Elementfaktendie Geschichte jedes Elements

Vom Wasserstoff bis zum Oganesson gibt das Spiel jedem Element eine Tatsache. Diese Seite fasst die besten zusammen und erklärt, wo die Elemente entstanden sind.

Jedes Element des Periodensystems hat seine eigene Geschichte. Helium wurde im Spektrum der Sonne gefunden, bevor man es auf der Erde fand. Gold stammt höchstwahrscheinlich aus Neutronensternverschmelzungen. Technetium war das erste künstliche Element. Das Spiel gibt jedem Element von Wasserstoff bis Oganesson einen Fakt. Diese Seite wählt die repräsentativsten aus und ordnet sie danach, „woher es kam und wofür es genutzt wird“.

Die Herkunft der Elemente ist kein Zufall. Sterne schmiedeten die Elemente des Periodensystems Schritt für Schritt, und der Satz „Wir alle sind Sternenstaub“ wurde durch diese Übersichtsarbeit populär (Burbidge, Burbidge, Fowler und Hoyle, Reviews of Modern Physics, 1957).

Die ersten drei Elemente im Universum

Element	Ein Fakt
Wasserstoff (H)	Etwa drei Viertel der gewöhnlichen Materie im Universum sind Wasserstoff.
Helium (He)	1868 zuerst im Spektrum der Sonne gefunden, erst später auf der Erde. Sein Name kommt vom griechischen Wort für „Sonne“.
Lithium (Li)	Das Universum enthält etwa dreimal weniger Lithium, als die Urknalltheorie vorhersagt. Das ist das noch ungelöste „Lithiumproblem“.

Ralph Alpher und George Gamow berechneten als Erste, wie sich leichte Elemente im Urknall bildeten (Alpher, Bethe und Gamow, Physical Review, 1948). Dass beim Lithium „dreimal zu wenig“ herauskommt, zeigt, dass die Theorie noch lose Enden hat.

In Sternen entstandene Elemente

Element	Ein Fakt
Kohlenstoff (C)	Das Grundgerüst-Element allen bekannten Lebens. Damit drei Heliumkerne zu Kohlenstoff verschmelzen, muss Kohlenstoff-12 ein besonderes Energieniveau haben.
Sauerstoff (O)	Das nach Masse häufigste Element der Erdkruste, etwa 46 %. Im Universum sind nur Wasserstoff und Helium häufiger.
Eisen (Fe)	Eisenkerne sind extrem fest gebunden. Sobald die Fusion in einem Stern bei Eisen angekommen ist, setzt sie keine Energie mehr frei, und der Kern kollabiert.
Barium (Ba)	Entsteht hauptsächlich im langsamen Neutroneneinfang-Prozess am Ende des Lebens massearmer Sterne.

Fred Hoyle sagte dieses besondere Energieniveau des Kohlenstoffs voraus, und Experimente bestätigten es später (Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement, 1954).

Elemente, die nicht von Sternen stammen

Beryllium und Bor gehören zu den wenigen Ausnahmen. Beryllium wird im Innern von Sternen zerstört, und fast das gesamte Beryllium im Universum stammt von kosmischer Strahlung, die schwerere Kerne zertrümmert. Bor stammt wie Beryllium hauptsächlich aus der Spallation durch kosmische Strahlung.

Schwerere Elemente stammen von Neutronensternen. Fast das gesamte Europium stammt aus dem schnellen Neutroneneinfang-Prozess, und Astronomen nutzen es, um Neutronensternverschmelzungen aufzuspüren. Das meiste Gold auf der Erde stammt wahrscheinlich aus Neutronensternverschmelzungen, auch wenn der Großteil des irdischen Goldes längst in den Kern abgesunken ist. Die bei einer Neutronensternverschmelzung ausgeworfene Materie enthält große Mengen schwerer Elemente, und das Gold in deinem Ring stammt höchstwahrscheinlich aus einer solchen Kollision (Kasen et al., Nature, 2017).

