All posts by Sideboard

Kurze Info vor dem PPW14a

Ich gebe es zu: Ich schreibe diesen Post nur, damit es nicht ganz so schlimm aussieht, wie wenn ein Eintrag mit dem Titel “Es lebt” von vor acht Monaten ganz oben steht.

Ein bisschen was hat sich geändert, allen voran die Podcast-Ausrüstung, die jetzt deutlich professioneller ist und vor allem Mehrspuraufnahmen im selben Raum mit vernünftiger Qualität möglich macht. Auslöser war die Reaktivierung der Gruppentherapie, die jetzt dreiwöchig mit Clemens, Roman und mir stattfindet. Ein paar technische und organisatorische Mängel sind noch zu beheben, aber wir sind schon auf einem guten Weg.

Ich habe in meiner dilettantischen Art auch ein neues Logo für Revolution Arts kreiert. Dazu ein anderes Mal mehr.

Morgen und übermorgen nehme ich am halbjährigen Podlove Podcaster Workshop (PPW14a) in Berlin teil, von dem ich mir wieder viele Anregungen erwarte. Daher mache ich hier auch erstmal Schluss. Der nächste Eintrag kommt spätestens in acht Monaten. ;-)

Es lebt!

Es ging hier wieder einmal totenstill zu. Monatelang. Die größte Änderung war der Umzug des Blogs zu uberspace.de und das Aufsplitten der Podcasts auf eigene WordPress-Instanzen. Die MehrSpielerQuote und MSQ B-Seite finden sich unter msq.revolutionarts.de. Die beiden anderen Podcasts haben gleich eigene Domains bekommen: Die Gruppentherapie residiert mit ihren bislang sieben Episoden unter gruppen-therapie.org und soll auch irgendwann™ weitergeführt werden. Hinzu kommt der neue Interview-Podcast Fragen Kostet Nichts (fragenkostetnichts.org), bei dem bisher nur eine Folge produziert ist, aber der auch fortgesetzt werden soll.

Das Fortsetzen wird allerdings noch ein wenig auf sich warten lassen, da ich gerade meine Masterarbeit schreibe und diese Priorität hat. Das betrifft dann auch die noch ausstehenden Kommentare des alten Blogs hier einzupflegen, die Designs der Seiten anzupassen (viel zu große Abstände -,-) und eine Menge anderen technischen und projektmäßigen Kram.

Aber das wichtigste ist: Es geht weiter! Nur halt nicht sofort.

Quo vadis, Revolution Arts?

Where Chaos Reigns

Im Jahr 2013 ist hier viel und doch wenig passiert. Die restlichen Folgen der MehrSpielerQuote und Gruppentherapie, in denen gg_mouse mit dabei war, habe ich veröffentlich, wenngleich mit ungewollter Verzögerung. Ich habe bereits angekündigt, dass die MehrSpielerQuote und die B-Seite nicht fortgesetzt werden. Als Ausgleich bin ich nun Teil des Teams der Chaoslemminge, wobei der Podcast in den bisherigen Folgen doch ziemliche Ähnlichkeit mit MSQ aufweist. ;-)

Was soll nun mit und auf Revolution Arts geschehen? Meine Interessen sind weit gestreut. Ein Hauptpunkt sind natürlich Videospiele und in anbetracht der Veröffentlichen hier in letzten Monaten (inklusive 2012) könnte man auch denken, dass es sich darin im Grunde erschöpft. Ich konnte mich leider nicht zu einem der anderen Themen so recht aufraffen und die entstandenen Podcasts hatten mein Mindestmaß an Aktivität bereits erfüllt. Ich bin ein großer Freund von thematischer Trennung. So habe ich etwa für größere Bereiche je eine eigene E-Mail-Adresse. Daraus ergibt sich, dass ich Videospiel bezogene Themen (mit Ausnahmen, s.u.) in das Blog und den Podcast der Chaoslemminge auslagern werde. Falls ich genauso aktiv bleibe wie bisher, wird das vermutlich nicht mal auffallen – wie gut also, dass ich es hier direkt erwähne. 8-)

In codice veritas

Was bleibt dann noch übrig? Zum Beispiel Prommierung und Webentwicklung. Ich interessiere mich schon lange für beides, habe in beidem auch ein wenig Erfahrung (nicht zuviel erwarten) und möchte mich in Zukunft noch stärker damit befassen (meine universitäre Zukunft kommt mir da gelegen). Da wäre zum Beispiel ein Redesign dieser Webseite in standardkonformem (X)HTML5. Ich habe mir immer mal wieder angeguckt, was der neue Standard für Möglichkeiten bietet und bin sehr angetan von den semantischen Feinheiten, die er beinhaltet. Eine visuelle Änderung ist dabei wahrscheinlich, wobei ich als Designer jedoch eher in der zweckmäßigen Ecke stehe; vielleicht finde ich noch jemanden, der mir dabei hilft.

Weiters sehe ich langsam bei meinen ganzen Steam-, GoG-, PSN-, NeShop- und sonstigen Konten sowie den vielen nichtvirtuellen Spielen, die zum Teil in Kisten verteilt sind, nicht mehr durch. Mein Plan ist, eine Datenbank – vorerst auf der Grundlage von LibreOffice Base – zu erstellen, die durch geschickte Abfragen Informationen erzeugen kann wie: “Du könntest Donkey Kong in der Gameboy-Version spielen, aber du hast auch eine eShop-Version auf deinem 3DS XL.” Neben den sonstigen Spielereien kann mich diese DB vor allem warnen, dass ich ein gerade bei Steam rabattiertes Angebot bereits bei GoG besitze oder umgekehrt oder ganz anders. Ich habe dieses Projekt bereits im Chaoslemminge-Cast erwähnt und seitdem auch bereits einen Teil der Komplexität dieses Themas erfasst. Falls es sich ergeben sollte, dass ich über die Datenbankstruktur etwas Substantielles beizutragen habe, werde ich es vermutlich auf diesem Blog darlegen.

