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Okay, los geht's. Also, äh, Kapitel Siebzehn, ja? Grundlegende Stoffe. Man sagt ja oft, dass die Chemie so richtig als, äh, ja, als ernsthafte Wissenschaft angefangen hat, so um 1661, ne? Da hat der Robert Boyle, von der Uni Oxford, so'n Buch rausgebracht, "Der skeptische Chemiker". Das war so das Erste, was Chemiker von Alchemisten unterschieden hat, aber, also, diese Veränderung, die war echt langsam, und oft auch unsicher, muss man sagen. Bis ins 18. Jahrhundert, ja, da haben sich Gelehrte beider Seiten irgendwie wohlgefühlt, so, ne? Der Deutsche Johann Becher zum Beispiel, der hat 'n echt ernsthaftes Werk über Mineralogie geschrieben, "Physica Subterranea", also "Unterirdische Physik". Aber der war auch total überzeugt, dass er sich unsichtbar machen konnte, mit den richtigen Zutaten, verstehst du?
Ja, und in den frühen Jahren, was so die komische, und auch oft zufällige Natur der Chemie gezeigt hat, war wohl die Entdeckung von so'm Deutschen, Hennig Brand, im Jahr 1675. Der Brand, der war irgendwie überzeugt, dass man aus Urin Gold destillieren könnte, ja? Die Farbe, die schien ihm da irgendwie 'n Faktor zu sein, oder so. Also hat er 50 Eimer Urin gesammelt, im Keller gelagert, über Monate. Und durch so'n paar mysteriöse Prozesse, hat er den Urin zuerst in so'ne giftige Paste verwandelt, und dann in so'n halb durchsichtiges Wachs. Klar, Gold hat er nicht gefunden, aber, jetzt kommt's, das Ding hat angefangen zu leuchten! Und wenn's an die Luft kam, hat's sich oft selbst entzündet. Verrückt, oder?
Das wurde dann schnell Phosphor genannt, vom griechischen und lateinischen Wort für "Lichtbringer". Schlaue Geschäftsleute haben da natürlich direkt Potenzial für 'n Geschäft gesehen, aber die Herstellung war echt schwierig und teuer, also hat's erstmal gedauert. Ein Unze Phosphor, das sind so 28 Gramm, hat wohl so sechs Guineas gekostet, also, wahrscheinlich so 300 Pfund heute. Teurer als Gold, echt krass!
Am Anfang wurden Soldaten gebeten, den Rohstoff zu liefern, aber das hat für die industrielle Produktion echt nicht gereicht. Aber, in den 1750ern hat dann so'n schwedischer Chemiker, Carl Wilhelm Scheele, 'ne Methode erfunden, um Phosphor in großen Mengen herzustellen, ohne den ganzen stinkenden Urin. Und dadurch wurde Schweden zu einem Hauptproduzenten von Streichhölzern, ja, und ist es bis heute.
Der Scheele, der war echt 'n außergewöhnlicher Typ, aber auch total vom Pech verfolgt. Er war Apotheker, hatte 'nen niedrigen Status, und hat fast ohne moderne Geräte acht Elemente entdeckt: Chlor, Fluor, Mangan, Barium, Molybdän, Wolfram, Stickstoff und Sauerstoff. Aber er hat dafür nie die Anerkennung bekommen, verstehst du? Entweder wurde seine Entdeckung ignoriert, oder jemand anders hat's unabhängig entdeckt und früher veröffentlicht. Er hat auch viele nützliche Verbindungen gefunden, wie Ammoniak, Glyzerin und Tanninsäure. Und er war der Erste, der Chlor als Bleichmittel erkannt hat, echt kommerziell wertvoll. Aber andere haben mit seinen Entdeckungen das große Geld gemacht.
Scheele hatte wohl so 'n Tick, er war total neugierig und hat an allem geleckt, was er im Labor gefunden hat, auch an giftigen Sachen, wie Quecksilber, Blausäure, das hat er auch entdeckt, und Methylcyanid. Methylcyanid ist 'ne echt giftige Verbindung, und 150 Jahre später hat der Erwin Schrödinger die als bestes Gift für sein berühmtes Gedankenexperiment ausgewählt. Ja, und Scheeles riskante Arbeitsweise, die hat ihm dann das Leben gekostet. 1786, mit nur 43 Jahren, wurde er tot am Schreibtisch gefunden, umgeben von giftigen Chemikalien. Irgendwas davon hat ihm wohl diesen total verdutzten Gesichtsausdruck verpasst, seinen letzten.