Elemente, ohne die das Leben nicht auskommt

Stickstoff: Etwa 78 % der Erdatmosphäre sind Stickstoff, und die Proteine und die DNA des Lebens kommen ohne ihn nicht aus.
Phosphor: Sowohl das Rückgrat der DNA als auch ATP, die Energiewährung der Zelle, brauchen Phosphor. Er ist im Universum relativ selten.
Magnesium: Im Zentrum eines Chlorophyllmoleküls sitzt ein Magnesiumatom.
Calcium: Der Hauptbestandteil von Knochen, Zähnen und Schalen.
Cobalt: Im Zentrum von Vitamin B12 sitzt ein Cobaltatom.
Molybdän: Der Kern des Enzyms Nitrogenase enthält Molybdän, das Lebewesen brauchen, um Stickstoff aus der Luft in Nährstoffe umzuwandeln.
Mangan: Der Kern des wasserspaltenden Schritts der Photosynthese ist ein Cluster aus Mangan- und Calciumatomen.
Iod: Der menschliche Körper braucht Iod, um Schilddrüsenhormone zu bilden.

Es gibt einen Fall, der für Aufsehen sorgte und später widerlegt wurde. Arsen ist chemisch dem Phosphor ähnlich, und 2010 behauptete eine Arbeit, Bakterien gefunden zu haben, die Arsen statt Phosphor verwenden. Die Behauptung wurde später widerlegt.

Elemente, die Menschen nutzen

Element	Ein Fakt
Kupfer (Cu)	Eines der ersten Metalle, die Menschen verhütteten.
Zinn (Sn)	Eine Legierung aus Kupfer und Zinn ist Bronze.
Aluminium (Al)	Das häufigste Metall der Erdkruste, aber erst im 19. Jahrhundert gewonnen und eine Zeit lang teurer als Gold.
Silicium (Si)	Das zweithäufigste Element der Erdkruste und der Star von Chips und Sand.
Neodym (Nd)	Neodym-Eisen-Bor ist der bisher stärkste Dauermagnet.
Indium (In)	Indium-Zinn-Oxid ist durchsichtig und leitet Strom, ein Schlüsselmaterial für Touchscreens.
Cäsium (Cs)	Die Schwingungsfrequenz von Cäsiumatomen definiert die „Sekunde“ im Internationalen Einheitensystem.
Wolfram (W)	Das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt, etwa 3.422 °C.

Farbe und Licht

Das Rot von Leuchtreklamen kommt von Neon. Das gelbe Licht von Straßenlaternen stammt von Natriumdampflampen. Das Rot in Feuerwerk kommt von Strontium. Das Rot eines Rubins kommt von einer kleinen Menge Chrom darin. Pulverisierte Antimonminerale benutzten die alten Ägypter, um Lidstriche zu ziehen.

Radioaktivität und künstliche Elemente

Radium: Von den Curies entdeckt, wurde es einst Kosmetika und Getränken zugesetzt, bevor man seine Gefahren verstand.
Polonium: 1898 von den Curies entdeckt und nach Marie Curies Heimat Polen benannt.
Uran: Die Halbwertszeit von Uran-238 beträgt etwa 4,5 Milliarden Jahre, vergleichbar mit dem Alter der Erde.
Thorium: Die Halbwertszeit von Thorium-232 beträgt etwa 14 Milliarden Jahre, vergleichbar mit dem Alter des Universums.
Technetium: Das erste künstliche Element, 1937 synthetisiert. Es hat kein stabiles Isotop.
Plutonium: Die Wärme aus dem Zerfall von Plutonium-238 treibt Tiefraumsonden wie die Voyager an.
Einsteinium: 1952 in den Trümmern des ersten Wasserstoffbombentests entdeckt.
Oganesson: Das schwerste bekannte Element, Ordnungszahl 118, erstmals 2002 synthetisiert.

Die Menschen in den Elementnamen

Die Namen der Transurane lesen sich fast wie eine Liste von Wissenschaftlern. Neptunium ist nach dem Neptun benannt, so wie Uran nach dem Uranus. Curium ist nach den Curies benannt. Fermium nach Fermi. Mendelevium nach Mendelejew. Nobelium nach Nobel. Lawrencium nach Ernest Lawrence, dem Erfinder des Zyklotrons. Rutherfordium nach Rutherford. Seaborgium nach dem Chemiker Glenn Seaborg, der bei der Benennung noch lebte. Meitnerium nach Lise Meitner, einer der Entdeckerinnen der Kernspaltung. Copernicium nach Kopernikus.

Zur Erinnerung: Das sind die Faktenkarten des Spiels

Jeder Fakt auf dieser Seite stammt aus der Elementtabelle des Spiels. Woher die Elemente kommen, behandelt eine andere Seite, „Elementschmieden“, nach Quelle gruppiert. Die Arbeit von Rutherford sagt uns, dass die Masse eines Atoms in einem extrem kleinen Kern konzentriert ist, und das ist der Ausgangspunkt, um die Elemente zu verstehen (Rutherford, Philosophical Magazine, 1911).

