Part 11

+Der Student+: Ja, denn ich bilde mir ein, diesem Zusammenhang bereits auf die Spur gekommen zu sein. Ich glaube entdeckt zu haben, daß die chemischen Elemente um so +metallischere+ Eigenschaften haben, je größer ihr Atomgewicht ist.

+Der Chemiker+: Diese Entdeckung läßt sich freilich bestreiten. Ich führe Ihnen zum Beleg meines Widerspruchs drei nichtmetallische und drei ausgesprochen metallische Elemente an, deren Atomgewichte das Gegenteil beweisen könnten: die Metalle Lithium, Natrium und Magnesium haben die (abgerundeten) Atomgewichte 7, 23 und 24; die nichtmetallischen Elemente Phosphor, Schwefel und Brom haben die viel höheren Atomgewichte 31, 32 und 80!?

+Der Student+: Meine Vermutung gründete sich darauf, daß die Mehrzahl der hohen Atomgewichte doch unzweifelhaft zu metallischen Elementen gehört, während die Mehrzahl der niederen Atomgewichte den nichtmetallischen Elementen eigen ist.

+Der Chemiker+: In dieser unbestimmten Form ausgesprochen, ist Ihre Ansicht zweifellos richtig und enthält ein Naturgesetz. Nur, sobald Sie dieses Gesetz genau beschreiben wollen, so daß es ohne Ausnahme gelten soll --: da entschlüpft es Ihnen unter den Händen und läßt sich nicht fassen. Dies ist in einer sehr merkwürdigen Tatsache begründet, welche zuerst im Jahr 1865 von John A. B. Newlands erkannt wurde. Er ordnete die chemischen Elemente nach der Größe der Atomgewichte in eine fortlaufende Reihe derart, daß die Reihe mit dem kleinsten Atomgewicht begann und mit dem größten endigte. Er fand nun, daß zwar die benachbarten Elemente keine besonders deutliche Ähnlichkeit in ihren Eigenschaften zeigten, daß aber diese Ähnlichkeit ganz auffallend bemerkbar wurde, wenn man sieben Elemente übersprang. Also das +achte+ war dem +ersten+, das +neunte+ dem +zweiten+, das +zehnte+ dem dritten Element ähnlich usw., und diese Ähnlichkeit wiederholte sich beim fünfzehnten Element mit dem ersten und achten, beim sechzehnten mit dem zweiten und neunten, usf. -- Newlands nannte seine Entdeckung deshalb das +Gesetz der Oktaven+. Damit Sie sich von der Richtigkeit überzeugen können, schreibe ich Ihnen den Anfang der Oktavenreihe hier und setze über den Namen jedes Elements sein Atomgewicht:

7 9 11 12 14 16 19 Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor

23 24 27 28 31 32 35,4 Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor

39 40 44 48 51 52 55 Kalium Kalzium Skandium Titan Vanadin Chrom Mangan

Außerdem habe ich in jede Zeile nur sieben Elemente geschrieben und die drei Zeilen so untereinander gesetzt, daß die ähnlichen Elemente untereinander zu stehen kommen. Ich weiß nicht, ob Ihnen die Ähnlichkeit dieser untereinanderstehenden Elemente überall überzeugend klar ist.

+Der Student+: Ich könnte dies eigentlich nur von den drei Elementen sagen, welche ganz links stehen. Sie sind mir als +Alkalimetalle+ wohlbekannt.

+Der Chemiker+: Um die Ähnlichkeit zu erkennen, bedarf es nur eines kleinen Fingerzeigs: Sie müssen auf die +Wertigkeit+ achten (vgl. das 4. Kapitel). Die Elemente der ersten Gruppe (von links) sind Ihnen zweifellos als +einwertig+ bekannt: jedes Atom von ihnen vermag in einer Säure nur +ein+ Atom Wasserstoff zu ersetzen. Wenn Sie nun auch nur wenig mit den Eigenschaften der übrigen Elemente vertraut sind, so werden Sie leicht erkennen, daß die Elemente der zweiten Gruppe (von links) sämtlich zweiwertig, die der dritten Gruppe dreiwertig, der vierten vierwertig sind. Die Elemente der drei letzten Gruppen treten, wie Ihnen bekannt sein wird, in verschiedenen Wertigkeiten auf. Untersucht man aber ihre +beständigsten+ Verbindungen, so findet man eine sehr auffallende Tatsache: in ihnen sind die Elemente der fünften Gruppe entweder fünfwertig oder dreiwertig, die der sechsten Gruppe entweder sechswertig oder zweiwertig, die der siebenten entweder sieben- oder einwertig.