Wenn die Welt gerecht wäre, und wenn alle Schwedisch sprechen würden, dann wäre Scheele weltweit berühmt, so ist es.
Aber meistens ging das Lob an berühmtere Chemiker, meistens aus England. Scheele hat Sauerstoff 1772 entdeckt, aber aus komplizierten Gründen konnte er seine Arbeit nicht rechtzeitig veröffentlichen. Und der Joseph Priestley hat dann die Ehre bekommen, obwohl er das Element erst später entdeckt hat, im Sommer 1774. Noch krasser: Scheele hat nicht mal die Entdeckung von Chlor bekommen. Fast alle Lehrbücher geben die Ehre dem Humphry Davy. Der hat's zwar auch entdeckt, aber 36 Jahre später als Scheele.
Von Newton und Boyle, bis Scheele, Priestley und Henry Cavendish, da liegt 'n Jahrhundert dazwischen. Chemie hat sich weiterentwickelt, aber es war noch 'n weiter Weg. Bis zum Ende des 18. Jahrhunderts haben Wissenschaftler immer noch nach Dingen gesucht, die gar nicht existieren, oder sie dachten, sie hätten sie gefunden. Verändertes Gas, Säure ohne Phlogiston, das war so 'ne Art Feuerstoff, Kalk aus Oxid und Kalkstein, Wasserlandduft, und eben Phlogiston, die Kraft hinter der Verbrennung. Und mitten drin sollte auch 'ne mysteriöse Lebenskraft sein, die leblose Dinge beleben kann. Keiner wusste, wo dieses Ding ist, aber es gab zwei Dinge, die sicher waren: Erstens, man konnte es mit Strom aktivieren, hat die Mary Shelley in ihrem Frankenstein-Roman voll ausgenutzt, ne? Und zweitens, es war in manchen Stoffen, aber nicht in anderen. Und das hat dann dazu geführt, dass sich die Chemie in organische und anorganische Chemie aufgeteilt hat. Organisch, also Stoffe, die diese Lebenskraft haben sollen, und anorganisch, Stoffe ohne.
Und dann brauchte es jemanden mit 'nem scharfen Blick, um die Chemie in die Moderne zu führen. Und den gab's in Frankreich: Antoine-Laurent de Lavoisier. Der wurde 1743 geboren, war Teil von 'ner kleinen Adelsfamilie, sein Vater hat für den Titel gezahlt. Und 1768 hat er 'ne Beteiligung an 'ner unbeliebten Institution gekauft, der "Generalsteuerpacht", die Steuern und Gebühren für die Regierung eingetrieben hat. Lavoisier selbst war wohl 'n milder und gerechter Typ, aber seine Firma war weder noch. Sie hat nur Arme besteuert, nicht die Reichen, und war oft willkürlich. Aber Lavoisier hat das Geld gebraucht, für seine wissenschaftliche Arbeit. Er hat bis zu 150.000 Livres im Jahr verdient, das sind heute so 12 Millionen Pfund.
Drei Jahre später hat er die 14-jährige Tochter seines Chefs geheiratet. Das war 'ne Ehe, die Herz und Verstand verbunden hat. Madame Lavoisier war intelligent und talentiert, und hat ihren Mann bald unterstützt. Trotz Arbeit und sozialem Leben, haben sie fünf Stunden am Tag für die Wissenschaft gearbeitet, zwei am Morgen, drei am Abend, und den ganzen Sonntag. Lavoisier war auch noch Pulverkommissar, hat den Bau 'ner Mauer um Paris überwacht, um Schmuggler abzuhalten, und hat beim Aufbau des metrischen Systems geholfen. Und er hat 'n Handbuch mitgeschrieben, "Chemische Nomenklatur", das zur "Bibel" für einheitliche Elementnamen wurde.