Auch die Spiele- bzw. App-Entwicklung ist noch nicht aus meinem Hinterkopf verschwunden, aber für Details ist es noch zu früh. Ich muss sehen, wie sich das und andere Dinge entwickeln. Gleiches gilt an sich auch für z.B. Addons für Firefox und Co., obgleich ich dort bereits ein (absichtlich) kleines Projekt in Planung habe, das mit der Piratenpartei zu tun hat. Wie zumindest aus der Gruppentherapie bekannt, bin ich Mitglied in der orangen Partei und werde dort in Zukunft in technischen Belangen beteiligt sein. Möglicherweise ergeben sich auch daraus mitteilenswerte Gedanken, aber ich verspreche (bzw. entwarne) nichts.

日本語の勉強とポッドキャスト

Nebenbei bemühe(^^”) ich mich immer noch, Japanisch zu lernen. Es geht motivationsbedingt mühsam voran, aber ich habe mir schon ein paar Punkte vorgenommen, die dieses Vorhaben bestärken sollen. Auch wenn mir noch keine genauen Erkenntnisse vorliegen, was ich hier Interessantes zu diesem Thema bzw. in jener Spache vorzutragen habe, so ist die Vorfreude, die ich beim Gedanken daran empfinde, ein guter Grund, die Chancen rosig zu sehen.

Im Podcastbereich soll es neben den Chaoslemmingen selbstverständlich auch noch mit der Gruppentherapie weitergehen, dem Laber-Podcast von Revolution Arts. Es laufen bereits Bestrebungen, Clemens und MaPu zu reaktivieren, was aktuell durch technisch-logistische Probleme behindert wird. Thematisch verwandt, habe ich mich mit einigen aktuellen Entwicklungen der Podcast-Welt vertraut gemacht, vor allem dem Podlove-Projekt, das viele Aspekte des Podcastens standardisieren, vielleicht sogar revolutionieren will. Es ist ein ehrgeiziges Projekt, das meine Unterstützung, in jedem Fall aber meine Aufmerksamkeit erworben hat. Ich weiß noch nicht, was ich dem Projekt Gutes tun kann, aber gegebenenfalls werde ich sicherlich darüber berichten.

Schrödingers Glas1

Bliebe noch der von mir geschätzte Wissenschaftsbereich, den ich mit großen Erwartungen begonnen, dann aber leider rigoros vernachlässigt habe. Ich vermute mittlerweile, dass der Von-der-Wurzel-zur-Krone-Ansatz2 sich negativ auf meine Motivation ausgeübt hat. Stattdessen sollte ich von Effekten, Experimenten oder Verfahren berichten, die mich begeistern oder erstaunen und dabei die Details zumindest in gewissem Maß vernachlässigen. Und sollte sich daraus ergeben, dass ich doch noch etwas im Nachhinein erkläre, dann wäre das ja auch kein Problem. Ein mögliches Manko könnte sein, dass ich mich auf Theoretische Chemie spezialisiere und Quantenmechanik sich mit Inuition nicht gut verträgt. Vielleicht ist das ja aber auch gerade der Vorteil. :-D Und vermutlich geht es auch um andere Themen als das.

Dieses Thema Wissenschaft ist tatsächlich noch der Bereich, den ich am ehesten auslagern würde, wenn ich eine passende Stelle fände. Aber andererseits muss sich erstmal zeigen, ob es überhaupt etwas zum Auslagern geben wird. O:-) Jedenfalls wäre dem Geiste von Revolution Arts mit einem starken Fokus auf Programmierung, wenngleich nicht so stark auf Spielen, im Großen und Ganzen genüge getan.

Ich hoffe, ihr blickt mit ähnlicher Spannung und Enthusiasmus in diese unklare Zukunft der Visionen und Schrödingers Versprechen. 本当に頑張る。 8-)

  1. Halb voll und halb leer.
  2. Bei genauerem Überlegen nennt man das wohl fachmännisch Bottom-up.

Requiescat In Pace

Einen Monat lang war es still bei Revolution Arts. Und das, obwohl doch die wöchentliche MehrSpielerQuote ihren Turnus wiedergefunden zu haben schien. Auch deren B-Seite versprach unbeirrlich mit Bioshock 2 weiterzumachen. Tatsächlich wurde am 2012-12-12 noch eine Folge MSQ aufgenommen, in der Woche davor sogar eine Episode der verschollen geglaubten Gruppentherapie. Und für den folgenden Tag war besagte Wiederaufnahme der Bioshock-2-Besprechungen angesagt. Doch dazu kam es nicht. Denn am 2012-12-13 starb mein bester Freund Georg Görke aka gg_mouse. Im Alter von 23 Jahren fand eine der wichtigsten Personen in meinem Leben ein plötzliches Ende.

Ich habe seitdem immer wieder darüber nachgedacht, was ich mit Revolution Arts tun soll. Georg war nicht nur mein bester Freund seit Kindertagen, sondern auch mein Kollege im Geiste, der zweite Gründer von Revolution Arts. Zusammen haben wir uns viele Spielkonzepte ausgedacht. Einige davon waren sogar in Ansätzen spielbar. Und auch, wenn keines je das Licht der Öffentlichkeit, geschweige denn ein Endstadium erreicht hat, so hatten wir doch immer Freude daran, gemeinsam etwas zu erschafffen. Auch unsere Blogversuche verliefen aus Gemütlichkeit immer wieder im Sand.

Am erfolgreichsten war noch unser Versuch, einen eigenen Podcast zu starten. Schnell hatten wir den Namen unseres Laberpodcasts Gruppentherapie gefunden. Doch die ersten echten Episoden gehörten einem vorerst GGT umschriebenen Projekt (Untertitel: Noch ein weiterer Videospielpodcast), das in einer zweistündigen Sitzung in MehrSpielerQuote umgetauft wurde. Zusammen mit der Namensänderung nahm sich Georg der Moderation und Nachbearbeitung der Episoden an. Ich bewundere noch heute, wie er es jede Woche schaffte, Bilder zusammenzusuchen und -zuschneiden und dazu unrepetitive Texte mit Witz zu schreiben. Mir ist solche Arbeit immer zuwider gewesen, wodurch die Gruppentherapie im Vergleich seltener und häufig verzögert zu ihrer Aufnahme erschien.