Reale Grundlage

Wasserstoff (H): Etwa drei Viertel der gewöhnlichen Materie im Universum sind Wasserstoff.
Helium (He): 1868 zuerst im Spektrum der Sonne gefunden und erst später auf der Erde; sein Name kommt vom griechischen Wort für „Sonne“.
Lithium (Li): Das im Universum beobachtete Lithium ist etwa dreimal weniger, als die Urknalltheorie vorhersagt, und das ist das noch ungelöste „Lithiumproblem“.
Beryllium (Be): Sterne zerstören Beryllium in ihrem Inneren, und fast das gesamte Beryllium im Universum entsteht, wenn kosmische Strahlung schwerere Kerne zertrümmert.
Bor (B): Wie das Beryllium stammt auch das Bor im Universum hauptsächlich aus der Spallation durch kosmische Strahlung.
Kohlenstoff (C): das Rückgratelement allen bekannten Lebens. Damit drei Heliumkerne zu Kohlenstoff verschmelzen können, muss Kohlenstoff-12 ein besonderes Energieniveau besitzen.
Stickstoff (N): Etwa 78 % der Erdatmosphäre sind Stickstoff, und die Proteine und die DNA des Lebens kommen nicht ohne ihn aus.
Sauerstoff (O): das nach Masse häufigste Element der Erdkruste, etwa 46 %. Im Universum ist Sauerstoff nach Wasserstoff und Helium das dritthäufigste Element.
Neon (Ne): Das Rot der Leuchtreklame kommt vom Neon.
Natrium (Na): Natrium brennt in der Flamme leuchtend gelb, und das gelbe Licht von Straßenlaternen stammt von Natriumdampflampen.
Magnesium (Mg): Im Zentrum eines Chlorophyllmoleküls sitzt ein Magnesiumatom.
Aluminium (Al): das häufigste Metall der Erdkruste, doch erst im 19. Jahrhundert gewonnen, und zeitweise war es teurer als Gold.
Silizium (Si): das zweithäufigste Element der Erdkruste und der Star von Chips ebenso wie von Sand.
Phosphor (P): Das Rückgrat der DNA und das ATP, die Energiewährung der Zelle, brauchen beide Phosphor, der im Universum vergleichsweise selten ist.
Argon (Ar): Etwa 0,93 % der Erdatmosphäre sind Argon, hauptsächlich vom Zerfall von Kalium-40 in Gesteinen.
Kalium (K): Das Kalium-40 in Bananen ist schwach radioaktiv.
Calcium (Ca): der Hauptbestandteil von Knochen, Zähnen und Schalen.
Chrom (Cr): Das Rot eines Rubins stammt von einer kleinen Menge Chrom darin.
Eisen (Fe): Eisenkerne sind extrem fest gebunden, sodass die Sternfusion bis zum Eisen keine Energie mehr freisetzen kann und der Kern dann kollabiert.
Nickel (Ni): Der Erdkern besteht hauptsächlich aus Eisen und Nickel.
Kupfer (Cu): eines der ersten Metalle, die Menschen verhütteten.
Gallium (Ga): Sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 30 °C, sodass es in der Handfläche schmilzt.
Germanium (Ge): 1871 sagte Mendelejew seine Existenz voraus und nannte es „Eka-Silizium“; es wurde 15 Jahre später gefunden.
Brom (Br): eines der beiden Elemente, die bei Raumtemperatur flüssig sind; das andere ist Quecksilber.
Strontium (Sr): Das Rot im Feuerwerk stammt vom Strontium.
Zirconium (Zr): Zirkonkristalle sind sehr widerstandsfähig, und die ältesten Mineralkörner der Erde sind 4,4 Milliarden Jahre alte Zirkone.
Technetium (Tc): das erste künstliche Element, 1937 synthetisiert, ganz ohne stabile Isotope.
Silber (Ag): der beste elektrische Leiter unter allen Metallen.
Zinn (Sn): Eine Legierung aus Kupfer und Zinn ist Bronze.
Iod (I): Der menschliche Körper braucht Iod, um Schilddrüsenhormone herzustellen.
Cäsium (Cs): Die Schwingungsfrequenz von Cäsiumatomen definiert die „Sekunde“ im Internationalen Einheitensystem.
Barium (Ba): entstand hauptsächlich beim langsamen Neutroneneinfang im späten Leben massearmer Sterne.
Neodym (Nd): Neodym-Eisen-Bor ist der stärkste heute verfügbare Dauermagnet.