Als Mitglied der Royal Academy of Sciences musste er alles wissen und mitmachen, was so aktuell war: Hypnose, Gefängnisreform, Insektenatmung, Pariser Wasserversorgung, und so weiter. Und, ja, 1870 hat ein junger Wissenschaftler 'ne Arbeit über 'ne neue Verbrennungstheorie eingereicht, und Lavoisier hat die irgendwie abfällig kommentiert. Die Theorie war zwar falsch, aber der Wissenschaftler hat ihm das nie verziehen.
Sein Name war Jean-Paul Marat.
Lavoisier hat nur eins nie gemacht: ein Element entdeckt. In 'ner Zeit, wo scheinbar jeder mit Bechergläsern, Feuer und irgendwelchem interessanten Pulver was Neues finden konnte, hat er nichts entdeckt. Und das lag nicht an fehlenden Bechergläsern, er hatte das beste private Labor, mit 13.000 Bechergläsern, fast schon lächerlich.
Er hat sich die Entdeckungen anderer geschnappt, und deren Bedeutung erklärt. Er hat Phlogiston und schädliche Gase abgelehnt. Er hat Sauerstoff und Wasserstoff identifiziert und ihnen ihre heutigen Namen gegeben. Kurz gesagt, er hat die Chemie strenger, klarer und systematischer gemacht.
Seine Vorstellungskraft war echt mühelos. Er und Madame Lavoisier haben jahrelang hart geforscht, mit präzisen Berechnungen. Sie haben zum Beispiel festgestellt, dass rostige Objekte nicht leichter, sondern schwerer werden. Das war 'ne wichtige Entdeckung. Objekte ziehen irgendwie Teilchen aus der Luft an, beim Rosten. Und das war das erste Mal, dass man erkannt hat, dass sich Materie nur verändert, aber nicht verschwindet. Wenn du dieses Buch verbrennst, wird die Materie zu Asche und Rauch, aber die Gesamtmenge der Materie im Universum ändert sich nicht. Das wurde dann als Massenerhaltung bezeichnet, 'ne echt revolutionäre Idee. Blöd nur, dass das mit der Französischen Revolution zusammenfiel, und Lavoisier auf der falschen Seite stand.
Er war nicht nur Mitglied der Generalsteuerpacht, sondern hat auch noch die Mauer um Paris gebaut. Und die Bürger hassten das Ding. 1791 hat Marat, inzwischen 'ne wichtige Figur in der Nationalversammlung, Lavoisier angeklagt und gefordert, dass er aufgehängt wird. Kurze Zeit später wurde Marat in der Badewanne von 'ner jungen Frau ermordet, Charlotte Corday, aber das war zu spät für Lavoisier.
1793 erreichte die "Terrorherrschaft" ihren Höhepunkt. Im Oktober wurde Marie Antoinette guillotiniert. Im November wurde Lavoisier verhaftet, während er und seine Frau Pläne zur Flucht nach Schottland schmiedeten. Im Mai wurde er mit 31 Kollegen der Generalsteuerpacht vor das Revolutionsgericht gebracht. Acht wurden freigesprochen, aber Lavoisier und andere wurden direkt zum Revolutionsplatz gebracht, wo die Guillotine stand. Lavoisier sah zu, wie sein Schwiegervater enthauptet wurde, und dann war er dran. Knapp drei Monate später wurde Robespierre auf dieselbe Weise hingerichtet, am selben Ort. Die Terrorherrschaft war vorbei.
100 Jahre nach seinem Tod wurde 'ne Statue von Lavoisier in Paris aufgestellt, aber die sah ihm gar nicht ähnlich. Der Bildhauer hat dann zugegeben, dass er den Kopf des Mathematikers und Philosophen Condorcet genommen hat, in der Hoffnung, dass es keiner merkt, oder es ihm egal ist. Seine zweite Idee war richtig. Die Lavoisier-Condorcet-Statue durfte bleiben, bis zum Zweiten Weltkrieg. Eines Morgens wurde sie abgebaut und eingeschmolzen.
Anfang des 19. Jahrhunderts wurde in England das Inhalieren von Distickstoffmonoxid, Lachgas, populär. Es wurde entdeckt, dass das Zeug "Hochgefühl und Anregung" gibt. Und in den nächsten 50 Jahren wurde es zur Droge für junge Leute. Die Askesian Society, 'ne akademische Gruppe, hat sogar "Lachgaspartys" veranstaltet, wo Freiwillige sich das Zeug reingezogen haben und die Zuschauer belustigt haben.
