturwissenschaftler, Theologe und Philosoph.
Er entdeckte unabhängig von Carl Wilhelm Scheele das Element Sauerstoff, außerdem den Ammoniak, das Lachgas, die schweflige Säure, Chlorwasserstoff und Kohlenstoffmonooxid. Die pneumatische Wanne, die zum Auffangen von gasförmigen Reaktionsprodukten verwendet wird, stammt auch von ihm. Am bekanntesten wurde Priestley durch seine Versuche zur Reinigung „verdorbener“ (durch Verbrennungsvorgänge) Luft durch Pflanzen.
Priestley erfand auch den Radiergummi.

Das Periodensystem der Elemente ist heute ein ganz wichtiges Arbeitsmittel für jeden, der sich mit der Chemie beschäftigt. In ihm sind die Elemente in Abhängigkeit von ihrem Bau angeordnet. Daher kann man aus dem Periodensystem wesentliche Fakten zum Atombau der Elemente und daraus resultierend über die Eigenschaften der Elementsubstanzen ablesen.
An der Entwicklung des Periodensystems der Elemente haben viele bekannte Wissenschaftler mitgearbeitet. Klicken Sie auf das nebenstehende Bild, um ein Vollbild des Periodensystems zu sehen. Dort können Sie für jedes Element zahlreiche Informationen abrufen. Durch Klicken auf die einzelnen Elementsymbole erhalten Sie Informationen zu wichtigen Eigenschaften der Elektronenkonfiguration, Vorkommen, Verbindungen und den wichtigsten Anwendungen. Außerdem sind jeweils die wichtigsten Stoffkonstanten und die Häufigkeit des Vorkommens in der Natur angegeben. Dazu gehört auch eine Übersicht über die häufigsten Isotope der einzelnen Elemente und einen kurzen historischen Abriss über die Entdeckung des jeweiligen Elements.

Roentgenium ist ein künstliches Element mit der Ordnungszahl 111, das im Jahr 1994 von einer Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von S. HOFMANN in Darmstadt durch Beschuss von ^{2 0 9}Bi mit ^{6 4}Ni-Kernen synthetisiert wurde. Gemäß der Elektronenkonfiguration [Rn] 5f^{1 4}6d^{1 0}7s¹ ist das 111. Element ein schweres Homologes des Elements Gold, ein Element der 11. Gruppe (1. Nebengruppe). Genauere Kenntnisse über die Eigenschaften des Elements und seiner Verbindungen liegen noch nicht vor.

Sauerstoff ist ein Element der VI. Hauptgruppe und bildet mit fast allen Elementen des Periodensystems stabile Oxide. Als Bestandteil der Oxide und anderer Verbindungen (z. B. Silicate, Carbonate) ist Sauerstoff das häufigste Element der Erdkruste. Reaktionen unter Beteiligung von Sauerstoff wie die Verbrennung von Kohle oder von Kohlenhydraten (Atmung) sind wichtige Prozesse in Natur und Technik. Solche Prozesse bezeichnet man als Oxidationsreaktionen.

Der Luftsauerstoff und das häufigste Elementoxid, das Wasser, ermöglichen erst das Leben auf der Erde. Aber auch viele technisch wichtige Werkstoffe wie Glas (Siliciumdioxid), Keramiken (Aluminiumoxid) oder Erze (Eisenoxid) sind Oxide. Aus der Reaktion der Oxide mit Wasser entstehen entweder Säuren oder Basen.

Schwefel als Element der VI. Hauptgruppe kommt sowohl gediegen als auch in Form von Sulfiden und Sulfaten in der Erdkruste vor. Schwefel und viele Schwefel-Verbindungen sind vor allem in der chemischen Industrie von außerordentlicher Bedeutung. So werden jährlich über 150 Millionen Tonnen Schwefelsäure als einer der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie produziert. Diese werden vor allem zur Herstellung von Düngemitteln und zur Aufbereitung von Titanerzen benötigt.

Der hohe Schwefelgehalt in fossilen Brennstoffen trägt zur Entstehung des sauren Regens bei. Das bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas entstehende Schwefeldioxid muss deshalb in Entschwefelungsanlagen aus den Abgasen von Industrieanlagen und Kraftwerken entfernt werden.

Silicate bilden den Hauptanteil der Erdkruste. Formal kann man sie aus Quarz ${\text{(SiO}}_{\text{2}}\text{)}$ ableiten, indem man Siliciumatome durch andere Metalle ersetzt. Sie sind als bedeutende Baustoffe im Beton oder Ziegelstein, haben aber auch große Bedeutung als Katalysatoren, oder Waschmittelzusatz (Zeolithe), wo sie als Ionenaustauscher fungieren.

