Ein “chemisches Element” ist die Gesamtheit der Atome im Universum, die einem bestimmten Typ angehören. Die Definition dieses “Typs” hat im Laufe der letzten hundert Jahre zahlreiche Änderungen erfahren, angefangen mit den Arbeiten von John Dalton, dem Verfasser der ersten modernen Atomtheorie, der die in der antiken griechischen Philosophie verwendeten Begriffe “Atom” und “Element” miteinander in Einklang brachte (in einigen europäischen Sprachen wird das Wort “Element” übrigens auch als “Element” übersetzt). Wie Sie wissen, taucht in der ursprünglichen Formulierung des Periodengesetzes von Mendelejew das Atomgewicht auf, das nach Ansicht des großen Wissenschaftlers die periodischen Veränderungen der Eigenschaften der Elemente bestimmt. Heute ist im Periodengesetz die Eigenschaft, die bestimmt, zu welchem Element ein Atom gehört, die Ladung seines Kerns (entspricht der Anzahl der Protonen im Kern). Wenn wir beispielsweise ein Atom mit einem Proton im Kern haben, handelt es sich immer um Wasserstoff: Diese Entsprechung ist eindeutig und funktioniert in beide Richtungen.
Moderne Versionen des Periodensystems sind so organisiert, dass die Elemente in der Reihenfolge der zunehmenden Kernladung angeordnet sind, was grundlegender ist. Ein interessanter Punkt in der Geschichte der Chemie ist, dass Mendelejew sich natürlich nicht vorstellte, dass das Atom einen positiv geladenen Kern hat, weil er vor den entsprechenden Experimenten von Rutherford arbeitete, sondern intuitiv einige der Elemente nicht in der Reihenfolge des zunehmenden Atomgewichts anordnete (obwohl dies sein Hauptkriterium war), sondern in der Reihenfolge der Veränderungen der chemischen Eigenschaften von Verbindungen mit der Beteiligung von Atomen dieser Elemente. Im Ergebnis war dieser Ansatz gerechtfertigt: Als sich das neue Kriterium für die Einteilung der Elemente allgemein durchsetzte, blieben diese Zellen an ihrem Platz. Darüber hinaus wurden alle von Mendelejew vorhergesagten Elemente, die sich in den damals “leeren” Zellen der Tabelle hätten befinden sollen, in das Periodensystem aufgenommen,
Es gibt zwei Versionen des Periodensystems, die am häufigsten verwendet werden. In beiden Fällen handelt es sich um eine rechteckige Tabelle mit gleich großen Zellen, die in Zeilen (Perioden genannt) und Spalten (Gruppen genannt) angeordnet sind. In der Tabelle mit kurzer Periode sind die d-Elemente in zwei Reihen angeordnet, während sie in der Tabelle mit langer Periode in einer Reihe pro Periode angeordnet sind. Es handelt sich um die von der IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry – das Gremium, das die gesamte chemische Nomenklatur festlegt) empfohlene Version mit langer Periode. Dieser Darstellungsstandard ist weltweit anerkannt, aber aus irgendeinem Grund haben sich unsere Schulen nie daran gewöhnt: Die Kurzperiodenversion der Tabelle ist im russischen Unterricht immer noch weit verbreitet.
Da diese Art der Darstellung einer Reihe von Elementen am weitesten verbreitet ist, stellt sich jeder den Begriff “chemisches Element” auf diese Weise vor, indem er sich eine Art Tabelle in endlicher Größe vorstellt. Tatsächlich muss es aber gar nicht so sein. Es gibt keine strenge quantenmechanische Grenze für die Größe eines Atoms und die Ladung seines Kerns, so dass es auch keine Einschränkungen für die Größe der Tabelle gibt. Theoretisch lässt sich die Reihe der Elemente unendlich fortsetzen, aber das Wort “theoretisch” ist hier natürlich der Schlüssel: Die wissenschaftliche Forschung wird nicht nur vom Interesse an der Welt um uns herum, sondern auch vom gesunden Menschenverstand geleitet.
Eine parallele und nicht weniger interessante Frage lautet: “Wie viele Elemente können wir noch entdecken?” Hier gibt es viele experimentelle Einschränkungen: in Bezug auf die Energie (sehr teure Beschleuniger sind erforderlich, um superschwere Elemente nachzuweisen), die Nachweisgrenze (Atome neuer Elemente werden in der Menge von Dutzenden oder sogar Einheiten synthetisiert), die Lebensdauer bestimmter Isotope (sie kann die kleinsten Bruchteile einer Sekunde betragen), und so weiter. Weiter.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Geschichte der Entdeckung neuer Elemente darzustellen: Die letzten 300 Jahre wissenschaftlichen Denkens auf dieser Grafik können beispielsweise durch eine gerade Linie in nt-Koordinaten angenähert werden. Bei der Betrachtung dieses Diagramms wird jedoch deutlich, dass die Entdeckungsrate der chemischen Elemente abnimmt (die gerade Linie “knickt” ab), und das ist völlig logisch, da wir alle leichten und schweren Elemente auf der Erde entweder entdeckt oder synthetisiert haben. Es bleiben nur noch die überschweren Transurane übrig, deren Suche mit all den oben beschriebenen Problemen verbunden ist (die Wahrscheinlichkeit, mindestens ein stabiles Isotop für diese Elemente zu finden, tendiert gegen Null). Und es stellt sich eine nicht ganz wissenschaftliche, aber berechtigte Frage: Wie sinnvoll ist das? Die Suche nach solchen Elementen ist sehr interessant, aber die praktische Anwendung.
