Die Entwicklung des Periodensystems der Elemente - Unterrichtsstunden vom 17.01.2017 und vom 22.01.2017 in Klasse 8

Dimitrij Mendelejew (links) und Herr Griesar (rechts) - aufgenommen in St. Petersburg (2011)

Unterrichtsmitschrift von Sarah Schiemann am 1.09.2016

Die Entdeckung der Elemente: 

Im September 2016 abrufbar unter der folgenden URL: 

http://www.physik-schule.de/download/pdf/Physik/PSE_Uebersichten.pdf

Periodensystem der Entdecker

Dieses Periodensystem gibt einen Überblick über die Entdecker bzw. Erzeuger der einzelnen Elemente durch Anklicken der Elementenkennung. Für die Elemente, für die kein Entdecker/Erzeuger bekannt ist, wird der aktuelle historische Wissensstand unter dem Übersichtsplan kurz wiedergegeben.

• C: Bereits seit prähistorischer Zeit bekannt.
• S: Bereits seit prähistorischer Zeit bekannt, sein Elementcharakter wurde vermutlich erstmals von Lavoisier erkannt.
• Zn: Seit ungefähr 1300 v. Chr. in China verarbeitet.
• Sb: Neuere Funde belegen die Nutzung von Antimon durch die Völker Mesopotamiens seit ungefähr 4000 Jahren.
• Hg: Ungefähr seit 3000 Jahren bekannt.
• Np – Uuo: Die hier als Entdecker der Transurane angegebenen Personen stehen jeweils stellvertretend für die beteiligten Forschergruppen am Vereinigten Institut für Kernforschung in Dubna, am Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley, am CERN in Genf und am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Döbereiner`sche "Triaden" (um 1817)

Innerhalb einer "Triade" entspricht die Atommasse des mittleren Elementes (ungefähr) dem Mittelwert der Atommassen der beiden anderen Elemente.

Aufgabe: Überprüfe die "Triadenregel" am Beispiel der Elemente Lithium, Natrium und Kalium!

Johann Wolfgang Döbereiner (Triadensystem)

Johann Wolfgang Döbereiner

Johann Wolfgang Döbereiner verglich zwischen 1817 und 1829 die Eigenschaften chemischer Elemente, ohne die eigentliche innere Struktur von Atomen zu kennen. Am 16. Juli 1817 erwähnte er in einem Brief an Hofrat Ferdinand Wurzer zum ersten Mal die Bezeichnung Triaden für sein in Entwicklung befindliches System.^[1] 
Döbereiner hatte bemerkt, dass die Atommassen (damals „Atomgewichte“) der drei einander ähnlichen Elemente Barium (137,327 u), Strontium (87,62 u), und Calcium (40,078 u) den Mittelwert 88,5 u ergaben, also den ungefähren Wert von Strontium. Hieraus schöpfte er anfänglich den Verdacht, Strontium bestünde aus Barium und Calcium, was er aber in entsprechenden Versuchen hierzu nicht bestätigt fand.^[2]

Im Jahre 1829 veröffentlichte Döbereiner eine Schrift mit dem Namen Versuch zu einer Gruppierung der elementaren Stoffe nach ihrer Analogie und somit das erste wissenschaftlich fundierte Ordnungssystem der chemischen Elemente.^[3]

Döbereiner erstellte Gruppen von jeweils drei Elementen, die sogenannten „Triaden“:

Element	Atommasse	Dichte	Element	Atommasse	Dichte
Cl	35,5	1,56 g/l	Ca	40,1	1,55 g/cm³
Br	79,9	3,12 g/l	Sr	87,6	2,6 g/cm³
I	126,9	4,95 g/l	Ba	137	3,5 g/cm³

Es gelang ihm 30 von damals 53 bekannten Elementen mit Hilfe des Triadensystems einzuordnen. Vertikale Triaden: die Alkalien (Lithium, Natrium, Kalium), die alkalischen Erden (Calcium, Strontium, Barium), die Salzbildner (Chlor, Brom, Iod) und die Säurebildner (Schwefel, Selen, Tellur).

Johann Wolfgang Döbereiner legte mit der Triadenregel den Grundstein für die Entwicklung des Periodensystems.