Silicium als Element der IV. Hauptgruppe ist das zweithäufigste Element in der Erdkruste. Allerdings kommt es nur in Form von Siliciumdioxid und davon abgeleiteten Verbindungen, z. B. den Silicaten, vor. Viele Gesteine und Mineralien wie Quarz, Feldspat oder Tonerden sind Silciumverbindungen. Reines Silicium kann nur industriell hergestellt werden und ist von großer Bedeutung als Halbleiter in elektronischen Bauelementen und in der Solartechnik.
Siliciumdioxid und Silicate sind die Hauptbestandteile von Glas, finden aber auch andere vielfältige Anwendungen, z. B. als Schleifmittel oder technische Katalysatoren. Auch leistungsfähige keramische Werkstoffe und die als Dichtungsmaterial bekannten Silicone sind Verbindungen des Siliciums.

Silicone sind siliciumorganische Kunststoffe, in denen die Siliciumatome noch organische Reste tragen. Sie ähneln in ihrer Struktur organisch modifiziertem Quarz, weisen eine ähnliche Beständigkeit auf und besitzen aber die Flexibilität von Kunststoffen.

Durch Variation der Synthesebedingungen kann die Struktur und damit die Eigenschaften der Silicone gezielt beeinflusst werden, sodass das Anwendungsspektrum nahezu unbegrenzt ist.
Silicone werden auch als Polysiloxane bezeichnet. Dabei steht „sil“ für Silicium, „ox“ für Sauerstoff und „an“ für die gesättigte Struktur der Verbindung.

Silicone sind chemische Verbindungen, die uns täglich begegnen. Wir finden sie in allen Bereichen der industriellen Produktion aber auch im Alltag sind sie allgegenwärtig. Beispiele finden sich im Bereich der Bauindustrie bzw. des Bautenschutzes.

Nicht nur die Dehnungsfugen im Haushaltsbereich basieren auf Siliconen. In der dritten Welt ermöglichen silicongetränkte und damit wasserabweisende Faserzementplatten den Einsatz eines preiswerten Baustoffs, der sonst bei den vorherrschenden feuchten Klimabedingungen undenkbar wäre. In der chemischen Industrie, der Elektro- und Elektronikindustrie, dem Verkehrs- und Medizinwesen finden sich viele Anwendungen. Sogar im Haarshampoo oder beim Abziehbild finden wir sie wieder.

* 06.06.1943 in Akron (Ohio)
† 28.10.2005

RICHARD SMALLEY ist ein amerikanischer Chemiker. Er beschäftigt sich mit Quantenchemie, der Herstellung organischer Polymere und den Modifikationen des Kohlenstoffs.

Gemeinsam mit seinen Kollegen ROBERT F. CURL (geb. 1933) und HAROLD W. KROTO (geb. 1939) erhielt er 1996 den Nobelpreis für Chemie für die Entdeckung einer neuen Modifikation von festem Kohlenstoff, in der die Atome zu polyederartigen Hohlkörpern mit fünf- und sechseckigen Seitenflächen verknüpft sind, den Fullerenen.

Stickstoff ist ein Element der V. Hauptgruppe und mit einem Anteil von 78,1 Vol-% Hauptbestandteil der Luft. Stickstoffverbindungen sind technisch von besonderer Bedeutung. Nitrate werden hauptsächlich als Düngemittel in der Landwirtschaft, aber auch für die Herstellung von Sprengstoffen, Kunststoffen und Farbstoffen eingesetzt.
Ausgangsstoff für die meisten industriell genutzten Stickstoffverbindungen ist Ammoniak. Damit stellt die Ammoniaksynthese nach dem HABER-BOSCH-Verfahren eines der wichtigsten chemischen Verfahren dar.

Die Oxide des Stickstoffs sind in vielen Abgasen enthalten und tragen zur Entstehung des sauren Regens bei. Auch die in den Düngemitteln enthaltenen Nitrate haben bei unkontrollierter Anwendung ein Umwelt schädigendes Potenzial.
Wichtige organische Stickstoffverbindungen sind Eiweiße und die organischen Amine, die zur Herstellung von Farbstoffen und Kunststoffen verwendet werden.

Die Salze der Schwefelsäure sind die Sulfate.