Zwei Folgen (MSQ und GT) liegen noch bereit. Ich musste erstmal etwas Zeit vergehen lassen, bevor ich mich ihrer annehmen konnte. In den nächsten Wochen werde ich beide veröffentlichen, zusammen mit alten, angefangen Artikeln von gg_mouse. Die MehrSpielerQuote werde ich wohl nicht fortsetzen, da das Konzept immer vorsah, dass sich mein Freund mit mir über Spiele unterhält, was nun nicht mehr möglich ist. Die Gruppentherapie war dagegen nie mit starr festgelegter Besetzung geplant, auch wenn Georg bisher immer dabei war. Demgemäß wird dieser Podcast fortgesetzt werden, voraussichtlich mit den bekannten Stimmen von Clemens und MaPu und vermutlich auch anderen.

Man malt sich die Zukunft ja diffus irgendwie aus, wobei einige Konstanten in allen Variationen vorkommen. Für mich war Georg eine dieser Konstanten. Irgendwie hatte ich immer gedacht, dass ich bis ins hohe Alter irgendwas mit ihm machen würde. Seien es Podcasts oder einfach nur die neuste Koop-Kampagne eines aktuellen Spiels. Ich spiele immer noch gern, auch Koop behält seinen Reiz, aber ein sonst so selbstverständlich gefüllter Spielerplatz ist plötzlich unbesetzt. Und wird es auf eine deprimierende Weise bleiben: Mario hat seinen Luigi verloren und es bleiben scheinbar nur noch Toads übrig.

Die größte Verbindung zwischen Georg und mir bestand in unserer Leidenschaft zu (Video)Spielen. Seit Jahren hatten wir, vor allem auf Steam, bei Rabattangeboten jeder einen Berg an Videospielen angehäuft, die darauf warteten von uns gespielt (und im Podcast besprochen) zu werden. Er als maskierter und ich als karikierter Nintendo-Fanboy freuten uns jedes Mal auf das neuste Mario-, Metroid- oder Zelda-Spiel. Und gemeinsam machten wir die Battlefields unsicher oder wagten uns mit Lara Croft in antike Tempel und prähistorische Ruinen. Nun muss ich unserer gemeinsamen Affinität allein weiter fröhnen.

Auch bei Filmen stand er mehr auf düstere, melancholische Geschichten.1 Je mehr Hauptcharaktere am Ende starben, desto besser. Ich hingegen wollte lieber idyllische Eierkuchenfreuden und war immer traurig, wenn in einem von ihm hochgelobten Film alles schlecht ausging. Und dennoch haben mir diese Erlebnisse Erfahrungen gebracht, die ich sonst vielleicht nie gemacht hätte.

Georg und mein Musikgeschmack waren noch unterschiedlicher als der für Filme, aber ein gemeinsamer Nenner zwischen uns war Tim Minchin. Ich habe ihm die letzten Geburtstage dessen Programme auf Blu-ray geschenkt und zu den in den vergangenen Jahren immer seltener vorkommenden Realtreffen haben wir sie gemeinsam gesehen. Eines der Lieder legt sowohl Tim Minchins Stil als auch eine Betrachtungsweise der Welt dar, die Georg mit mir meiner Meinung nach gemein hatte:

If I didn’t have you, I would have somebody else.
If I didn’t have you, someone else would do.

Die Refrain-Zeile scheint eine antiromantische, geradezu gleichgültige Provokation zu sein, doch wenn man die Ausführungen der Strophen beachtet, zeigt sich eine in seinem Realismus noch tiefer greifende Romantik, die nicht nur für Liebe selbst sondern auch für ihre Unterart Freundschaft gilt:

And if I may conjecture a further objection,
love has nothing to do with destined perfection.
The connection is strengthened, the affection simply grows over time.

Die Zeit, die ich und Georg in all den Jahren seit unserer Kindheit gemeinsam verbracht haben, die unzähligen Wochenenden, die ich bei ihm oder er bei mir war: Das ist es, was unsere Freundschaft definiert und gefestigt hat. Wären einige Dinge anders gelaufen, hätte ich vielleicht mit jemand anderem eine solche Verbindung aufgebaut. Aber die Dinge sind eben so gekommen, dass es mein bester Freund ist, der nicht mehr da ist:

So I trust it would go without saying
That I would feel really very sad
if tomorrow you were to fall off something high
Or catch something bad.

Ich glaube nicht an ein Leben nach dem Tod, nicht an eine unsterbliche Seele. Ich empfinde ein Nachwirken meines besten Freundes über desssen Tod hinaus, wenn überhaupt, dann in den Erfahrungen, die ich mit ihm gemacht und geteilt habe. Menschen, mit denen man lange Zeit zusammen ist, beeinflussen einen auf diverse Arten. Oft vermute ich, was eine mir vertraute Person auf eine Situation oder ein Argument erwidern würde, auch wenn diese überhaupt nicht anwesend ist. Und auf diese Weise geht der Einfluss der Verstorbenen oder Abwesenden nicht verloren.

Einige Dinge auf der Webseite von Revolution Arts (z.B. Blog- und Podroll oder das “Über uns”) beziehen sich auf die aktuell dort werkelnden Personen. Daher erscheint es mir – vor allem auf lange Sicht – wenig sinnvoll, gg_mouses Einträge dort beizubehalten. Doch verloren sollen sie auch nicht gehen. Daher habe ich eine Seite erstellt, auf der neben einer Beschreibung und einigen Bildern von Georg auch diese Informationen gesammelt werden.

Ich schließe mit den Worten eines Lieblingscharakters von gg_mouse, Ezio Auditore da Firenze:

„Requiescat In Pace”

  1. Zu aller Ironie war er aber auch eher schreckhaft und weigerte sich sogar, ZombiU zu spielen (allerdings bekam er auch nie eine richtige Gelegenheit).

Atome träumen vom Adel

Der letzte Artikel über Chemie ist schon eine Weile her. Darin ging es um das Periodensystem der Elemente (PSE), das für mich eines der coolsten wissenschaftlichen Errungenschaften darstellt. Nach einem Exkurs in die Darstellung besonders großer und kleiner Zahlen, komme ich wieder zurück zu den Atomen und Molekülen. Zum Einstieg gibt es noch einmal das Bild des PSE vom letzten Mal.