Erst 1846 hat jemand 'ne praktische Anwendung für Lachgas gefunden: als Narkosemittel. Es war so offensichtlich, aber keiner hat's vorher gedacht.
Ich erzähl das, um zu zeigen, dass die Chemie im 19. Jahrhundert irgendwie die Richtung verloren hat, wie die Geologie im 20. Jahrhundert. Das lag zum Teil an den begrenzten Geräten. Zentrifugen gab's zum Beispiel erst am Ende des Jahrhunderts, was viele Experimente eingeschränkt hat. Und zum Teil lag's an der Gesellschaft. Chemie war eher 'ne Wissenschaft für Händler, für Leute, die mit Kohle, Pottasche und Farbstoffen zu tun hatten, nicht für feine Leute. Die haben sich eher für Geologie, Naturgeschichte und Physik interessiert. Und in Europa war's etwas anders als in England, aber nur etwas. Der Beweis: die Entdeckung der Brownschen Molekularbewegung, die war nicht von 'nem Chemiker, sondern von 'nem schottischen Botaniker, Robert Brown. Der hat 1827 festgestellt, dass Pollen in Wasser immer in Bewegung ist. Die Ursache für diese Bewegung, unsichtbare Moleküle, war lange 'n Rätsel. Ohne so'n Typen wie Graf Rumford wär's vielleicht noch schlimmer gekommen. Der war eigentlich Benjamin Thompson, wurde 1753 in Woburn, Massachusetts geboren. Thompson war gutaussehend, energiegeladen, ehrgeizig, mutig, intelligent und skrupellos. Mit 19 hat er 'ne reiche Witwe geheiratet, die 14 Jahre älter war als er. Aber als die Revolution ausbrach, hat er sich auf die Seite der Loyalisten gestellt und für sie spioniert. 1776 musste er fliehen, weil ihm die Verhaftung wegen "Mangel an Eifer für die Sache der Freiheit" drohte.
Er floh zuerst nach England, dann nach Deutschland, wo er militärischer Berater der bayerischen Regierung wurde. Er hat die Behörden so beeindruckt, dass er 1791 zum "Grafen von Rumford des Heiligen Römischen Reiches" ernannt wurde. In München hat er auch den Englischen Garten entworfen und gebaut.
Und nebenbei hat er auch noch wissenschaftlich gearbeitet. Er wurde zum weltweit führenden Experten für Thermodynamik, und hat als Erster die Prinzipien der Flüssigkeitskonvektion und der Meeresströmungen erklärt. Er hat auch 'n paar nützliche Dinge erfunden, wie die Tropfkaffeemaschine, Thermounterwäsche und 'nen Ofen, der immer noch Rumford-Ofen genannt wird. 1805 hat er während 'nem Aufenthalt in Frankreich die Witwe von Antoine-Laurent de Lavoisier, Madame Lavoisier, geheiratet. Die Ehe war nicht erfolgreich, sie haben sich schnell getrennt.
Rumford blieb bis zu seinem Tod 1814 in Frankreich. Er wurde von den Franzosen respektiert, aber nicht von seinen Ex-Frauen.
Ich erzähl das, weil er 1799 während 'nem kurzen Aufenthalt in London die Royal Institution gegründet hat. Das war nur eine von vielen akademischen Gesellschaften, die in England entstanden sind. Und die Royal Institution war fast die einzige renommierte Institution, die sich aktiv für die Entwicklung der Chemie eingesetzt hat. Und das lag fast nur an einem jungen Mann, Humphry Davy. Davy wurde kurz nach der Gründung zum Chemieprofessor ernannt und wurde schnell berühmt, als brillanter Dozent und produktiver Experimentator.
Kurz nach seinem Amtsantritt hat Davy ein neues Element nach dem anderen entdeckt: Kalium, Natrium, Mangan, Kalzium, Strontium und Aluminium. Er hat so viele Elemente entdeckt, weil er 'ne clevere Technik erfunden hat: Strom durch 'ne geschmolzene Substanz leiten, also Elektrolyse. Insgesamt hat er 12 Elemente entdeckt, ein Fünftel der damals bekannten. Davy hätte noch mehr leisten können, aber er hat sich im Lachgasrausch verloren. Er war süchtig nach dem Zeug und hat es drei, vier Mal am Tag inhaliert. Und das hat ihm wohl 1829 das Leben gekostet.