Sie kommen teilweise in der Natur vor oder werden z. B. durch Umsetzung von Schwefelsäure mit Metallhydroxiden bzw. andere industrielle Prozesse gezielt hergestellt.
Viele Sulfate finden Anwendung in der Technik, Medizin, Landwirtschaft und im Haushalt. Eines der wichtigsten Sulfate ist Calciumsulfat-Dihydrat, das als Gips seit über 2500 Jahren als Baustoff genutzt wird.

Sulfide sind die Salze der Schwefelwasserstoffsäure. Der Nachweis der zweifach negativ geladenen Sulfid-Ionen kann mit Schwermetall-Ionen, z. B. Blei(II)-Ionen (in Blei(II)-acetat), erfolgen. Es bildet sich bei dieser Fällungsreaktion ein schwarz gefärbter Niederschlag von Bleisulfid.

Bei den Sulfiden handelt es sich um feste, kristalline Stoffe, die in der Natur als sulfidische Erze vorkommen.

Actinium ist ein radioaktives Schwermetall der 3. Nebengruppe. Alle Isotope sind radioaktiv. Das langlebigste Nuklid ²²⁷Ac hat eine Halbwertszeit von 21,8 Jahren. Gewonnen werden kann Actinium aus Kernabbränden oder durch Bestrahlung von ²²⁶Ra mit Neutronen, wobei das entstehende ²²⁷Ra unter ß-Strahlung in ²²⁷Ac zerfällt. Das silberweiße Metall lässt sich in Mengen von über 10 Gramm, z. B. durch Reduktion von AcF mit Kalium herstellen. Chemisch ähnelt das Actinium dem Lanthan und bildet Verbindungen mit der Oxidationszahl III.

Aluminium ist das in der Natur häufigste Metall. Es ist ein reaktives Leichtmetall, das sich an der Luft mit einer stabilen, vor weiterer Korrosion schützenden Oxidschicht überzieht. Als Element der III. Hauptgruppe (sog. Erdmetalle) bildet es Verbindungen in denen es in der Oxidationsstufe +III vorliegt. Das durch Schmelzflusselektrolyse gewonnene Metall wird in der Technik zur Herstellung von Drähten, Verpackungsmaterial und als Bestandteil zahlreicher Legierungen als Werkstoff (Fahrzeugbau) und Baustoff (Profile, Rohre, Bleche) verwendet.

Americium ist ein reaktionsfähiges, silbrig glänzendes, dehnbares Schwermetall. Es ist das 6. Element der Actinoide. Das Metall löst sich leicht in Säuren und bildet überwiegend Verbindungen mit der Oxidationsstufe III. Aber auch rotgelbe Am^{4 +}- Ionen, die in wässriger Lösung nicht beständig sind, und gelbe AmO₂ ⁺- Ionen sind bekannt. Americium wird in Kilogramm-Mengen bei Kernreaktionen aus ²⁴¹Pu gebildet. Einige Verbindungen dienen Spezialzwecken in der Technik und der Medizin.

Antimon bildet neben einer instabilen schwarzen Modifikation eine stabilere graue metallische Modifikation. Diese ist silberweiß, glänzend und spröde. Das wichtigste Mineral ist der Grauspießglanz, Sb₂S₃. Reines Antimon wird durch Reduktion von SbCl₃ mit Wasserstoff gewonnen. Das Element bildet Verbindungen überwiegend mit den Oxidationsstufen +III und +V. Antimon ist ein wichtiges Legierungs- (Letternmetall, Schrot) und Lagermetall. Wichtige Halbleiter enthalten Antimon, z. B. AlSb und InSb.

Argon ist ein reaktionsträges Edelgas (VIII: Hauptgruppe), das in der Luft mit ca. 1 Vol-% enthalten ist und durch fraktionierte Destillation verflüssigter Luft gewonnen wird. Argon wird als Schweiß- und Schutzgas in der Technik eingesetzt und als Füllgas für Glühlampen verwendet.

Arsen (5. Hauptgruppe) tritt in mehreren Modifikationen auf. Das beständige graue Arsen ist spröde und metallisch glänzend. Gelbes Arsen zeigt nichtmetallische Eigenschaften. Die Verbindungen leiten sich von den Oxidationsstufen III und V ab, aber auch Arsenide (z. B. Na₃As) sind bekannt. Meist wird Arsen aus den bei den Verhüttungsprozessen anfallenden As2O3 durch Reduktion mit Kohle gewonnen. Arsenverbindungen sind giftig. Das Element wird als Legierungsbestandteil, für die Herstellung von Halbleitern und einige Verbindungen werden in begrenztem Umfang bei der Schädlingsbekämpfung eingesetzt.