Periodensystem der Elemente
Das Periodensystem der Elemente (PSE) (zum Vergrößern anklicken)

Wunderschön, ich weiß. Und diese Schönheit kann durch mehr Wissen über die Elemente und ihre Verbindungen sogar noch weiter verstärkt werden. Von den Perioden (=Zeilen) und Gruppen (=Spalten) habe ich schon ein wenig berichtet und dabei auch die 18. Gruppe erwähnt, deren Elemente als Edelgase bezeichnet werden. Sie heißen so, weil die Atome so edel (um nicht zu sagen snobistisch) sind, dass sie unter normalen Umständen mit keinem anderen Atom reagieren.

Eine Bindung, sie zu knechten

Schauen wir uns im Gegenzug das erste Element des PSE an, Wasserstoff (\ce{H}). Es ist unter normalen Umständen ein Gas, aber nicht aus einzelnen Atomen. Wasserstoff und viele andere Gase, die sich aus nur einem Element zusammensetzen (etwa auch Stickstoff \ce{N_2} und Sauerstoff O_2), bestehen aus jeweils zwei Atomen, die über eine chemische Bindung zusammengehalten werden. Eine solche Bindung entsteht, indem sich die Atome ihre Elektronen untereinander teilen und so jeder mehr besitzt als allein. Beim Wasserstoff stellt also jedes Atom sein einziges Elektron zum Teil seinem Partner zur Verfügung, wodurch beide quasi zwei Elektronen besitzen. Das entspricht übrigens genau der Situation das Edelgases Helium (\ce{He}), das am Ende der ersten Periode steht:

Zwei Wasserstoffatome teile ihre Elektronen in einer Bindung.
Zwei Wasserstoffatome teilen ihre beiden Elektronen miteinander und haben dadurch jeweils so viele Elektronen wie das Edelgas Helium.

Weitere Beispiele: Sauerstoff (\ce{O}) hat insgesamt 8 Elektronen und teilt zwei davon mit seinem Zwilling, wodurch er auch zwei von jenem erhält und mit zehn Elektronen genau so viele hat wie das Edelgas Neon (\ce{Ne}) am Ende der zweiten Periode. Bei Stickstoff (\ce{N}) werden sogar drei Elektronen pro Atom geteilt, was wiederum zu Neon führt.

Der Traum vom Adel

Die gezeigten Atome versuchen also, genauso viele Elektronen zu besitzen wie ein Edelgas. Bei den bisherigen Beispielen war das imitierte Edelgas immer am Ende der Periode des imitierenden Elements. Das ist jedoch nicht immer so.  Für die Elemente der ersten und zweiten Gruppe (Alkali- und Erdalkalimetalle) ist es einfacher, ein bzw. zwei Elektronen ganz abzugeben und damit dem Edelgas der vorigen Periode zu entsprechen. Ein typisches Beispiel ist Natrium (\ce{Na}) aus der dritten Periode, das durch Abgabe eines Elektrons zum Natriumion (\ce{Na^+}) wird und damit wiederum eine Elektronenkonfiguration (Fachbegriff für Elektronenzählerei) wie Neon aus der zweiten Periode hat.

Auf der anderen Seite steht Chlor (\ce{Cl}) in der 17. Gruppe und braucht damit lediglich noch ein Elektron, um als Chloridion1 (\ce{Cl^-}) seinem Idol Argon (\ce{Ar}) zu entsprechen. Natrium und Chlor ergänzen sich also in ihrem Verlangen, (schein)adelig zu werden und bilden auf diese Weise Natriumchlorid (\ce{NaCl}), das vielfach verwendete Kochsalz:

Natrium und Chlor arrangieren ihre Elektronen und bilden Natriumchlorid.
Natrium gibt ein Elektron ab und wird zum Natriumion, Chlor nimmt ein Elektron auf und wird zum Chloridion. Zusammen bilden sie Natriumchlorid (Kochsalz).

Auf Salze gehe ich ein anderes Mal genauer ein. Hier sei nur darauf hingewiesen, dass Salze nicht durch die gleiche Art von Bindung zusammengehalten werden wie etwa das Wasserstoff- oder das Sauerstoffmolekül. Bei ihnen wirkt stattdessen die elektrostatische Anziehung zwischen dem positiven Natriumion und dem negativen Chloridion bindend.

Dieses offenbare Ziel der Atome, die Elektronenkonfiguration von Edelgasen zu erreichen, wird als Acht-Elektronen-Regel bezeichnet. Dabei werden jedoch nur die sogenannten Außenelektronen gezählt, das heißt jene Elektronen, die in der aktuellen Periode des Elementes hinzugekommen sind. In der zweiten und dritten Periode sind das entsprechend acht, die vierte und fünfte Periode beherbergt zehn Elemente mehr als die zweite und dritte; passenderweise wird dort analog von einer 18-Elektronen-Regel gesprochen. Und das Wasserstoffmolekül von weiter oben gehorcht natürlich einer Zwei-Elektronen-Regel.

Der Grund für die unterschiedlichen Elektronenzahlen bei den Regeln ist, dass sie älter sind als die heutige Form des Periodensystems der Elemente. Die allgemeinere Regel ist eben, dass die Elemente den Edelgasen entsprechen wollen. Je nachdem, wie lang die Periode ist, sind das aber unterschiedlich viele Elektronen und daher unterschiedliche Regeln.

Es muss auch erwähnt werden, dass diese Regeln nicht immer zutreffen. Es gibt Verbindungen, bei denen man beim Durchzählen nicht auf acht Elektronen kommt. Bei den Nebengruppenelementen der vierten und fünften Periode sind die Abweichungen von ihrer 18-Elektronen-Regel sogar noch zahlreicher.

Adel hat keine Zukunft

Festzuhalten ist, dass das träge Reaktionsverhalten der Edelgase denselben Grund hat wie das Streben der anderen Elemente nach Adelstiteln: Bestimmte Elektronenzahlen sind besonders stabil. Die Edelgase besitzen “von Geburt” an diese stabile Konfiguration und gewinnen daher nichts davon, bei einer Reaktion mit anderen Elementen Elektronen zu geben, zu nehmen oder zu teilen. Daher bilden sie auch kein molekulares Gas, sondern schwirren als einzelne Atome durch die Gegend.