Zum Glück gab's noch andere, die ernsthaft gearbeitet haben. 1808 hat so 'n junger Quäker, John Dalton, als Erster die Natur der Atome erklärt. Und 1811 hat 'n Italiener mit 'nem opernhaften Namen, Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, 'ne Entdeckung gemacht, die sich als bedeutend herausstellen sollte: gleiche Volumina von zwei Gasen enthalten bei gleichem Druck und gleicher Temperatur die gleiche Anzahl von Atomen.
Das wurde dann als Avogadros Gesetz bekannt. Dieses einfache Gesetz ist aus zwei Gründen bemerkenswert. Erstens hat es die Grundlage für 'ne genauere Bestimmung der Größe und des Gewichts von Atomen gelegt. Chemiker haben mit der Avogadro-Zahl schließlich festgestellt, dass der Durchmesser 'nes typischen Atoms 0,00000008 Zentimeter beträgt. Echt klein. Und zweitens hat fast 50 Jahre lang keiner was davon gewusst.
Das lag zum Teil daran, dass Avogadro 'n Eigenbrötler war. Er hat allein geforscht und nie an Konferenzen teilgenommen. Und zum Teil gab's auch keine Konferenzen, und nur wenige Chemie-Zeitschriften. Das ist schon komisch. Die industrielle Revolution wurde stark von der Chemie angetrieben, aber die Chemie war lange keine eigenständige Wissenschaft.
Erst 1841 wurde die Chemical Society of London gegründet, und erst 1848 hat die Gesellschaft regelmäßig 'ne Zeitschrift herausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt gab's die meisten anderen akademischen Gesellschaften in England, die Geological Society, die Geographical Society, die Zoological Society, die Horticultural Society und die Linnean Society, schon seit mindestens 20 Jahren, manche sogar noch länger. Das Institute of Chemistry, der Konkurrent, wurde erst 1877 gegründet, ein Jahr nach der Gründung der American Chemical Society. Weil die Chemie so langsam organisiert war, hat es bis 1860 gedauert, bis die Nachricht von Avogadros Entdeckung sich verbreitet hat, auf der ersten Internationalen Chemikerkonferenz in Karlsruhe.
Weil Chemiker so lange isoliert gearbeitet haben, ging die Vereinheitlichung der Terminologie langsam. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts bedeutete H2O für den einen Chemiker Wasser, für den anderen Wasserstoffperoxid. C2H2 konnte Ethylen oder Sumpfgas bedeuten. Fast keine molekulare Notation war einheitlich.
Chemiker haben auch verwirrende Symbole und Abkürzungen verwendet, oft selbst erfunden. Der Schwede J.J. Berzelius hat 'ne dringend benötigte Methode erfunden, die Elemente nach ihren griechischen oder lateinischen Namen abzukürzen. Deswegen ist Eisen Fe, von lateinisch "ferrum", und Silber ist Ag, von lateinisch "argentum".
Viele andere Abkürzungen stimmen mit den englischen Namen überein, Stickstoff ist N, Sauerstoff ist O, Wasserstoff ist H, das liegt aber nur an der lateinischen Herkunft der englischen Sprache, nicht an der Bedeutung der Sprache. Um die Anzahl der Atome in 'nem Molekül anzuzeigen, hat Berzelius hochgestellte Zahlen verwendet, wie H2O. Später hat man die Zahlen dann ohne Grund tiefgestellt, wie H2O.
Obwohl es immer mal wieder Versuche gab, die Chemie zu ordnen, war sie bis zum Ende des 19. Jahrhunderts irgendwie 'n Chaos. Deswegen waren alle froh, als so'n komischer Professor von der Universität Sankt Petersburg berühmt wurde. Der Professor hieß Dmitri Iwanowitsch Mendelejew.
