050 Das Periodensystem der Elemente Meilensteine der Naturwissenschaft & Technik
Summary
TLDRDas Video behandelt die faszinierende Geschichte der chemischen Elemente und des Periodensystems. Es beginnt mit der Bedeutung von Gold, Eisen und anderen Stoffen, bevor es zur Entdeckung und Systematisierung der Elemente übergeht. Der russische Chemiker Dmitri Mendelejew und der Deutsche Lothar Meyer haben maßgeblich zur Entwicklung des Periodensystems beigetragen. Im 20. Jahrhundert wurden viele künstliche Elemente entdeckt, insbesondere durch das Manhattan-Projekt und in der Atomforschung. Der Kalte Krieg führte zu einem Wettlauf zwischen den Großmächten um die Entdeckung neuer Elemente, die das Periodensystem erweiterten und das Verständnis der Chemie und Physik revolutionierten.
Takeaways
- 💰 Gold dient als Währungsreserve und Spekulationsobjekt, während Eisen als das wichtigste Material der Industrialisierung gilt.
- 💡 Neon, ein Edelgas, wird für Leuchtstoffröhren verwendet und bringt Farbe in die Nacht.
- 💎 Diamanten, das härteste Element, unterscheiden sich von gewöhnlicher Kohle nur durch die Anordnung der Atome.
- 🧪 Ein Element besteht aus einer einzigen Atomsorte, und die Atome unterscheiden sich durch ihr Gewicht.
- ⚖️ 1860 fand in Karlsruhe ein Chemikerkongress statt, um Verwirrung bei der Bestimmung von Atomgewichten zu beseitigen.
- 🔬 Dmitri Mendelejew entdeckte 1869 das Periodensystem und konnte die Elemente nach ihren Atomgewichten und Eigenschaften ordnen.
- 📉 Lothar Meyer erkannte die Periodizität der Elemente, füllte jedoch Lücken im System nicht wie Mendelejew mit noch unentdeckten Elementen.
- 🧊 Clemens Winkler entdeckte 1886 das Element Germanium, das Mendelejews Vorhersagen bestätigte.
- 🌬️ William Ramsay entdeckte eine Reihe von Edelgasen, die sich nahtlos in das Periodensystem einfügen ließen.
- ⚛️ Die Entdeckung der Kernspaltung führte zur Erzeugung neuer, schwerer Elemente wie Neptunium und Plutonium, was das Periodensystem weiter erweiterte.
Q & A
Was ist die Bedeutung von Gold in der modernen Welt?
-Gold wird als Währungsreserve von Nationen in großen Mengen gelagert, es dient als Zahlungsmittel und ist gleichzeitig ein beliebtes Material für Schmuck. Für Chemiker ist es jedoch nur ein Element.
Welche Bedeutung hat Eisen in der Industrialisierung?
-Seit Beginn der Industrialisierung ist Eisen der wichtigste Werkstoff, da es im glühenden Zustand leicht zu bearbeiten ist.
Warum sind Edelgase wie Neon für die Beleuchtung wichtig?
-Neon ist eines der Edelgase, die in Leuchtstoffröhren verwendet werden, um Räume zu beleuchten und Farbe in die Nacht zu bringen.
Was unterscheidet Diamanten von gewöhnlicher Kohle?
-Diamanten und Kohle bestehen beide aus Kohlenstoff, aber der Unterschied liegt in der Anordnung der Atome. Diese feine Abweichung macht Diamanten extrem hart und begehrt.
Welche Rolle spielte das 19. Jahrhundert bei der Entdeckung der Atome?
-Im 19. Jahrhundert erkannte man, dass Atome die Grundbausteine der Natur sind. Dies legte den Grundstein für das Verständnis der verschiedenen Elemente und ihrer Eigenschaften.
Wie hat Mendelejew das Periodensystem entwickelt?
-Mendelejew erstellte Kärtchen mit den Elementen, ihren Atomgewichten und Grundeigenschaften. Durch die Anordnung erkannte er, dass die Eigenschaften der Elemente in periodischer Abhängigkeit von ihrem Atomgewicht stehen.
Was machte Mendelejews Vorhersagen über nicht entdeckte Elemente so bemerkenswert?
-Mendelejew ließ Lücken in seinem System für noch nicht entdeckte Elemente und sagte deren chemische Eigenschaften voraus, was viele seiner Zeitgenossen als zu gewagt betrachteten.