Die Ausnahmen der besagten Regeln weisen aber darauf hin, dass die Anzahl der Elektronen nicht das einzig Wichtige ist. Selbst die Edelgase (zumindest die schweren, wie Argon und Xenon (\ce{Xe})) lassen sich (unter extremen Bedingen) mit einigen Elementen, vor allem dem reaktionsfreudigen Fluor (\ce{F}), in Verbindungen überführen. Und nicht jede stabile Verbindung anderer Elemente lässt sich mit der Acht- bzw. 18-Elektronen-Regel erklären.

Dennoch ist dieses Konzept ein hilfreiches, um sich einen Überblick zu verschaffen. Und es trifft bei vielen (vor allem einfachen) Verbindungen gut zu. Vor allem aber ist es ein Stück Erkenntnis, das eng mit dem Erstellen des Periodensystems verwoben ist. Die Struktur des PSE enthält noch weitere Erkenntnisse ungeahnten Ausmaßes, etwa das Prinzip von Schalen und Orbitalen. Das soll jedoch erst das Thema des nächsten Artikels werden.

  1. Die Endung -id weißt darauf hin, dass Chlor ein Elektron aufgenommen hat und daher negativ geladen ist.

Die Sprache des Universums, Teil II

Im ersten Teil wurden die Potenzen zur Basis 10 behandelt. Im Anschluss daran sollen nun eine weitere häufig verwendete Basis sowie die Umkehrung der Exponentialangaben vorgestellt werden.

Ich kaufe ein e

Eine bei der Beschreibung natürlicher Prozesse immer wieder auftretende Größe ist die Eulersche Zahl:

    \[e = 2,71828 \dots\]

Wie bei der Kreiszahl \pi handelt es sich bei ihr um eine sogenannte irrationale Zahl. Sie besitzt also unendlich viele Nachkommastellen, die sich nicht wiederholen,1 und hat ein paar mathematische Besonderheiten, auf die ich hier jedoch nicht genauer eingehen möchte.

Wichtig ist, dass man sie genauso gut zur Basis nehmen kann wie die 10:

    \[e^4 = \overbrace{e \cdot e \cdot e \cdot e}^4 = 54,598150 \dots\]

Die Berechnung ist hier aufwändiger als bei der Basis 10. Das liegt vor allem daran, dass wir weiterhin das übliche Zehnersystem zur Darstellung der Zahlen verwenden. Abkürzungen wie das Verschieben des Kommas fallen damit weg, aber die Berechnung über das mehrfache Multiplizieren der Basis funktioniert weiterhin.


Eine alternative Schreibweise gibt denselben Sachverhalt auf andere Weise an.2 Entscheidend ist hier, dass der beschriebene Wert derselbe ist wie oben:

    \[e^4 = \exp \left( 4 \right) = 54,598150 \dots\]

Das einfache e ist dem Schriftzug \exp gewichen und der Exponent \left( 4 \right) ist nicht mehr hochgestellt, sondern steht in Klammern hinter dem \exp.

Auf Biegen und Brechen

In den bisherigen Beispielen waren die Exponenten immer ganze Zahlen wie 4, 12 oder -34. Damit lassen sich bestimmte Zahlen zu einer beliebigen Basis in Potenzform darstellen. Doch zwischen 10^3 und 10^4 liegen bekanntlich noch viele weitere Zahlen, etwa 3284. Man kann sich, wie bis hierher gezeigt, mit Vorfaktoren helfen und erhält zum Beispiel 3,284 \cdot 10^3. Aber es geht auch anders.

Besagte 3284 liegt zwischen 10^3 und 10^4. Und zwischen den Exponenten 3 und 4 liegen auch Zahlen, nämlich die gebrochenen Zahlen, die mit 3,\cdots anfangen. Et voilà, schon ergibt sich eine weitere Darstellungsform. Leider versagt hier die Analogie, dass man die Basis nur soundso oft mit sich selbst multipliziert – zumindest kann man es sich für den letzten Faktor nicht gut vorstellen (es sind folgend nicht alle Nachkommastellen des Exponenten angegeben):

    \[3284 = \overbrace{10 \cdot 10 \cdot 10 \, \cdot \, ? \,}^{3,5164\dots} = 10^{3,5164\dots}\]

Ein (Taschen)Rechner hat mit derlei Angaben keine Probleme. Gibt man 10^{3,5164\dots} (mit möglichst allen Nachkommastallen) ein, so gibt er 3284 aus. Wie er das genau macht, würde an dieser Stelle zu weit führen, aber die Tatsache, dass man alle Zahlen auch ohne Vorfaktoren darstellen kann, bietet weitere Möglichkeiten für kürzere Schreibweisen. Schließen wir diesen Abschnitt noch mit zwei alten Beispielen: Die Masse der Erde aus dem ersten Teilartikel lässt sich auch angeben als:

    \[5,974 \cdot 10^{24} \, \si{\kilogram} = 10^{24,7763} \, \si{\kilogram}\]

Auch wenn man aus dem Exponenten nicht auf die genaue Zahl schließen kann, so erkennt man doch, dass sie zwischen 10^{24} und 10^{25} liegen muss.


Dasselbe Spiel lässt sich auch mit der Basis e treiben. Nehmen wir diesmal das andere Beispiel des vorigen Artikels, das Plancksche Wirkungsquantum:

    \[6,626 \cdot 10^{-34} \, \si{\joule \second} = \exp \left( -76,3969 \right) \, \si{\joule \second}\]

Lasst euch von der Einheit \si{\joule\second} nicht irriteren, es geht erstmal nur um die Zahl selbst. Und wie schon zuvor kann man aus dem gebrochenen Exponenten schließen, dass die Zahl zwischen \exp \left(-76 \right) und \exp \left( -77 \right) liegt. Zugegeben, das sagt einem hier wenig, da die Basis diesmal e ist, aber das grundlegende Prozedere dürfte damit klar sein. Und es zeigt ebenfalls, dass die Wahl der Basis nicht so wichtig ist, denn man kann sich die Zahl wieder in beliebiger Form ausrechnen.

Auf dem Absatz kehrt

Was soll nun dieses Jonglieren mit Zahlen? Schön und gut, man kann sich einen Faktor sparen, indem man dem Exponenten Nachkommastellen spendiert, aber warum eigentlich?
Vor allem bei der Basis e würde ein Vorfaktor für die Darstellung von Zahlen gar nichts bringen. Einzig mit der Basis 10 ergibt sich eine Logik, da unser Zahlensystem ja ebenfalls 10 als Basis hat. Und dort wird der Vorfaktor auch häufig verwendet.