+Der Student+: Dies ist ganz unbegreiflich wunderbar, da wir doch bei der Zusammenstellung der Oktaven nur von den Atomgewichten ausgegangen sind und auf die Wertigkeit gar keine Rücksicht genommen haben.

+Der Chemiker+: Beachten Sie auch, daß die Wertigkeit nicht nur von links über die Mitte nach rechts stetig und gleichmäßig ansteigt, sondern auch von rechts nach links, allerdings nur bis zur Mitte.

+Der Student+: Es ist gerade so, als ob die Natur zwischen links und rechts keinen Unterschied gelten lassen wollte.

+Der Chemiker+: Dieser Eindruck wird noch durch die Tatsache verstärkt, daß die Elemente der +vierten+ Gruppe ganz überwiegend, in ihren meisten Verbindungen, +vierwertig+ sind. Die vierte Gruppe ist als Mittelgruppe sowohl von links als auch von rechts aus die vierte, wodurch sich dieses Überwiegen der Vierwertigkeit sehr interessant erklärt.

+Der Student+: Bezieht sich die Ähnlichkeit der Elemente jeder solchen Gruppe auch noch auf andere Eigenschaften als die Wertigkeit?

+Der Chemiker+: Selbstverständlich! Sie umfaßt alle Eigenschaften, und zwar nicht bloß der Elemente selbst, sondern auch ihrer Verbindungen. Also: die Elemente der ersten Gruppe sind einander nicht bloß darin ähnlich, daß sie leichte Metalle sind, welche das Wasser bei gewöhnlicher Temperatur zersetzen, sondern auch ihre Verbindungen (z. B. mit Chlor) haben eine unverkennbare Ähnlichkeit in Aussehen und Kristallform, Wasserlöslichkeit, Schmelzpunkt usw.

+Der Student+: Gilt nun dieses Newlandssche Gesetz der Oktaven auch für alle übrigen Elemente, die Sie oben nicht angeschrieben haben?

+Der Chemiker+: Es gilt für alle Elemente; aber es hat vieler Untersuchungen bedurft, um dies klar zu erkennen. Es war das Verdienst des russischen Chemieprofessors Mendelejeff (von der Universität St. Petersburg) und des Deutschen Lothar Meyer, hier einige Klarheit geschaffen zu haben. Die Schwierigkeiten beginnen nämlich gerade da, wo unsere dritte Periode endigt, also hinter dem Element +Mangan+. Dieses und das vorhergehende +Chrom+ gleichen den beiden übergeordneten Elementen ihrer Gruppen bei weitem nicht in dem Grade, wie man erwarten sollte, wenn auch in der Wertigkeit und in den sauerstoffreichsten Oxyden eine unverkennbare Ähnlichkeit besteht. Verlängert man aber die dritte Periode von 7 auf 17 Elemente, so zeigt sich sowohl in den Eigenschaften der ersten als auch der letzten Glieder dieser 17teiligen Periode eine geradezu verblüffende Ähnlichkeit mit den Gliedern der beiden kurzen Perioden. Diese „große“ Periode heißt also (unter Verwendung der Abkürzungszeichen für die Namen der Elemente):

~K~ ~Ca~ ~Sc~ ~Ti~ ~V~ ~Cr~ ~Mn~ ~Fe~ ~Co~ ~Ni~ ~Cu~ ~Zn~ ~Ga~ ~Ge~ ~As~ ~Se~ ~Br~.