Mendelejew wurde 1834 in Tobolsk in Sibirien geboren, in 'ner gebildeten und wohlhabenden Familie. Die Familie war so groß, dass die Historiker sich nicht sicher sind, wie viele Mendelejews es gab: manche sagen 14 Kinder, manche 17. Dmitri war wohl das jüngste Kind. Die Familie hatte nicht immer Glück. Als Dmitri klein war, wurde sein Vater, der Schuldirektor war, blind, und seine Mutter musste arbeiten gehen. Sie war wohl 'ne bemerkenswerte Frau und wurde Managerin 'ner Glasfabrik. Bis 1848 'n Brand die Fabrik zerstört hat und die Familie verarmt ist. Mendelejews Mutter war entschlossen, dass ihr jüngster Sohn 'ne Ausbildung bekommt, und ist mit ihm 6000 Kilometer nach Sankt Petersburg gefahren, um ihn in 'ner Bildungseinrichtung anzumelden. Sie war erschöpft und ist bald gestorben.
Mendelejew hat seine Ausbildung abgeschlossen und wurde Dozent an 'ner Universität. Er war 'n guter Chemiker, aber eher bekannt für seine Haare und seinen Bart als für seine Arbeit im Labor. Seine Haare und sein Bart wurden nur einmal im Jahr geschnitten.
1869, mit 35 Jahren, hat er dann überlegt, wie man Elemente anordnen kann. Damals wurden Elemente normalerweise entweder nach Atomgewicht geordnet, mit Avogadros Gesetz, oder nach Eigenschaften, wie Metall oder Gas. Mendelejews Innovation war, dass er beides in 'ner Tabelle zusammengebracht hat.
Eine ähnliche Idee hatte drei Jahre vorher schon so'n englischer Amateurchemiker, John Newlands. Newlands meinte, dass Elemente, wenn man sie nach Atomgewicht anordnet, alle acht Stellen bestimmte Eigenschaften wiederholen. Newlands hat das dann etwas unklugerweise "Oktavgesetz" genannt, und die Anordnung mit 'ner Oktave auf 'ner Klaviatur verglichen. Newlands' Idee war vielleicht richtig, aber sie wurde als Unsinn abgetan und lächerlich gemacht.
Bei Versammlungen haben Witzbolde ihn gefragt, ob er mit seinen Elementen 'n Lied spielen kann. Newlands war entmutigt, hat nicht weiter geforscht und ist verschwunden.
Mendelejew hat 'ne etwas andere Methode verwendet, und alle sieben Elemente in Gruppen eingeteilt, aber mit der gleichen Idee. Und plötzlich hat das funktioniert und alles war klar. Weil sich die Eigenschaften periodisch wiederholen, wurde die Erfindung "Periodensystem" genannt.
Mendelejew soll sich von 'nem Kartenspiel inspiriert haben, wo die Karten nach Farben in Reihen und nach Werten in Spalten angeordnet sind. Er hat 'n ähnliches Konzept verwendet, und die Reihen Perioden und die Spalten Gruppen genannt. Von oben nach unten sieht man eine Beziehung, von links nach rechts 'ne andere. Konkret gesagt, die Spalten fassen Elemente mit ähnlichen Eigenschaften zusammen. Kupfer steht über Silber und Silber über Gold, weil sie alle metallische chemische Affinitäten haben. Helium, Neon und Argon sind in der gleichen Spalte, weil sie alle Gase sind. Die Reihenfolge wird durch die Anzahl der Protonen im Kern bestimmt, die Atomnummer.
Über die Struktur von Atomen und die Bedeutung von Protonen erzähl ich im nächsten Kapitel. Im Moment reicht es zu wissen, dass Wasserstoff nur ein Proton hat, also Atomnummer 1, und an erster Stelle der Tabelle steht. Uran hat 92 Protonen, also Atomnummer 92, und steht fast am Ende. In diesem Sinne, wie Philip Ball gesagt hat, ist Chemie eigentlich nur 'ne Zählsache. Und Atomgewicht und Atomnummer darf man nicht verwechseln. Das Atomgewicht ist die Summe der Protonen und Neutronen in 'nem Element.