Der andere Punkt führt über die Umkehrung des Potenzierens. Die Subtraktion kehrt die Addition um und die Division ist die Umkehrung der Multiplikation. Im Fall der Potenzen heißt das Stichwort Logarithmus. Durch Logarithmieren kommt man überhaupt erst zu den gebrochenen Exponenten, die ich oben gezeigt habe. Man stellt im Grunde die Frage: “Welcher Exponent ergibt zu einer bestimmten Basis die gewünschte Zahl?” Oder als Gleichung, wieder für die Masse der Erde:

    \[\log_{10} \left( 5,974 \cdot 10^{24} \right) \, \si{\kilogram} =  \SI{24,7763}{\kilogram}\]

Das ist genau die Zahl, die ich oben als Exponent angegeben habe. Die Angabe \log zeigt an, dass logarithmiert wird und die tiefgestellte 10 gibt die Basis an, für die der Exponent gesucht wird. In Klammern steht dann die Zahl, die ausgedrückt werden soll. Man spricht es: “Logarithmus zur Basis 10 von (5,974 mal 10 hoch 24)”


Für eine andere Basis ergibt es sich analog:

    \[\log_{e} \left( 6,626 \cdot 10^{-34} \right) \, \si{\joule \second} = \SI{-76,3969}{\joule \second}\]

Das war oben das zweite Beispiel.


Wie so oft, ist den Menschen eine so ausführliche Schreibweise immer noch zu lang. Und so wird die Basis 10 am Logarithmus meist weggelassen. Außerdem gibt es auch andere Logarithmusangaben, die implizit ihre Basis ausdrücken. Die typischen Darstellungen sind (die Zahl in Klammern ist hier beliebig):

    \begin{align*}\log_{10} \left( 1,234 \right) &= \log \left( 1,234 \right) = \lg \left( 1,234 \right) \\ \log_e \left( 1,234 \right) &= \ln \left( 1,234 \right)\end{align*}

Ich verwende normalerweise die jeweils letzten Darstellungen, also \ln und \lg,3 da sie kurz und dennoch eindeutig sind. Auch die gesprochene Form ist dann kürzer, z. B. “Logarithmus 1,234″, “log 1,234″ oder buchstabiert “l g 1,234″ bzw. “l n 1,234″.

Man erhält durch den Logarithmus also einen Exponenten, der eindeutig eine beliebige Zahl wiedergibt, solange man aus dem Kontext die Basis kennt. Es gibt einige Größen, die genau so definiert sind. Zum Beispiel den pH-Wert, der üblicherweise im Bereich zwischen 0 und 14 liegt, aber eigentlich eine Größe im Bereich von 10^0 = 1 bis 10^{-14} angibt, also in seiner Definition die Basis 10 bzw. den \lg beinhaltet.4 Mehr dazu dann im entsprechenden Artikel.

Damit wäre die aus meiner Sicht notwendige Einleitung in die wissenschaftliche Darstellung von Zahlen beendet. Wie angekündigt, wird es noch weitere mathematische Artikel geben, die sich allgemeiner mit Zahlenbereichen, Folgen, Reihen, Funktionen, dem Differenzieren und Integrieren beschäftigen. Sie sind kein Muss, aber können bei Interesse an den auftretenden Berechnungen das Verständnis fördern.

  1. Genauer: Irrationale Zahlen lassen sich nicht exakt durch einen Bruch ganzer Zahlen darstellen.
  2. Funktionen wie diese e-Funktion werden in späteren Artikeln genauer behandelt.
  3. Das “ln” steht übrigens für logarithmus naturalis, also den “natürlichen Logarithmus”. Das weist auch darauf hin, dass er oft bei der Beschreibung natürlicher Prozesse, z. B. bei der Halbwertszeit von radioaktiven Atomen eine Rolle spielt.
  4. Die Definition ist -\lg \left( c \left( \ce{H^+} \right) \right), bezieht sich also auf die Protonenkonzentration (positiv geladener Wasserstoff), wobei durch das Minus das Vorzeichen wechselt.

Die Sprache des Universums, Teil I

Nachdem wir über das Periodensystem der Elemente einen Einstieg in die faszinierende Welt der Chemie gefunden haben, muss ich nun einen Exkurs einschieben. Galileo Galilei schrieb in Saggiatore über das Universum:

Es ist in der Sprache der Mathematik geschrieben, und deren Buchstaben sind Kreise, Dreiecke und andere geometrische Figuren, ohne die es dem Menschen unmöglich ist, ein einziges Wort davon zu verstehen; ohne diese irrt man in einem dunklen Labyrinth herum.

Auch in der Chemie ist vieles ohne mathematische Ausdrücke nur rudimentär behandelbar. Man kann zwar auch über qualitative Untersuchungen Erkenntnisse gewinnen, aber viele Bereiche bleiben dabei unklar und mysteriös. Zudem lassen sich aus quantitativen Daten durch Vergleiche leicht qualitative Aussagen treffen, während es umgekehrt problematisch ist.
Es ist korrekt, dass Stoffdaten und ähnliches auch ohne das Verständnis mathematischer Formeln erfass- und vergleichbar sind. Aber das Erkennen und Beschreiben von Gesetzmäßigkeiten besitzt gegenüber Eins-zu-eins-Vergleichen ein noch weitaus tiefer greifenderes Potential. Zudem sind einige der Stoffdaten bereits von sich aus mit mathematischen Feinheiten behaftet. So ist auch der in nicht wissenschaftlichen Kreisen bekannte pH-Wert eine logarithmische Einheit, d. h. eine Erhöhung um eins entspricht (in dem Fall) einer Verzehnfachung der damit ausgedrückten natürlichen Größe.
Der Grund für den Einsatz solcher Werkzeuge ist, dass man in der Chemie mit sehr großen und sehr kleinen Zahlen konfrontiert wird, zum Teil gleichzeitig. Wenn ein Atom nur ein Millionstel Millionstel eines Zentimeters groß ist, dann passen in einen Stecknadelkopf im Umkehrschluss Millionen Millionen Millionen Millionen Atome.1