+Der Student+: Aber 17 Elemente können doch nicht mit 7 zur Deckung gebracht werden? Wie kann man in dieser Anordnung von korrespondierenden Eigenschaften sprechen?

+Der Chemiker+: Die kurzen, siebengliedrigen Perioden stimmen in ihren Eigenschaften sowohl mit den sieben ersten als auch mit den sieben letzten Elementen dieser langen Periode überein. Die lange Periode zerfällt also sozusagen in zwei kurze und ein Mittelstück, das aus den drei Elementen Eisen, Nickel und Kobalt besteht.

+Der Student+: Wenn ich mir diese kurzen Perioden betrachte, die Sie aus der langen herausschneiden, so finde ich, daß ihre Elemente mit den beiden ersten kurzen Perioden nur teilweise übereinstimmen wollen. Die vordere Hälfte, ~K~–~Mn~, stimmt nur in ihren drei ersten, die hintere mit den Elementen ~Cu~–~Br~ nur in ihren drei letzten Elementen gut mit den beiden kurzen Perioden zusammen. Dagegen scheint mir das Ende der ~K~–~Mn~-Periode und der Anfang der ~Cu~–~Br~-Periode nicht so gut zu passen: denn ~Mn~ müßte doch ein Halogen sein, wie ~Cl~ und ~Br~, und ~Cu~ müßte ein Alkalimetall sein, wie ~Li~, ~Na~ und ~K~.

+Der Chemiker+: Sie haben ganz recht, die Übereinstimmung dieser Elemente mit den Halogenen bzw. Alkalimetallen läßt zu wünschen übrig. Immerhin wollen Sie bedenken, daß das +Kupfer+ im einwertigen Zustand Salze bildet, welche im Aussehen und Verhalten den Alkalimetallsalzen nicht unähnlich sind: so ist das Kupferchlorür, ~CuCl~, +weiß+ und nähert sich damit einigermaßen dem Chlornatrium, ~NaCl~, und Chlorkalium, ~KCl~. Denn die zweiwertigen Kupfersalze sind doch alle blau oder grün. Andrerseits bildet das +Mangan+ mit viel Sauerstoff ein flüssiges, leicht verdampfendes Oxyd ~Mn~_{2}~O~_{7}, welches den entsprechenden Oxyden des Chlors und Broms nicht unähnlich ist. Wenn Sie nun überhaupt die Wertigkeit der Elemente durch die ganze 17gliedrige Periode verfolgen, so können Sie an der Berechtigung dieser Unterteilung nicht wohl mehr zweifeln.

+Der Student+: Gibt es denn noch mehr große Perioden?

+Der Chemiker+: Ja; mindestens noch +eine+ mit den folgenden Elementen: ~Rb~ ~Sr~ ~Y~ ~Zr~ ~Nb~ ~Mo~ -- ~Ru~ ~Rh~ ~Pd~ ~Ag~ ~Cd~ ~In~ ~Sn~ ~Sb~ ~Te~ ~J~. Sie sehen: in dieser Periode ist +ein+ Element, zwischen Molybdän und Ruthenium, noch nicht entdeckt. Es müßte dem Mangan der ersten großen Periode entsprechen.

+Der Student+: Offenbar gilt für diese zweite große Periode dasselbe wie für die erste: das dreigliederige Mittelstück ~Ru~, ~Rh~, ~Pd~ muß ausgeschaltet werden; die beiden Reste sind kleine Perioden, welche wiederum nur in den drei ersten bzw. den drei letzten Gliedern gut mit den eigentlichen kleinen Perioden zusammenstimmen.