Es gab auch noch vieles, was man nicht wusste oder verstanden hat. Das häufigste Element im Universum ist Wasserstoff. Helium ist das zweithäufigste Element, und wurde erst im Jahr zuvor entdeckt, das war vorher keinem eingefallen. Und es wurde nicht auf der Erde entdeckt, sondern in der Sonne. Es wurde bei 'ner Sonnenfinsternis mit 'nem Spektroskop entdeckt und nach dem griechischen Sonnengott Helios benannt. Helium wurde erst 1895 isoliert. Aber dank Mendelejews Erfindung hatte die Chemie jetzt 'ne Grundlage.
Für die meisten ist das Periodensystem abstrakt, aber für Chemiker hat es alles geordnet. "Das Periodensystem der chemischen Elemente ist zweifellos die schönste und systematischste Tabelle, die die Menschheit je geschaffen hat", hat Robert E. Krebs in seinem Buch "The History and Application" geschrieben. Und so ähnlich steht's eigentlich in jedem Chemiebuch.
Heute sind "ungefähr 120" Elemente bekannt, 92 natürlich und 20 im Labor hergestellt. Die genaue Zahl ist umstritten, weil die synthetischen schweren Elemente nur Millionstelsekunden existieren. Zu Mendelejews Zeiten waren nur 63 Elemente bekannt. Er war so schlau, weil er erkannt hat, dass es noch mehr Elemente gibt, die noch nicht entdeckt wurden. Und sein Periodensystem hat genau vorhergesagt, wo neue Elemente hinkommen.
Keiner weiß, wie viele Elemente es maximal geben kann. Aber alles mit 'nem Atomgewicht über 168 gilt als "reine Spekulation". Aber man kann sicher sein, dass man jedes Element in Mendelejews Tabelle einordnen kann.
Das 19. Jahrhundert hat den Chemikern noch 'ne wichtige Überraschung bereitet. Alles hat 1896 angefangen. Henri Becquerel hat in Paris versehentlich 'ne Packung Uransalz in 'ner Schublade auf 'ner verpackten Fotoplatte vergessen. Als er die Platte rausgenommen hat, war er überrascht, dass das Uransalz 'n Abdruck hinterlassen hat, wie wenn die Platte belichtet wurde. Das Uransalz hat irgendwelche Strahlen abgegeben.
Obwohl die Entdeckung wichtig war, hat Becquerel das 'nem Doktoranden zur Untersuchung gegeben. Zufällig war das 'ne polnische Einwanderin, Marie Curie. Curie und ihr Mann Pierre haben herausgefunden, dass manche Gesteine ständig Energie abgeben, ohne kleiner zu werden oder sich zu verändern. Sie konnten nicht wissen, dass die Gesteine Masse in Energie umwandeln. Marie Curie hat das "Radioaktivität" genannt. Die Curies haben auch zwei neue Elemente entdeckt, Polonium und Radium. Polonium wurde nach ihrer Heimat Polen benannt.
1903 haben die Curies und Becquerel zusammen den Nobelpreis für Physik bekommen. Marie Curie hat 1911 noch den Nobelpreis für Chemie bekommen, sie ist die einzige Person, die beide Preise bekommen hat.
An der McGill University in Montreal hat sich so 'n Neuseeländer, Ernest Rutherford, für die neuen radioaktiven Materialien interessiert. Er und sein Kollege Frederick Soddy haben festgestellt, dass in kleinen Mengen Materie riesige Energiemengen gespeichert sind, und dass die meiste Wärme der Erde von diesem radioaktiven Zerfall kommt. Sie haben auch festgestellt, dass radioaktive Elemente in andere Elemente zerfallen. Wenn du heute 'n Uranatom hast, ist es morgen 'n Bleiatom. Das ist echt außergewöhnlich. Das ist echte Alchemie. Das hätte früher keiner gedacht, dass das von alleine passiert.
Rutherford war 'n Pragmatiker und hat als Erster den praktischen Wert erkannt. Er hat gemerkt, dass die Zeit, in der die Hälfte 'ner radioaktiven Substanz in andere Elemente zerfällt, immer gleich ist, die Halbwertszeit. Diese stabile Zerfallsgeschwindigkeit kann man als Uhr verwenden. Wenn man misst, wie viel Radioaktivität 'ne Substanz hat und wie schnell sie zerfällt, kann man ihr Alter bestimmen. Er hat 'ne Pechblende, das wichtigste Uranerz, getestet und festgestellt, dass sie 700 Millionen Jahre alt ist. Älter als die meisten dachten, die Erde ist.