Populärwissenschaftliche Bücher und meist auch Blogs schrecken meist vor dem Einsatz von Formeln zurück. Doch ich finde, dass eine offene Darstellung einen noch besseren Einblick in der Arbeitsweise von Naturwissenschaftlern ermöglicht. Ich werde mich in Artikeln mit Formeln bemühen [mit Formeln ausgestatteten Artikeln? versehenen? etwas umformulieren, sonst klingt’s seltsam und ist nicht sofort verständlich], diese allgemein verständlich zu erklären und zudem den Text so zu strukturieren, dass er auch beim Überspringen der Berechnung inhaltlich nachvollziehbar ist – solange man die Ergebnisse als gegeben hinnimmt.
Für jene, die an den Berechnungen interessiert sind, sollen noch einige Artikel über die mathematischen Werkzeuge folgen, die verwendet werden. Dabei wird hauptsächlich Schulstoff bis zur 13. Klasse behandelt. Auch den weniger Interessierten empfehle ich, zumindest den Rest dieses Artikels und folgenden Teil II noch zu lesen, da sie die Darstellung der oben genannten sehr großen und sehr kleinen Zahlen behandeln. Wer sich mit Potenzen, Exponentialschreibweisen, Logarithmen und der e-Funktion bereits auskennt, kann die beiden Texte aber auch überspringen.

Vom Großen und Kleinen

Wenn man die verschiedenen Rechenarten vergleicht, so lassen sich einige als kompakte Formen von anderen darstellen. Die Multiplikation ist etwa eine Abkürzung, wenn mehrere (identische) Zahlen miteinander addiert werden.

    \[\overbrace{4+4+4+4+4+4+4+4}^8 = 4 \cdot 8 = 32\]


Dasselbe Prinzip lässt sich auf die Multiplikation übertragen. Dadurch erhält man die Potenzen, die für die Darstellung großer und kleiner Zahlen sehr nützlich sind.

    \[\overbrace{4 \cdot 4 \cdot 4 \cdot 4 \cdot 4 \cdot 4 \cdot 4 \cdot 4}^8 = 4^8 = 65536\]

Die 4 im letzten Beispiel wird als Basis bezeichnet, die hochgestellte 8 als Exponent. Man spricht das Ergebnis als “vier hoch acht” aus.


Üblicherweise werden Potenzen zur Basis 10 angegeben, weil darauf unser alltägliches Zahlensystem fußt und es im Grunde nur eine Verschiebung der Kommastelle darstellt. Der Exponent gibt dann an, um wieviele Stellen das Komma nach rechts (positiver Exponent) oder nach links (negativer Exponent) verschoben wird. Dabei gibt es noch eine Besonderheit: Ist der Exponent 0, dann ist die beschriebene Zahl unabhängig von der Basis immer 1. Als einfaches Beispiel nehmen wir eine Million:

    \[1000000 = \overbrace{10 \cdot 10 \cdot 10 \cdot 10 \cdot 10 \cdot 10}^6 = 1 \cdot 10^6\]

Die 1 im letzten Ergebnis könnte man auch weglassen, aber da an der Stelle später die eigentlich interessanten Zahlen stehen, habe ich sie hier bereits eingeführt.


Für Zahlen kleiner 1 ist die Rechnung schlechter verständlich, aber durch das Verschieben der Kommastelle genauso einfach durchführbar. Diesmal gezeigt an einem Millionstel:

    \begin{align*}0,000001 &= \overbrace{0,1 \cdot 0,1 \cdot 0,1 \cdot 0,1 \cdot 0,1 \cdot 0,1}^6 \\ &= \overbrace{10^{-1} \cdot 10^{-1} \cdot10^{-1} \cdot 10^{-1} \cdot 10^{-1} \cdot 10^{-1}}^6 \\ &= 1 \cdot 10^{-6}\end{align*}

Hier wurde noch ein weiterer Schritt eingefügt, um die Umformung deutlicher zu machen.


Nun können damit auch Zahlen entziffert werden, die aus mehr als einer Eins und vielen Nullen bestehen. Nehmen wir etwa die Masse der Erde:

    \begin{align*}\SI{5,974e24}{\kilogram} &= 5,974 \, \cdot \, \overbrace{10 \cdot 10 \cdot \mathellipsis \cdot 10}^{24} \si{\kilogram} \\ &= \SI{5974000000000000000000000}{\kilogram}\end{align*}

Man beachte, dass es “nur” 21 Nullen sind. Die drei übrigen Stellen sind durch die Ziffern 9, 7 und 4 abgedeckt. Aus diesem Beispiel wird auch deutlich, warum man gern auf die Exponentialschreibweise zurückgreift. Sie verkürzt die Angabe, ohne dass Informationen verloren gehen.


Als Kleinstbeispiel sei noch das Plancksche Wirkungsquantum2 erwähnt:

    \[\SI{6,626e-34}{\joule\second} = \SI{0,0000000000000000000000000000000006626}{\joule\second}\]


Als letztes sei noch auf eine zusätzliche Schreibweise hingewiesen, die besonders bei Taschenrechnern und in Computerprogrammen auftritt. Vermutlich weil eine Schreibweise mit Hochstellung sich nicht immer anbietet, wird der Exponent dort mit einem E oder e angegeben. Dabei wird stillschweigend vorausgesetzt, dass die Basis 10 ist. Die Masse der Erde wäre dann 5,974E24 oder das Plancksche Wirkungsquantum 6,626E-34. Das E könnte in beiden Fällen auch als e geschrieben sein.

Damit wäre die Einführung der Zehnerpotenzen abgeschlossen. Ursprünglich wollte ich die weiteren wichtigen Themen bereits in diesem Artikel abarbeiten. Doch da der Artikel bereits eine akzeptable Länge besitzt und ich für die weiteren Inhalte noch etwas weiter ausholen muss, verschiebe ich es in einen zweiten Teil. Es folgen noch Logarithmen und die e-Funktion, die eine Potenz zu einer anderen Basis als der 10 darstellt und auch häufig in den Naturwissenschaften auftritt.