+Der Chemiker+: Ja; aber beachten Sie die gute Übereinstimmung in +allen+ Gliedern der beiden großen Perioden. Auch die Mittelstücke Eisen, Nickel, Kobalt und Ruthenium, Rhodium, Palladium stimmen doch auffallend gut überein. -- Ich will Ihnen nun das ganze „periodische System“ mit allen Atomgewichten anschreiben (nach B. Brauner):

--------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- |Gruppe|Gruppe|Gruppe|Gruppe|Gruppe |Gruppe|Gruppe|Gruppe| Gruppe | 0 | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 1 | | 1 | | | | | | | | | H | | | | | | | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 2 | | 7 | 9 | 11 | 12 | 14 | 16 | 19 | | | Li | Be | B | C | N | O | F | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 3 | | 23 | 24 | 27 | 28 | 31 | 32 | 35,5| | | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 4 | | 39 | 40 | 44 | 48 | 51 | 52 | 55 |56 58,97 58,63 | | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe Co Ni --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 5 | | 63 | 65 | 70 | 72 | 75 | 79 | 80 | | | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 6 | | 85 | 87 | 89 | 90 | 94 | 96 |100 | 102 103 106 | | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | ? | Ru Rh Pd --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 7 | | 108 | 112 | 114 | 119 | 120 | 127,5|126,92| | | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | J | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 8 | |133 |137 |138 |140–178| 182 |184 | 190 | 191 193 195 | | Cs | Ba | La |Ce usw.| Ta |W | ? | Os Ir Pt --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 9 | | 197 | 200 | 204 | 207 | 209 | 212 | 214 | | | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | ? | ? | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+-------------- Reihe 10| |220 |225? |230 |233 |235 |239 | | | | ? |Ra | ? |Th | ? | U | | --------+------+------+------+------+-------+------+------+------+--------------

+Der Student+: Das soll also nun bedeuten, daß die untereinander stehenden Elemente in jeder Gruppe einander chemisch verwandt sind und diejenige Wertigkeit besitzen, welche der Gruppenzahl entspricht?

+Der Chemiker+: So ist es. Bei genauerem Zusehen werden Sie erkennen, daß ich die Elemente der Gruppen I–VII nicht genau untereinander geschrieben habe, sondern abwechselnd etwas nach links und nach rechts gerückt habe. Die links untereinanderstehenden bilden die sogenannte +Hauptgruppe+, die nach rechts ausgerückten faßt man als „Nebengruppe“ zusammen.

+Der Student+: Aber ist das nicht eine rein willkürliche Maßregel?

+Der Chemiker+: Nicht so ganz. Denn obwohl dieses Ausrücken nach links und rechts mit mathematischer Strenge genau abwechselnd erfolgte, ist es offenbar kein Zufall, daß jede dieser beiden Teilgruppen eine unverkennbare Verwandtschaftsgruppe bildet. In der I. Hauptgruppe stehen z. B. nur Alkalimetalle, in der II. Hauptgruppe nur alkalische Erdmetalle, in der VII. Nebengruppe nur Halogene. Dagegen umfaßt die erste Nebengruppe die unter sich ähnlichen Schwermetalle ~Cu~, ~Ag~, ~Au~, welche zu den Elementen der Hauptgruppe eine viel geringere Ähnlichkeit haben als zueinander. Dieselbe Erscheinung wiederholt sich in jeder der sieben ersten Gruppen.

+Der Student+: Ich verstehe! Diese Anordnung trägt also auch den Unstimmigkeiten Rechnung, welchen wir oben bei der Zerschneidung der großen Perioden begegneten: das Mangan, als Element der siebenten Hauptgruppe, braucht den Elementen der siebenten Nebengruppe nicht völlig zu gleichen. Außerdem sehe ich, daß die mittleren drei Elemente der großen Perioden dadurch ganz von selbst in eine achte Gruppe nach rechts hinaus gedrängt werden. Stimmen diese Elemente denn in ihren Eigenschaften so zusammen, daß sie mit Recht in eine Gruppe vereinigt werden dürfen?

+Der Chemiker+: Ohne Zweifel. Die Elemente Eisen, Nickel, Kobalt und die sechs Platinmetalle haben sowohl in ihren metallischen als auch in ihren chemischen Eigenschaften eine unverkennbare Verwandtschaft. Die Platinmetalle finden sich z. B. in der Natur fast stets mit Eisen legiert, in den Meteoriten sind Eisen, Nickel und Kobalt miteinander vergesellschaftet. Ganz besonders zeigt sich die Verwandtschaft dieser Metalle der achten Gruppe miteinander in ihrer großen Neigung zur Bildung sogenannter komplexer Salze, in welchen um ein zentrales Metallatom 6 Atomgruppen gelagert sind. Auch die +Farben+ ihrer einfachen Salze, die meist grün, braun oder weinrot sind, zeigen eine große Ähnlichkeit. Endlich ist die Zuteilung dieser Metalle zur achten Gruppe dadurch gerechtfertigt, daß sie wohl die einzigen Elemente sind, bei welchen zweifellos die Achtwertigkeit beobachtet wurde: so im Osmiumtetroxyd ~OsO₄~.

