2.

Historische Entwicklung

Im ersten Viertel des 19. Jahrhunderts hatten mehrere Entdeckungen die Theorie von der Atomstruktur der Materie bestätigt. Die Wissenschaftler waren nun in der Lage, das relative Atomgewicht der damals bekannten Elemente zu bestimmen. 1817 wies der deutsche Chemiker Johann Wolfgang Döbereiner darauf hin, dass die Elemente Calcium, Strontium und Barium neben ihren chemischen Eigenschaften auch in ihren Atomgewichten eine gewisse Ähnlichkeit zeigen: Mit einem Wert von 87,62 entspricht das Atomgewicht von Strontium dem arithmetischen Mittel zwischen den Atomgewichten von Calcium (40,08) und Barium (137,34). Die Dreiergruppierungen bezeichnete Döbereiner in seiner 1829 erschienenen Abhandlung über diesen Sachverhalt als Triaden. Weitere von ihm entdeckte Beispiele sind die Triaden Chlor-Brom-Iod, Schwefel-Selen-Tellur und Lithium-Natrium-Kalium. 1850 erweiterte Max von Pettenkofer Döbereiners System und fasste vier Elemente (z. B. Stickstoff-Phosphor-Arsen-Antimon) zu einer, wie er es nannte, „chemischen Familie” zusammen. Auch andere Forscher wählten eine tabellarische Anordnung für die chemischen Elemente.

Mit dem 1859 von den deutschen Physikern Robert Wilhelm Bunsen und Gustav Robert Kirchhoff entwickelten Spektroskop ließen sich eine ganze Reihe weiterer Elemente entdecken (siehe Spektrum). Auf dem ersten Internationalen Chemikerkongress 1860 in Karlsruhe legte der italienische Chemiker Stanislao Cannizzaro dar, dass die meisten gasförmigen Elemente wie z. B. Sauerstoff in zweiatomigen Molekülen auftreten. Diese Erkenntnis bestärkte die Überlegungen, die chemischen Elemente nach ihrem Atomgewicht zu ordnen.

1864 ordnete der britische Chemiker John A. R. Newlands die Elemente in Zeilen nach steigenden Atomgewichten an. Dabei bemerkte er, dass ein bestimmtes Merkmalbündel an jeder achten Stelle erneut auftritt und nannte diese Periodizität, in Analogie zu den Tonleitern in der Musik, das „Gesetz der Oktaven”. Es stellte sich jedoch bald heraus, dass Newlands System mit acht Elementen pro Periode nicht ausreicht, um die chemische Verwandtschaft der Elemente in einem System zusammenzufassen. Auf der Suche nach den Gesetzmäßigkeiten wählten zahlreiche Forscher die unterschiedlichsten Darstellungen, um die Beziehungen zwischen den chemischen Elementen wiederzugeben.