Seite „Entwicklung des Periodensystems der Elemente“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 11. Juni 2016, 14:28 UTC. URL:https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Entwicklung_des_Periodensystems_der_Elemente&oldid=155191613 (Abgerufen: 4. September 2016, 14:40 UTC)

John Newlands "Gesetz der Oktaven" (1864)

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John A. R. Newland: Gesetz der Oktaven]

John A. R. Newlands

John Alexander Reina Newlands fand 1864 heraus, dass sich bei Ordnung der Elemente nach steigender Atommasse die chemischen Eigenschaften in jeder achten Position wiederholen, was er mit den Oktaven aus der Musik verglich. Er nannte seine Entdeckung Gesetz der Oktaven.

Die Edelgase waren John A. R. Newlands noch nicht bekannt.

Das Periodensystem nach Mendelejew

Bildquelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Soviet_Union_1969_CPA_3762_sheet_of_1_(Mendeleev_and_Periodic_Law)_cancelled_large_resolution_top.jpg 

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Die Entdeckung der von Mendelejew im Jahre 1871 vorhergesagten Elemente 

• "Ekaaluminium"
  1875 von Paul E. Lecoq de Boisbaudran entdeckt
  und nach Frankreich als Gallium bezeichnet.
• "Ekabor"
  1879 von Lars Fredrik Nilson entdeckt
  und nach Skandinavien als Scandium bezeichnet.
• "Ekasilizium"
  1886 von Clemens Winkler entdeckt
  und nach Deutschland als Germanium bezeichnet.
  

Dmitri Mendelejew und Lothar Meyer (Periodensystem)

1869 stellten fast zeitgleich und unabhängig voneinander der deutsche Chemiker Lothar Meyer und der russische Chemiker Dmitri Mendelejew das erste Periodensystem vor. In Russland wird im Gedenken an Mendelejew auch heute noch das Periodensystem als Tabliza Mendelejewa bezeichnet.

Sie haben die bekannten Elemente nach steigender Atommasse (damals Atomgewichte genannt) und nach Verhaltensähnlichkeit in verschiedenen Intervallen untereinander angeordnet

Dabei erscheinen ihnen die Ähnlichkeiten wichtiger als die exakte Reihenfolge nach Atommassen, wie man es bei Tellur und Jod aus der Liste von Mendelejew ersehen kann.

Ihre Theorie ging bereits soweit, dass sie einige Stellen frei ließen, für die sie die Existenz von bisher noch unbekannten Elementen postulierten.

Entdeckung vorhergesagter Elemente

Mendelejew sagte 1871 die Existenz von drei Elementen vorher, weil diese die entsprechenden Lücken in seinem Periodensystem ausfüllen würden. Aus diesem Grunde „erfand“ er die Vorsilbe Eka (sanskr. = eins) und bezeichnete diese Elemente mit Ekasilizium, Ekaaluminium und Ekabor nach dem jeweils leichteren, in den Eigenschaften ähnlichsten Element.

• Ekaaluminium wurde 1875 von Paul Émile Lecoq de Boisbaudran entdeckt und nach Frankreich als Gallium bezeichnet.
• Ekabor wurde 1879 von Lars Fredrik Nilson entdeckt und nach Skandinavien als Scandium bezeichnet.
• Ekasilizium wurde 1886 von Clemens Winkler entdeckt und nach Deutschland als Germanium bezeichnet.

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Filmtipps zum Thema "Periodensystem":

Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik - Die Ordnung - Dmitrij Mendelejew, Lothar Meyer und das Periodensystem der Elemente 

Die Ansicht diese Videos ist (im Juli 2016) möglich unter: 

https://www.youtube.com/watch?v=N2XuaSQSbZQ

Elemente – Bausteine der Welt – Folge 2 (Die Geschichte der Elemente)

Im Oktober 2016 abrufbar unter folgender URL: 

http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/2486560/Elemente---Bausteine-der-Welt-%25282%2529#/beitrag/video/2486560/Elemente---Bausteine-der-Welt-(2)

Die Ansicht des Films ist im passwortgeschützen Bereich dieser Website möglich.  

Unterrichtsmitschrift von Sarah Schiemann am 5.09.2016