+Der Student+: Die Existenz einer solchen achten Gruppe stört aber das Wertigkeits-Gleichgewicht unseres Systems, denn nun ist die vierte Gruppe nicht mehr die Mitte.

+Der Chemiker+: Dieser schwerwiegende Einwand wurde durch die Entdeckung der sogenannten +Edelgase+ entkräftet. Dies sind die Elemente mit den Atomgewichten: Helium 4, Neon 20, Argon 40, Krypton 82, Xenon 128. Da sie sich absolut gar nicht mit anderen Elementen verbinden lassen, so besitzen sie offenbar gar keine Wertigkeit: sie sind +nullwertig+ und müssen, wenn sie überhaupt dem periodischen System zugeteilt werden sollen, eine +nullte+ Gruppe bilden. Diese stellt dann das durch die achte Gruppe gestörte Gleichgewicht wieder her.

+Der Student+: Sollte man denn nicht erwarten dürfen, daß auch die Elemente der achten Gruppe als nullwertig im Sinne der Symmetrie auftreten?

+Der Chemiker+: Sie entsprechen auch dieser Anforderung insofern, als sie -- wenigstens die Platinmetalle -- +edle+ Eigenschaften haben, also eine gewisse Neigung, blank und unverbunden zu bleiben.

+Der Student+: Das ist in der Tat sehr merkwürdig. -- Gibt es noch weitere gesetzmäßige Beziehungen zwischen den chemischen Elementen, welche ihren Ausdruck im periodischen System finden?

+Der Chemiker+: O, eine ganze Menge. Zunächst haben Sie wohl selbst schon beobachtet, daß innerhalb jeder Gruppe sich die Eigenschaften der Elemente mit den steigenden Atomgewichten beträchtlich ändern. Das spezifische Gewicht, der Glanz und überhaupt der metallische Charakter nimmt zu, die Farben werden dunkler. Betrachten Sie z. B. die Elemente der siebenten Gruppe +Fluor+, +Chlor+, +Brom+ und +Jod+. Ich stelle hier in einer Tabelle ihre wichtigsten Eigenschaften zusammen:

===================+================+=========+========+============== | +Fluor+ | +Chlor+ | +Brom+ | +Jod+ -------------------+----------------+---------+--------+-------------- Farbe |schwach gelbgrün|gelbgrün |braunrot|schwarzviolett -------------------+----------------+---------+--------+-------------- Spez. Gewicht | 1,108 | 1,33 | 3,18 | 4,97 (fest oder flüssig)| | | | -------------------+----------------+---------+--------+-------------- Schmelzpunkt | -233 ° |-102 ° | -7 ° | +113 ° -------------------+----------------+---------+--------+-------------- Siedepunkt | -187 ° | -33 ° | +63 ° | +200 ° -------------------+----------------+---------+--------+-------------- Atomgewicht | 18,91 | 35,18 | 79,36 | 126,01

Sie sehen, wie alle Eigenschaften sich im gleichen Sinne verändern wie das Atomgewicht.

+Der Student+: Das ist so merkwürdig, daß man fast versucht wäre zu prüfen, ob die Abstufung dieser Zahlen nach einem mathematischen Gesetz erfolgt.

+Der Chemiker+: Sie haben einen guten Spürsinn, denn ein solches Gesetz besteht in der Tat. Wenn Sie die Atomgewichte der drei Elemente Chlor, Brom und Jod betrachten, so erkennen Sie leicht, daß das Atomgewicht des Broms das arithmetische Mittel zwischen den beiden andern ist:

Chlor = 35,18 Jod = 126,01 -------- Summe = 161,19 : 2 = 80,59 (statt 79,36).