Promethium (Pm): das einzige Lanthanoid ohne stabiles Isotop.
Europium (Eu): Fast alles davon stammt aus dem schnellen Neutroneneinfang, und Astronomen nutzen es, um Neutronensternverschmelzungen aufzuspüren.
Wolfram (W): das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt, etwa 3422 °C.
Osmium (Os): das dichteste natürlich vorkommende Element.
Iridium (Ir): Das ungewöhnlich angereicherte Iridium in der Schicht vom Ende der Kreidezeit verriet den Asteroideneinschlag.
Platin (Pt): ein Schlüsselmaterial in Katalysatoren für Autoabgase.
Gold (Au): Das meiste Gold auf der Erde stammt vermutlich aus Neutronensternverschmelzungen; das meiste Gold der Erde ist längst in den Kern gesunken.
Quecksilber (Hg): das einzige Metall, das bei Raumtemperatur flüssig ist.
Blei (Pb): der Endpunkt der Zerfallsketten von Uran und Thorium.
Bismut (Bi): lange für das schwerste stabile Element gehalten; 2003 stellte sich heraus, dass es sehr schwach radioaktiv ist, mit einer Halbwertszeit von mehr als dem Milliardenfachen des Alters des Universums.
Polonium (Po): 1898 von den Curies entdeckt und nach Marie Curies Heimat Polen benannt.
Radium (Ra): von den Curies entdeckt, wurde es einst Kosmetika und Getränken zugesetzt, und erst später erkannte man die Gefahr.
Thorium (Th): Die Halbwertszeit von Thorium-232 beträgt etwa 14 Milliarden Jahre, vergleichbar mit dem Alter des Universums.
Uran (U): Die Halbwertszeit von Uran-238 beträgt etwa 4,5 Milliarden Jahre, vergleichbar mit dem Alter der Erde.
Plutonium (Pu): Die Wärme aus dem Zerfall von Plutonium-238 erzeugt Strom für Sonden im Weltraum wie die Voyager.
Einsteinium (Es): 1952 in den Trümmern des ersten Wasserstoffbombentests entdeckt.
Oganesson (Og): das schwerste bekannte Element, Ordnungszahl 118, 2002 erstmals synthetisiert.
Fluor (F): Fluorid-Zahnpasta macht den Zahnschmelz fester.
Schwefel (S): Der Schwefel an Vulkanschloten und der Geruch von Schwefelwasserstoff nach faulen Eiern kommen beide vom Schwefel.
Chlor (Cl): Im Ersten Weltkrieg wurde es als Giftgas eingesetzt.
Scandium (Sc): das von Mendelejew vorhergesagte „Eka-Bor“, 1879 entdeckt.
Titan (Ti): fest, leicht und korrosionsbeständig, wird oft für künstliche Gelenke und Flugzeugrahmen verwendet.
Vanadium (V): Die Blutzellen mancher Seescheiden reichern Vanadium auf das Millionenfache des Gehalts im Meerwasser an.
Mangan (Mn): der Kern der Wasserspaltungsstelle bei der Photosynthese, ein Cluster aus Mangan- und Calciumatomen.
Cobalt (Co): Im Zentrum von Vitamin B12 sitzt ein Cobaltatom.
Zink (Zn): Etwa 300 Enzyme im menschlichen Körper brauchen Zink.
Arsen (As): chemisch ähnlich wie Phosphor. 2010 behauptete eine Veröffentlichung, ein Bakterium gefunden zu haben, das Arsen anstelle von Phosphor nutzt; das wurde später widerlegt.
Selen (Se): Sein Name kommt vom griechischen Wort für „Mond“, und es bildet ein Paar mit Tellur, benannt nach „Erde“.
Krypton (Kr): Von 1960 bis 1983 war das Meter als 1.650.763,73 Wellenlängen einer Spektrallinie von Krypton-86 definiert.
Rubidium (Rb): Rubidium-Atomuhren sind kleiner als Cäsiumuhren, und Navigationssatelliten tragen sie.
Yttrium (Y): Yttrium-Barium-Kupferoxid war das erste Material, das oberhalb der Temperatur von flüssigem Stickstoff supraleitend wurde.
Niob (Nb): Die supraleitenden Magnete des Large Hadron Collider verwenden eine Niob-Titan-Legierung.
Molybdän (Mo): Der Kern der Nitrogenase enthält Molybdän, und ohne sie können Lebewesen Stickstoff aus der Luft nicht in Nährstoffe verwandeln.