Im Frühjahr 1904 hat Rutherford in London vor der Royal Institution 'nen Vortrag gehalten. Es war vor 150 Jahren von Graf Rumford gegründet worden. Rutherford hat über seine Theorie der Umwandlung von radioaktiven Phänomenen gesprochen, und auch die Pechblende gezeigt. Rutherford hat gesagt, dass Lord Kelvin, der auch da war, gesagt hat, dass seine Berechnungen falsch sein könnten, wenn es 'ne andere Wärmequelle gibt. Rutherford hat diese Wärmequelle gefunden. Dank der Radioaktivität konnte man feststellen, dass die Erde älter ist, als Kelvin berechnet hat.
Kelvin war erfreut über Rutherfords Ehrfurcht, aber er hat sich nicht davon beeinflussen lassen. Er hat sich bis zu seinem Tod geweigert, das Ergebnis zu ändern, und seine Berechnung des Erdalter als wichtigsten Beitrag zur Wissenschaft angesehen.
Wie die meisten wissenschaftlichen Revolutionen wurde Rutherfords Entdeckung nicht überall begrüßt. John Joly in Dublin hat bis in die 1930er Jahre versucht, das Alter der Erde auf 89 Millionen Jahre zu begrenzen. Andere haben sich Sorgen gemacht, dass Rutherford die Erde zu alt macht. Aber selbst mit der radioaktiven Datierung hat es Jahrzehnte gedauert, bis man das Alter der Erde auf etwa 4,5 Milliarden Jahre geschätzt hat. Die Wissenschaft war auf dem richtigen Weg, aber es gab noch viel zu tun.
Kelvin starb 1907. Dmitri Mendelejew ist auch in dem Jahr gestorben. Seine Leistungen werden in Erinnerung bleiben, aber sein Leben war wohl nicht ruhig. Im Alter wurde Mendelejew immer komischer, er hat die Radioaktivität, Elektronen und vieles Neue abgelehnt. In den letzten Jahren hat er Labore und Hörsäle wütend verlassen. 1955 wurde das Element 101 nach ihm benannt, Mendelevium. "Sehr passend", meinte Paul Strathern, "es ist 'n instabiles Element."
Radioaktivität passiert ständig, wie man nicht abschätzen kann. Anfang des 20. Jahrhunderts hatte Pierre Curie Anzeichen 'ner Strahlenkrankheit, Knochenschmerzen, Unwohlsein. Aber wir werden es nie genau wissen, weil er 1906 in Paris von 'ner Kutsche überfahren wurde.
Marie Curie hat den Rest ihres Lebens viel geleistet, 1914 hat sie das Radium-Institut der Universität Paris mitgegründet. Obwohl sie zwei Nobelpreise bekommen hat, wurde sie nie in die Akademie der Wissenschaften gewählt. Das lag zum Teil daran, dass sie nach Pierres Tod 'ne Affäre mit 'nem verheirateten Physiker hatte. Das fanden selbst die Franzosen unanständig. Aber das hat vielleicht nichts mit dem Buch zu tun.
Man dachte lange, dass Radioaktivität irgendwie nützlich sein kann. Hersteller von Zahnpasta und Abführmitteln haben ihren Produkten Thorium zugesetzt. Und bis in die 1920er Jahre hat das Glen Springs Hotel in New York mit seinem "radioaktiven Mineralwasser" geworben. Erst 1938 wurde die Verwendung radioaktiver Stoffe in Konsumgütern verboten. Für Marie Curie war es zu spät. Sie starb 1934 an Leukämie. Radioaktivität ist gefährlich und hält lange an, und selbst jetzt ist es gefährlich, ihre Dokumente zu berühren, sogar ihre Kochbücher. Die Bücher in ihrem Labor sind in Bleikästen aufbewahrt und man braucht Schutzkleidung, um sie anzusehen.
Dank dem Einsatz und der Risikobereitschaft der ersten Atomwissenschaftler wurde Anfang des 20. Jahrhunderts klar, dass die Erde sehr alt ist. Und gleichzeitig war die Wissenschaft kurz davor, in 'ne neue Ära einzutreten, das Atomzeitalter. So, das war's für heute, ne? Bis zum nächsten Mal.