Die Rechnung stimmt nicht +ganz+ genau, aber doch sehr angenähert. Dieselbe Gesetzmäßigkeit gilt mit etwa gleicher Genauigkeit für die spezifischen Gewichte und die Schmelzpunkte und sogar für die Wasserlöslichkeit der Metallverbindungen.

+Der Student+: Wer hat dieses merkwürdige Gesetz entdeckt?

+Der Chemiker+: Es rührt von dem deutschen Chemiker Döbereiner, der es als „Gesetz der Triaden“ bezeichnet hat. Denn selbstverständlich können daran stets nur drei Elemente beteiligt sein. Sie können sich daher leicht überzeugen, daß das vierte Halogen, das Fluor, im Atomgewicht und in den übrigen Eigenschaften einen geradezu sprunghaften Abstand von unserer Triade hält.

+Der Student+: Gibt es noch andere solche Triaden?

+Der Chemiker+: Fast in jeder Gruppe ist eine enthalten.

Die wichtigsten sind wohl: Argon, Krypton, Xenon; Kalium, Rubidium, Zäsium; Kalzium, Strontium, Baryum; Aluminium, Gallium, Indium; Silizium, Germanium, Zinn; Phosphor, Arsen, Antimon; Schwefel, Selen, Tellur.

+Der Student+: Was sagt nun das periodische System der Elemente über den Unterschied zwischen Metallen und Nichtmetallen?

+Der Chemiker+: Ziehen Sie von der linken oberen Ecke bis zur rechten unteren einen Diagonalstrich durch das System, dann befinden sich oberhalb des Striches die Metalloide, unterhalb die Metalle.

+Der Student+: Das ist allerdings eine verblüffend klare Antwort auf unsere Frage. Aber welche Stellung nehmen diejenigen Elemente dazu, welche von diesem Strich geschnitten werden oder ganz nahe bei ihm stehen? Vermutlich bilden sie Übergänge in ihren Eigenschaften zwischen Metallen und Metalloiden?

+Der Chemiker+: Sie meinen also Elemente, wie das Arsen, Antimon, Molybdän, Wolfram, Tellur. Diese zeigen zugleich metallische und nichtmetallische Eigenschaften in sich vereinigt. Als Metalle lösen sie sich in Säuren meistens unter Wasserstoffentwicklung auf und gehen in kristallisierende Salze über. Als Nichtmetalle bilden sie durch die Vereinigung ihrer Oxyde mit Wasser Säuren, welche ihrerseits mit Basen Salze bilden können. So gibt es z. B. einerseits +schwefelsaures Antimon+, andrerseits +antimonsaures Kalium+. Je höher ein Element über dem Diagonalstrich steht, um so mehr überwiegen seine säurebildenden Eigenschaften über die metallischen (basenbildenden). Wenn Sie das System allerdings sehr aufmerksam betrachten, kann Ihnen eine gewisse Ungleichförmigkeit in dieser Beziehung nicht entgehen.

+Der Student+: Sie meinen wahrscheinlich das ungleiche Verhalten von Haupt- und Nebengruppen in bezug auf diesen Unterschied zwischen Metall- und Nichtmetallcharakter?

+Der Chemiker+: Allerdings. Links von der Mitte des Systems enthalten die Nebengruppen viel schwerere, glänzendere, „metallischere“ Metalle als die Hauptgruppen; rechts von der Mitte ist es umgekehrt. Betrachten Sie nur die V., VI. und VII. Gruppe: da stehen die drei ausgesprochen metallischen Elemente Vanadin, Chrom und Mangan zwischen ebenso ausgesprochen nichtmetallische eingekeilt: zwischen Phosphor und Arsen, Schwefel und Selen, Chlor und Brom. Der metallische Charakter eilt also in der Nebengruppe dem in der Hauptgruppe voraus.