Wie trug Clemens Winkler zur Bestätigung von Mendelejews Theorie bei?
-1886 entdeckte Clemens Winkler das Element Germanium, dessen chemische Eigenschaften die Vorhersagen von Mendelejew bestätigten.
Welche Bedeutung hatte die Entdeckung von Edelgasen für das Periodensystem?
-William Ramsay entdeckte zwischen 1894 und 1898 Edelgase, die sich nahtlos in das Periodensystem einfügen ließen, was die Stärke des Systems weiter unterstrich.
Was war die militärische Bedeutung von Plutonium im Manhattan-Projekt?
-Plutonium, das in Kernreaktoren aus Uran erzeugt wurde, eignete sich als Explosivstoff für Atombomben. Es wurde im Manhattan-Projekt verwendet, um eine Atombombe zu entwickeln, die schließlich in Hiroshima und Nagasaki zum Einsatz kam.
Outlines
💰 Das Gold und die chemischen Elemente
Dieser Abschnitt erklärt die Bedeutung von Gold als Währungsreserve, Handelsgut und Schmuckstück. Er kontrastiert Gold mit Eisen, das wegen seiner leichten Bearbeitung und seiner Rolle in der Industrialisierung als Werkstoff Nummer 1 gilt. Es wird weiter auf Edelgase wie Neon und auf den Unterschied zwischen Diamant und Kohle eingegangen, wobei die Struktur der Atome ausschlaggebend ist.
🧪 Die Entdeckung und Ordnung der chemischen Elemente
Hier wird die Geschichte der Entdeckung der chemischen Elemente erläutert. Im 19. Jahrhundert wurde erkannt, dass Atome die Grundbausteine der Natur sind. Die Chemiker suchten nach einem System, um die Elemente nach ihrem Atomgewicht zu ordnen. Dies führte zur Entwicklung des Periodensystems, maßgeblich beeinflusst durch Dimitri Mendelejew und Lothar Meyer. Mendelejew ordnete die Elemente nach ihrer periodischen Abhängigkeit vom Atomgewicht und sagte die Existenz und Eigenschaften noch unentdeckter Elemente voraus.
🧨 Die Entdeckung schwerer Elemente und der Bau der Atombombe
Dieser Abschnitt beschreibt die Entdeckung schwerer Elemente und deren Bedeutung für die Kernspaltung und die Entwicklung der Atombombe. Es wird detailliert erläutert, wie Otto Hahn und andere Wissenschaftler die Kernspaltung entdeckten und wie das künstliche Element Plutonium für den Bau der Atombombe im Manhattan-Projekt verwendet wurde. Schließlich wird die Rolle von Wasserstoffbomben und die Entdeckung neuer Elemente durch Kernversuche erörtert.
Mindmap
Keywords
💡Element
💡Periodensystem
💡Atomgewicht
💡Mendelejew
💡Lothar Meyer
💡Edelgase
💡Kernspaltung
💡Plutonium
💡Manhattan-Projekt
💡Wasserstoffbombe
Highlights
Gold lagert als Währungsreserve der Nationen in den Tresoren der großen Banken.
Neon ist ein Edelgas, das zur Füllung von Leuchtstoffröhren genutzt wird.
Der Diamant, das härteste und begehrteste Element, unterscheidet sich von Kohle nur durch die Anordnung der Atome.
Im 19. Jahrhundert erkannte man Atome als Grundbausteine der Natur.
Ein Element besteht aus einer einzigen Atomsorte, wobei die Atome der verschiedenen Elemente unterschiedlich schwer sind.
1860 wurde ein Chemikerkongress in Karlsruhe einberufen, um die Verwirrung bei der Festlegung der Atomgewichte zu beseitigen.
Dmitri Mendelejew entwickelte das Periodensystem der Elemente, basierend auf dem Atomgewicht.
Mendelejew sagte chemische Eigenschaften noch nicht entdeckter Elemente voraus, was damals umstritten war.
1886 entdeckte Clemens Winkler das Element Germanium, welches Mendelejews Vorhersagen bestätigte.
Die Entdeckung der Edelgase durch William Ramsay fügte eine neue Elementfamilie ins Periodensystem ein.