Palladium (Pd): Es kann Wasserstoffgas im 900-fachen seines eigenen Volumens aufnehmen.
Cadmium (Cd): Das Cadmium in Nickel-Cadmium-Akkus ist giftig, und Japans „Itai-Itai-Krankheit“ wurde durch Cadmiumverschmutzung verursacht.
Indium (In): Indiumzinnoxid ist durchsichtig und leitet Strom und ein Schlüsselmaterial für Touchscreens.
Antimon (Sb): Die alten Ägypter zeichneten Lidstrich mit einem Pulver antimonhaltiger Minerale.
Xenon (Xe): 1962 synthetisierte Bartlett die erste Edelgasverbindung, und sie wurde mit Xenon hergestellt.
Lanthan (La): das erste der Lanthanoide, oft im hochbrechenden Glas von Kameraobjektiven zu finden.
Cer (Ce): Der Hauptbestandteil von Feuerzeugsteinen ist eine Cer-Eisen-Legierung.
Gadolinium (Gd): Die Kontrastmittel bei MRT-Untersuchungen enthalten Gadolinium.
Holmium (Ho): Holmium hat das größte magnetische Moment aller natürlich vorkommenden Elemente.
Erbium (Er): Mit Erbium dotierte Faserverstärker lassen optische Signale Ozeane überqueren.
Ytterbium (Yb): Optische Ytterbium-Atomuhren gehören zu den genauesten Uhren heute.
Hafnium (Hf): chemisch dem Zirconium äußerst ähnlich, wurde es erst 1923 abgetrennt.
Tantal (Ta): korrosionsbeständig; Tantalkondensatoren erlauben es, Schaltungen in Handys sehr klein zu bauen.
Rhenium (Re): 1925 entdeckt, das letzte stabile Element, das entdeckt wurde.
Thallium (Tl): hochgiftig, einst „das Gift der Giftmischer“ genannt.
Radon (Rn): ein farbloses, geruchloses radioaktives Gas, nach dem Rauchen die zweithäufigste Ursache von Lungenkrebs.
Astat (At): In der Erdkruste befindet sich vielleicht zu jedem Zeitpunkt weniger als 1 Gramm davon, damit ist es das seltenste natürlich vorkommende Element.
Francium (Fr): In der Erdkruste befinden sich vielleicht zu jedem Zeitpunkt nur einige Dutzend Gramm Francium.
Actinium (Ac): Seine starke Radioaktivität lässt Actinium im Dunkeln schwach blau leuchten.
Protactinium (Pa): Die Halbwertszeit von Protactinium-231 beträgt etwa 33.000 Jahre, und es dient zur Datierung von Meeresbodensedimenten.
Neptunium (Np): das erste Transuran, 1940 synthetisiert und nach dem Neptun benannt, so wie Uran nach dem Uranus benannt wurde.
Americium (Am): Rauchmelder im Haushalt enthalten eine Spur Americium-241.
Curium (Cm): nach den Curies benannt. Marsrover nutzen seine Alphateilchen, um die Zusammensetzung von Gestein zu analysieren.
Berkelium (Bk): nach Berkeley benannt, wo es entdeckt wurde.
Californium (Cf): Californium-252 spaltet sich spontan und setzt Neutronen frei und wird zum Anfahren von Kernreaktoren verwendet.
Fermium (Fm): nach Fermi benannt und wie das Einsteinium in den Trümmern eines Wasserstoffbombentests gefunden.
Mendelevium (Md): nach Mendelejew benannt.
Nobelium (No): nach Nobel benannt.
Lawrencium (Lr): nach Lawrence benannt, dem Erfinder des Zyklotrons.
Rutherfordium (Rf): nach Rutherford benannt.
Seaborgium (Sg): nach dem Chemiker Seaborg benannt, der zum Zeitpunkt der Benennung noch lebte.
Hassium (Hs): nach dem deutschen Bundesland Hessen benannt.
Meitnerium (Mt): nach Lise Meitner benannt, einer der Entdeckerinnen der Kernspaltung.
Copernicium (Cn): nach Kopernikus benannt.
Nihonium (Nh): am japanischen RIKEN synthetisiert, das erste in Asien entdeckte Element.
Flerovium (Fl): benannt nach dem russischen Flerow-Labor für Kernreaktionen.
Tenness (Ts): 2010 erstmals synthetisiert, benannt nach dem US-Bundesstaat Tennessee.

Elementfaktendie Geschichte jedes Elements

Reale Grundlage

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