+Der Student+: In dem, was Sie da sagen, scheint mir ein gewisser Widerspruch zu liegen, wenn ich es auf die erste Gruppe anwende. Was soll da das eigentliche Kennzeichen des Metallischen sein? -- Ist es Glanz und Dichte, so ist die Nebengruppe (Kupfer, Silber, Gold) die metallischere. Ist es aber die Neigung zur Basenbildung, so muß die Hauptgruppe (Kalium, Rubidium, Zäsium) als die metallischere gelten, weil ihre Oxyde nicht bloß die stärksten Basen, sondern schlechthin +nur+ Basen sind. Dagegen bildet das Gold doch bereits ein saures Oxyd. Also, was soll nun gelten?

+Der Chemiker+: Sie haben ganz recht. Hier liegt ein offenkundiger Widerspruch verborgen. Die chemische und die physikalische Definition des Begriffs „metallisch“ decken sich zwar häufig, aber nicht immer, und hier handelt es sich um einen Fall, in dem sie merklich auseinandergehen.

+Der Student+: Gibt es auch innerhalb der wagrechten Reihen solche oder ähnliche Gesetzmäßigkeiten, wie wir sie in den senkrechten Gruppen festgestellt haben?

+Der Chemiker+: Allerdings. Beobachten Sie nur z. B. die Unterschiede der Atomgewichte zweier benachbarter Elemente in den Reihen 2 und 3:

Reihe 2: 2--2--1--2--2--3, Reihe 3: 1--3--1--3--1--3,5.

+Der Student+: Das sind allerdings sehr regelmäßige Sprünge, aber mir scheint, sie sind doch nicht ganz symmetrisch verteilt: sonst müßte am Anfang der beiden Reihen noch eine Differenz von derselben Größe stehen, wie am Schluß?

+Der Chemiker+: Sie haben sehr richtig beobachtet; aber diese Forderung ist inzwischen durch die Entdeckung der Edelgase bereits erfüllt worden. In der nullten Gruppe steht nämlich am Anfang der Reihe 2 das Helium mit dem Atomgewicht 4; die Differenz zum benachbarten Lithium beträgt also 3, wie es die Theorie fordert. Am Anfang der Reihe 3 steht aber das Neon mit dem Atomgewicht 20, seine Differenz zum benachbarten Natrium beträgt 3.

+Der Student+: Entspricht dieser auffallenden Gesetzmäßigkeit auch eine solche in den physikalischen oder chemischen Eigenschaften?

+Der Chemiker+: Sie wollen also wissen, ob bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften der Elemente einer wagrechten Reihe gegen die Mitte ab- oder zunehmen? -- In bezug auf die +Wertigkeit+ der Elemente konnten wir diese Frage schon insofern bejahen, als wir gesehen haben, daß die Wertigkeit gegenüber dem Wasserstoff für alle Elemente der zweiten Reihe von beiden Seiten her gegen die Mitte anwächst bis zum Höchstwert der Vierwertigkeit. Dasselbe gilt aber auch für physikalische Eigenschaften, z. B. für die spezifischen Gewichte, wie folgende Vergleichung zeigt:

Reihe 3: ~Na~ ~Mg~ ~Al~ ~Si~ ~P~ ~S~ ~Cl~ spez. Gewicht: 0,97 1,7 2,5 2,5 2,0 1,9 1,3

Diese dritte Reihe ist, wie wir wissen, eine vollständige Periode. Für die vierte und fünfte Reihe gilt das Gesetz scheinbar nicht, da in der vierten Reihe die spezifischen Gewichte von links nach rechts fortwährend zunehmen, in der fünften aber ebenso gleichmäßig abnehmen. Der Grund ist, daß die vierte und fünfte Reihe zusammen eine große Periode bilden, für welche das Gesetz des Anwachsens der spezifischen Gewichte bis zur Mitte genau so gilt, wie für die kleinen Perioden:

