Des ganzen Lebens grüner Baum – und Himmel und Erde gleich noch dazu – aus einer überschaubaren Zahl von Komponenten! Es ist erstaunlich, an welche Tatbestände wir uns gewöhnt haben. Nicht weniger erstaunlich, dass sich das, woraus sich die uns bekannte Welt zusammensetzt, eine innere, gesetzhafte Struktur aufweist. Die Rede ist von den chemischen Elementen, deren geordnete Niederschrift in einem Periodensystem vor nunmehr 150 Jahren gelang.

Bereits im vergangenen Jahr ist diese epochale Menschheitsentdeckung in einem von der UNESCO ausgerufenen Gedenkjahr gefeiert worden, doch wer unseren Beitrag hierzu studiert (S. 397), wird sehen, dass es auch früher oder später dazu Anlass gegeben hätte. An der Entdeckung des Periodensystems waren nämlich viele beteiligt – und so bietet das Jubiläum Einblicke in zweierlei Richtung: In die Welt der Naturwissenschaften im engeren Sinne, und in die Welt des Wissenschaftsbetriebs mitsamt den in ihm wirkenden Persönlichkeiten.

Aus naturwissenschaftlicher Sicht stößt uns die Erkenntnis, dass alles, was existiert, letztlich „nur“ aus Elementen besteht, auf den altbekannten Sachverhalt, dass das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile. Aus der Kombination der Elemente ergeben sich neue Stoffe mit spezifischen Qualitäten. Paradebeispiel hierfür ist das Wasser, dessen Zusammensetzung aus elementaren Gasen erst einmal entdeckt werden musste. So verhält es sich mit den allermeisten Elementen. Nur wenige sind wie Gold, das wir in seinem elementaren Zustand als bare Münze nehmen. Die Dinge, mit denen wir zu tun haben, sind in aller Regel zusammengesetzt und erhalten erst dadurch ihre Eigenheit. Gilt dies bereits für die unbelebte Welt, so noch viel mehr für die belebte. Da mag man dem berühmten Ausspruch Justus von Liebigs „Alles ist Chemie“ im Grundsatz zustimmen, wird jedoch gleich hinzufügen wollen: Aber sie erklärt nicht alles. Denn so sehr der Reduktionismus, der in dem Werk von Liebigs seine Triumphe feiert, seine Berechtigung hat und unverzichtbar ist, um Grundlagen zu schaffen, so blind ist er für das, was auf höherer Ebene geschieht. Ein Lebewesen in Elemente zu zerlegen, führt eben noch nicht zum Verständnis des Lebendigen. Welche Rolle ein Eisenatom im Hämoglobin spielt, wird hingegen sehr wohl verständlich, wenn man etwas über das Element Eisen und seine Eigenschaften weiß. Es gibt Abermillionen Beispiele ähnlicher Art: Der Einbezug des Elementaren wird erst dann erhellend, wenn man das jeweils betrachtete Niveau einer Ganzheit mit seinen besonderen Eigenschaften zum Ausgangspukt nimmt.

Wie eingangs erwähnt: Das Periodensystem ist kein bloßes Inventarisieren, es spiegelt eine gesetzhafte Ordnung wider. Wägende, messende, experimentelle Forschungen hatten den Weg gewiesen, wie man die verschiedenen Elemente nach ihrem chemischen Verhalten gruppieren kann. Es zeigte sich, dass die Elemente, die Verbindungen aufbauen, in ganzzahligen Verhältnissen zueinander stehen, was den Engländer John Dalton veranlasste, an die Vorstellung Demokrits anzuknüpfen, dass die Welt aus Atomen aufgebaut ist. Was bei den Alten Griechen eine Kopfgeburt war, gewann nun – wenn auch immer noch spekulativ – Konturen und führte dazu, relative Bestimmungen der Atommassen vorzunehmen. Und so begann man damit, die Elemente nach ihrer Masse aufzulisten und nach Zusammenhängen mit den gruppenspezifischen Eigenschaften zu suchen. Der Weg war somit vorbereitet, als in den 1860er Jahren gleich mehrere Wissenschaftler eine mit den Atommassen einhergehende Periodizität von Eigenschaften erkannten. Als Durchbruch gefeiert wurde die Aufstellung des Periodensystems, die Dmitri Iwanowitsch Mendelejew 1869 publizierte. Bereits 1864 und unabhängig von ihm hatte der Deutsche Lothar Meyer ähnliches unternommen und legte nun weitere, ins Detail gehende Publikationen nach, mit denen er Priorität beanspruchte. Der sich daraus ergebende Streit ist nunmehr eine Fußnote der Wissenschaftsgeschichte. Bemerkenswert ist der Fall insofern, als er beleuchtet, welche Rolle akademische Traditionen, politische Konstellationen und Persönlichkeit in der Wissenschaft spielen. Schon äußerlich lässt sich kein größerer Unterschied zwischen den beiden „Kontrahenten“ denken. Mendelejew wirkte in einer Umbruchszeit des zaristischen Russlands, das erst 1861 die Leibeigenschaft abgeschafft hatte und sich anschickte, den Rückstand gegenüber anderen europäischen Staaten aufzuholen. Mendelejew gehörte als junger Professor in St. Petersburg zur Avantgarde derer, die das Land zukunftsfähig machen wollten. Lothar Meyer wuchs in einem zur nationalen Einheit strebenden Land mit weltweit anerkannten akademischen Strukturen auf. Das mag mit dazu beigetragen haben, dass er verhaltener agierte als sein russischer Kollege. Mendelejew hingegen war impulsiv und scheute sich nicht, publizierte Massewerte zu „korrigieren“, die seiner Idee zuwiderliefen. Vor allem sagte er Elemente voraus, für die er in seinem Periodensystem nicht bloß Lücken gelassen hatte, sondern deren Eigenschaften er prognostizierte. Kein Wunder, dass sein Ruhm kometenhaft aufstieg, als seine Vorhersagen bestätigt wurden. Hier zeigt sich: Auch Kühnheit und eine gehörige Portion Selbstbewusstsein gehören zur Wissenschaft. Im Nachhinein war Meyers Skepsis aber durchaus angebracht: Nicht die Masse, sondern die Ladungszahl des Atomkerns ist es – und damit die Elektronenkonfiguration der Atomhülle – die die Eigenschafen eines Elemente bestimmt. Aber das gehört in eine spätere Zeit, als die Physik die Atome und damit die Elemente in den Blick nahm. Auch die Elemente erwiesen sich als zusammengesetzte Systeme. Aber sie sind und bleiben die unterste Ebene, auf der uns das Elementare greifbar entgegentritt.

Klaus Rehfeld