Das Verständnis des Periodensystems verbesserte sich durch die Entdeckung der Elektronen und ihrer Anordnung in Schalen.
Die Kernspaltung wurde 1938 von Otto Hahn entdeckt, was zur Erzeugung künstlicher Elemente wie Neptunium und Plutonium führte.
Das Manhattan-Projekt führte zur Entwicklung der Atombombe, unter anderem unter Verwendung von Plutonium.
Die erste Wasserstoffbombe wurde 1952 von den USA gezündet, was zur Entdeckung neuer Elemente wie Einsteinium führte.
Seit den 1980er Jahren wurden in Deutschland künstliche Elemente durch Schwerionenforschung hergestellt.
Transcripts
[Musik]
tausende von Tonnen Gold lagern in den
Tresoren der großen Banken als
Währungsreserve der Nationen
mit Gold wird gehandelt und spekuliert
es ist Zahlungsmittel und Schmuck
zugleich für den Chemiker ist es nur ein
Element von viel
weniger wertvoll ist das Element Eisen
im glühenden Zustand lässt es sich
leicht bearbeiten seit Beginn der
Industrialisierung ist Eisen Werkstoff
Nummer 1
[Musik]
Neonlicht erhält die Räume und bringt
Farbe in die Nacht und das Element Neon
ist eines der Edelgase mit denen
Leuchtstoffröhren gefüllt werden
der Diamant das härteste und
gleichzeitig wohl begehrteste Element
das wir kennen von gewöhnlicher Kohle
unterscheidet sich der Diamant nur durch
die Anordnung der Atome ein kleiner aber
feiner Unterschied
Geschichten um Macht und Reichtum ranken
sich um dieses Element
seit jeher strebt der Mensch danach die
Geheimnisse der Elemente zu
entschlüsseln doch die Methoden derer er
sich bediente waren ebenso verworren wie
die Vorstellungen vom Bau der Materie
erst als man zu Beginn des 19
Jahrhunderts die Atome als
Grundbausteine der Natur erkannte waren
die Voraussetzungen geschaffen um zu
verstehen was all die verschiedenen
Elemente gemeinsam haben
ein Element ist ein Stoff der aus einer
einzigen Atomsorte besteht wobei sich
die Atome der verschiedenen Elemente
dadurch unterscheiden dass sie
unterschiedlich schwer sind
mit der Waage bestimmten die Chemiker in
welchen Verhältnis die Gewichte der
Atome zueinander stehen doch herrschte
Verwirrung beim Festlegen der
Atomgewichte
so wurde 1860 in Karlsruhe ein Chemiker
Kongress einberufen um die Verwilderung
auf dem Gebiet der Atom und der
molekular Gewichte zu beseitigen dort
wurde der Weg bereitet für eine
umfassende Systematisierung der Elemente
der Russe die mitreden und der deutsche
Lothar Meier beide Teilnehmer dieses
Kongresses erkannten dass das
Atomgewicht der Schlüssel Zuordnung der
Elemente ist
1867 wurde Mendel JEF Professor für
Chemie an der Universität St Petersburg
auf seinen Exkursionen in die
umliegenden Steinbrüche suchte er nach
Mineralien um seinen Studenten zeigen zu
können in welcher Form die chemischen
Elemente in der Natur vorkommen
[Musik]
im Zuge seiner Unterrichtstätigkeit
schrieb Minderjährige das Lehrbuch
Prinzipien der Chemie
und dabei führten ihn die Überlegungen
zur Einteilung der Stoffe zu seinem
System der Elemente
[Musik]
St Petersburg 1869 vor der russischen
chemischen Gesellschaft wird ein
Manuskript verlesen indem in der Jäger
seine Erkenntnisse über die Ordnung der
Elemente zusammenfasst ihm war es
gelungen die chemischen Elemente in ein
sinnvolles System einzuordnen
wie war er auf diese Ordnung gestoßen
dazu wenn du jetzt selbst
etwas suchen seien es nun Pilze oder
irgendeine Abhängigkeit kann man nicht
anders als indem man zu sieht und
probiert
da begann ich nun nachdem ich auf
getrennten Kärtchen die Elemente mit
ihren Atom Gewichten und
Grundeigenschaften aufgeschrieben hatte
die ähnlichen Elemente und nahe
beieinander liegenden Atomgewichte
zusammen
dies führte mich schnell zu der