~K~ ~Ca~ ~Sc~ ~Ti~ ~V~ ~Cr~ ~Mn~ ~Fe~ ~Co~ 0,86 1,6 3,8 ? 5,5 6,8 7,2 7,9 8,5

~Ni~ ~Cu~ ~Zn~ ~Ga~ ~Ge~ ~As~ ~Se~ ~Br~ 8,8 8,8 7,1 5,9 5,5 5,6 4,6 2,9

+Der Student+: Sie haben in unserer Tabelle des periodischen Systems an einigen Stellen Fragezeichen statt der Symbole von Elementen angebracht, weil die betreffenden Elemente offenbar noch nicht bekannt sind. Aber wenn ich die Fülle von Gesetzmäßigkeiten bedenke, welche wir bis jetzt am periodischen System erkannt haben, so sollte ich doch meinen, daß man damit die Eigenschaften dieser Elemente ziemlich gut voraussagen könnte.

+Der Chemiker+: Dies ist auch möglich, und zwar mit um so größerer Sicherheit, je vollständiger die Umgebung des unbekannten Elements bekannt ist. +Mendelejeff+ hat auf diese Weise die wichtigsten Eigenschaften der drei Elemente +Skandium+, +Germanium+ und +Gallium+ vor ihrer Entdeckung vorausgesagt, und es war geradezu verblüffend, wie genau die meisten seiner Angaben mit den späteren Beobachtungen übereinstimmten. Er hatte für das noch unentdeckte Skandium den Namen Ekabor, für das Gallium Ekaaluminium, für das Germanium Ekasilizium gewählt. Seine so überraschend eingetroffenen Prophezeiungen beschränkten sich durchaus nicht bloß auf die Eigenschaften der Elemente selbst, sondern sie beschrieben auch diejenigen einiger Verbindungen.

+Der Student+: Wie konnte er diese Angaben so genau machen?

+Der Chemiker+: Er leitete sie als arithmetisches Mittel aus denjenigen vier Elementen ab, welche das zu bestimmende umgeben. Diese vier nannte er die Atomanaloge. Für das Germanium (Mendelejeffs Ekasilizium) waren es die vier Elemente Silizium, Zinn, Gallium und Arsen. Die Atomgewichtsbestimmung erfolgte in diesem Fall also dadurch, daß er die Atomgewichte dieser vier Elemente addierte und durch vier teilte:

~Si~ 28 + ~Sn~ 119 + ~Ga~ 70 + ~As~ 75 = 292 292 : 4 = 73.

Das wirkliche Atomgewicht des Germaniums wurde als 72 bestimmt.

+Der Student+: Sind nun solche kleinen Abweichungen der berechneten und gefundenen Werte, wie wir sie auch an den Döbereinerschen Triaden beobachtet haben, als Fehler in den Atomgewichtsbestimmungen zu betrachten, oder kann man sagen, daß die Gesetze selbst nicht mathematisch genau verlaufen?

+Der Chemiker+: Noch vor 20 Jahren glaubte man allgemein, daß diese Unstimmigkeiten auf Beobachtungsfehler, also auf ungenau bestimmte Atomgewichte, zurückgeführt werden müßten. Jetzt ist diese Ansicht endgültig als Irrtum erkannt. Die Atomgewichte der meisten Elemente sind mit so außerordentlicher Zuverlässigkeit bestimmt, daß die Ungenauigkeiten der Triaden unbedingt nicht auf Bestimmungsfehler zurückgeführt werden können. Noch merkwürdiger sind aber einige andere Ausnahmen. Das +Tellur+ müßte, da es in der sechsten Gruppe steht, ein kleineres Atomgewicht haben als das in derselben Reihe folgende Element +Jod+ der siebenten Gruppe. Das Atomgewicht des Tellurs ist aber 127,5, das des Jods 126,92. Vertauscht können diese Elemente natürlich nicht werden, denn ihre Zugehörigkeit zur sechsten bzw. siebenten Gruppe ist über alle Zweifel erhaben. Also bleibt nur die Annahme möglich, daß die Eigenschaften der Elemente zwar im großen und ganzen, aber doch nicht im einzelnen als periodische Funktionen der Atomgewichte zu betrachten sind.

+Der Student+: Das ist ja ungemein merkwürdig! Sie sprachen davon, daß es noch andere solche Fälle gäbe?