Schlussfolgerung dass die Eigenschaften
der Elemente in einer periodischen
Abhängigkeit von Ihrem Atomgewicht
stehen
Lücken die beim anordnen seiner Kärtchen
entstehen schließt er mit noch nicht
entdeckten Elementen er wagt es sogar
die chemischen Eigenschaften dieser
Elemente vorherzusagen seine
Schlussfolgerungen werden von vielen
Kollegen als zugewagt abgetan
[Musik]
das Periodensystem wie wir es heute
kennen es gibt Zeilen und Spalten in den
Zeilen sind die Elemente nach steigende
Ordnungszahl angeordnet die Ordnungszahl
verhält sich in etwa proportional zum
Atomgewicht in den Spalten stehen
Elemente mit ähnlichen Eigenschaften
untereinander
einige der Elemente hatte nicht richtig
einordnen können
Lothar Meier kommt zwar zu einem
ähnlichen System wie er doch gelingt es
ihm die Elemente treffende in das System
einzuordnen besonders überzeugend ist
seine grafische Darstellung der
periodisch wiederkehrenden Element
Eigenschaften doch während er davor die
Lücken mit nach unbekannten Elementen
füllen zu wollen damit erkennt er eine
besondere Stärke des Periodensystems
nicht
1886 schließt Clemens Winkler eine der
Lücken die minderjähref offengelassen
hatte er entdeckt das Element Germanium
dessen chemische Eigenschaften die
Vorhersagen in der GFS bestätigen
das Germanium gehört zu jener
elementfamilie zu der auch Kohlenstoff
Silicium Zinn und Blei gehören
wie leistungsfähig des Periodensystem
tatsächlich ist das zeigte sich an der
Entdeckung William ramsays er fand
zwischen 1894 und 98 eine Reihe von
Edelgasen eine eigene neue
elementfamilie Ramsey hatte die Edelgase
in der Luft entdeckt wo sie sich
aufgrund ihres chemisch trägen
Verhaltens lange verstecken konnten
die Edelgase ließen sich problemlos in
das Periodensystem einfügen
erst als man wusste dass Atome aus einem
Kern und Elektronen bestehen konnte man
das Periodensystem wirklich begreifen
die Elektronen sind nach bestimmten
Regeln in Schalen angeordnet ist eine
Schale voll wird eine neue begonnen da
die chemischen Eigenschaften
insbesondere von der Zahl der äußeren
Elektronen abhängen wiederholen sich so
mit jeder neuen Schale auch die
chemischen Eigenschaften
gleichzeitig beginnt im Periodensystem
eine neue Zeile
das Wasserstoffatom ist das leichteste
aller Atome um ein Vielfaches schwerer
als Wasserstoff sind die Atome des
Stickstoff und des Sauerstoff aus denen
sich Luft zusammensetzt diese
Eigenschaft macht es sich die
Luftschifffahrt zu Nutze und befüllte
Zeppeline mit Wasserstoffgas
wasserstoff hat ein Atomgewicht von
ungefähr 1
weit mehr als 200 mal schwerer ist der
schwerste aller natürlich vorkommenden
Elemente das Uran
1940 waren abgesehen vom Element
prometrium alle 92 Elemente vom
Wasserstoff bis zum Uran entdeckt
Ende der 30er Jahre versuchten
verschiedene wissenschaftlergruppen
künstlich schwerere Elemente aus Uran
herzustellen
1938 entdeckte der deutsche Chemiker
Otto Hahn eher zufällig die Kernspaltung
gemeinsam mit seinem Assistenten Fritz
straßmann untersuchte er uranproben die
er zuvor mit Neutronen beschossen hatte
anstelle eines neuen schweren Elements
erhielt er jedoch nur leichtere Elemente
die aus dem Uran Atomen durch zerplatzen
entstanden
damit hatte Otto Hahn erstmals die
Spaltung eines Atomkerns nachgewiesen
zwei Jahre später erzeugten
amerikanische Wissenschaftler bei
ähnlichen Versuchen das erste künstliche
Element das Neptunium und ein Jahr
darauf dass Plutonium
Neptunium und Plutonium die schwerer als
Uran sind konnten ohne Probleme in das
bestehende Periodensystem eingefügt
werden auch sprach alles dafür dass es
weitere dieser schweren trans-elemente
geben musste
als man feststellte dass sich das
Tutorium Isotop 239 besonders leicht
durch Neutronen spalten lässt erlangte
es militärische Bedeutung es sollte sich
als Explosivstoff für Atombomben eignen
tutonium bildet sich in Kernreaktoren
aus natürlich vorkommendem Uran durch
Neutronen Bestrahlung für eine Bombe
benötigte man mindestens die kritische
Masse von 5 Kilogramm Plutonium
man hatte bis dahin nur winzige Mengen
des künstlichen Elements herstellen
können
wiegen konnte man diese nur über die
Verbiegung eines feinen glasfadens
doch gelang es den Wissenschaftlern die
physikalischen und chemischen
Eigenschaften des Elements zu bestimmen
das war eine wichtige Voraussetzung
dafür dass Plutonium in Kilogramm Mengen
herstellen zu können
der Bau einer Atombombe mit dem
künstlichen Element Plutonium war eines
von vier Vorhaben des manhattanprojekts
die anderen drei konzentrierten sich auf
Uran als Sprengstoff das
Manhattan-Projekt sollte die Superwaffe
im Kampf gegen Hitler liefern es war das
größte wissenschaftlich militärische
Unternehmen dass die Menschheit bis
dahin erlebt hatte
180.000 Menschen arbeiteten gleichzeitig
am Bau der Bombe die Forscher und
Ingenieure betraten wissenschaftliches
und technisches Neuland scheinbar
Unmögliches wurde möglich gemacht
zum Einsatz gegen Deutschland kam die
Bombe jedoch nicht als sie fertig war
war Deutschland bereits besiegt im
Pazifik hingegen dauerte der Krieg an
[Musik]
am Morgen der 6 August 1945 die
turnierte über Hiroshima little boy so
lautete der Deckname der ersten
militärisch eingesetzten Atombombe sie
enthielt 60 Kilogramm Uran und
entwickelte eine Sprengkraft von 14.000
Tonnen TNT drei Tage später verwüstete
eine zweite Bombe Nagasaki sie enthielt
8 kg künstliche hergestelltes Plutonium
ihr detonationswert betrug 22.000 Tonnen
TNT
eine ganze Stadt dadurch ein künstlich
hergestelltes Element zerstört worden
[Musik]
eine plutonium-bombe lieferte auch die
nötige Hitze für die am 2 November 1952
herbeigeführte Kernverschmelzung
an diesem Tag zündeten die USA auf dem
initokatoll die erste Wasserstoffbombe
der Welt
[Applaus]
ferngesteuerte Flugzeuge durchflogen das
Innere der detonationswolke um
Staubproben zusammen darin entdeckte man
zwei neue Elemente das einsteinium und
das Vermögen
dieser Elemente fanden sich im
Korallengestein benachbarte
[Musik]
zwischen den Großmächten USA und UdSSR
begann ein Wettlauf um die Entdeckung
künstlicher Elemente das Beispiel
Plutonium hatte gezeigt dass künstliche
Elemente militärische Überlegenheit
bedeuten konnten so trug der Kalte Krieg
dazu bei das Periodensystem um neue
Elemente zu erweitern
seit Beginn der 80er Jahre kommen die
Meldungen über neue künstliche
hergestellte Elemente aus Deutschland
Institut für Schwerionen Forschung in
Darmstadt wurden bis 1996 ein halbes
Dutzend neue Elemente künstliche
hergestellt
[Musik]
die Experimente sind aufwendig
nicht selten werden Proben mehrere
Wochen lang mit schweren Atomen
beschossen
die Ausbeute an den neuen Elementen ist
für Außenstehende oftmals enttäuschend
gering
umso faszinierender ist es dass es mit
den entsprechenden Methoden möglich ist
einzelne Atome dieser Elemente
nachzuweisen
[Musik]
waren es anfangs noch die Chemiker so
sind es heute die Physiker die das
Periodensystem mit neuen Elementen
ergänzen
jenes System das der deutsche Lothar
Meier und der Russe Dimitri minderjähref
soweit mehr als einem Jahrhundert
entdeckt haben
das Periodensystem der Elemente erwies
sich als so universell gültig und das
ist durch jede Neuentdeckung der
Atomphysik weitere Bestätigung erfuhr
[Musik]
[Musik]
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