  1. Diese Rechnung wird an passender Stelle gezeigt.
  2. Dieser Wert wird zukünftig noch häufiger auftauchen.

Kirsch-Streuselkuchen for the Win

Der beste Kuchen ist natürlich Käsekuchen. Doch nach zehn von diesen braucht man etwas Abwechslung. Darum möchte ich die Liste der Kuchenrezepte mit diesem Beitrag um einen Kirsch-Streuselkuchen erweitern. Es handelt sich dabei um einen typischen Blechkuchen, der sich auch für mehr Gäste eignet als der Beste Kuchen der Welt™.
Wie so oft habe ich das Rezept aus mehreren verschiedenen zusammengesetzt, die ich im Internet auf der Suche nach “Krischstreuselkuchen” fand. Das Backwerk besteht aus drei Teilen, dem Boden, dem Kirschbelag und den Streuseln. Die Zubereitungs- und Backzeit betragen ähnlich wie beim letzten Mal etwa 20 respektive 40 Minuten.

Für die Bodenmasse werden die folgenden Zutaten zusammengegeben und mit einem Handrührgerät mit Knethaken zu einem homogenen Teig geknetet:

  • 100 g (weiche) Butter
  • 100 g Zucker
  • 2 Eier
  • 500 g Mehl
  • 1 Päkchen Backpulver
  • 250 ml Milch

Die Teigmasse wird anschließend gleichmäßig auf einem Backblech ausgebreitet. Das ist wegen ihrer Zähigkeit etwas umständlich, aber mit einem Löffel und Geduld schafft man es. Auf dem ausgebreiteten Teig werden danach

  • 1 kg (entsteinte) Kirschen

verteilt, von denen man zuvor mit einem Sieb das Kirschsaftwasser hat abtropfen lassen, in dem sie üblicherweise im Glas liegen.1 Anschließend wird der Streuselteig analog zur Bodenmasse geknetet, bis sich Streusel in der gewünschten Größe bilden. Die Zutaten dafür sind:

  • 200 g (weiche) Butter
  • 300 g Mehl
  • 200 g Zucker
  • 1 Päckchen Vanillezucker

Die entstandenen Streusel werden wiederum auf dem mit Kirschen besetzten Teig verteilt. Schließlich wird der Kuchen 40 Minuten lang bei 180 °C gebacken. Wie immer sollte der Bräunungsgrad gegen Ende der Backzeit beobachtet und diese gegebenenfalls den eigenen Wünschen angepasst werden. Guten Appetit!

Kuchenblech
Frischer Kirsch-Streuselkuchen
  1. Den Kirschsaft kann man entweder direkt trinken oder mit Gelatine oder Speisestärke zu einem warmen Nachtisch andicken. Ich empfehle verschiedene Fruchtstücke hinzuzufügen.
Periodensystem der Elemente

ABChemie: Das Periodensystem der Elemente, Akt I

Im Anschluss an die letzte Einleitung komme ich auf eines der Dinge zu sprechen, die mich an der Chemie besonders begeistern. Passend zum Internationalen Jahr der Chemie haben einige englischsprachige Chemieblogger eine Liste der Dinge aufgestellt, die sie an der Chemie an liebsten haben. Mit einer Liste kann ich nicht dienen, aber eine Sache, die meine Begeisterung für die Chemie besonders gut verkörpert, ist das Periodensystem der Elemente (PSE).
Es besticht durch seine Informationsfülle und Übersichtlichkeit, kurz durch seine Eleganz. Es verdeutlicht auch wundervoll den Aspekt, den ich mit dem vorigen Beitrag zu diesem Thema hervorheben wollte, nämlich dass die uns umgebene Materie nur aus einer kleinen Zahl von Grundbausteinen zusammensetzt und diese ebenfalls Gesetzmäßigkeiten unterliegen. Doch bevor wir richtig einsteigen, erst einmal Vorhang auf für den Star dieses Beitrags:

Periodensystem der Elemente
Das Periodensystem der Elemente (PSE) Zum Vergrößern in neuem Fenster/Tab Strg halten und Bild anklicken.

Ja, standing ovations sind absolut berechtigt. In sieben Zeilen und 18 Spalten (plus Anhang) findet sich alles, was man zum chemischen Spiel braucht. 112 benannte Elemente tummeln sich in einer Kakophonie aus Namen, Symbolen, Zahlen und Farben1 und sprechen von den geordneten Möglichkeiten, die die Welt bietet.

Ich werde im folgenden auf Bestandteile des PSE eingehen. Der Artikel ist so aufgebaut, dass man sich das obige Bild am besten in einem separaten Fenster oder Tab öffnet und während des Lesens immer wieder anschaut, um die Beschreibungen nachzuvollziehen. Es wird hier nicht alles ausführlich behandelt, aber die Grundlage für weitergehende Artikel gelegt. Mit dieser Prämisse nun zurück zum Thema.

Wie im vorigen Chemie-Artikel erwähnt, unterscheiden sich die Elemente in der Anzahl der Protonen im Atomkern und Elektronen in der Hülle. Da liegt es nahe, diese Information zu nutzen und die Elemente nach aufsteigender Protonenzahl zu sortieren. Die so zugewiesene Nummer wird Kernladungszahl oder Ordnungszahl genannt und bestimmt, welches Element gemeint ist. Wasserstoff hat die Ordnungszahl eins, Helium zwei, Lithium drei und so weiter. Liest man das oben abgebildete PSE zeilenweise von oben nach unten so erkennt man, dass die Ordnungszahl (links oben in jedem Elementkasten) jeweils um eins steigt. Die Unterbrechnungen nach den Ordnungszahlen 56 (Barium) und 88 (Radium) sind darauf zurückzuführen, dass die Abbildung zu weit in die Breite ginge, wenn die ausgelagerten Lanthanoide und Actinoide (die beiden Extrazeilen im unteren Bereich) in das normale Schema eingepflegt würden. Inhaltlich trifft dies aber zu und es gibt auch erweiterte PSEs, die es so darstellen.

Gruppendynamik

Ist das PSE also nur eine lange Zeile, die je nach Druckbreite umgebrochen wird? Glücklicherweise nicht, denn man kann daraus noch viel mehr ablesen. Sieht man sich die Elemente in ihrer reinen Form an, so fällt auf, dass es einige Gemeinsamkeiten gibt. Ein Großteil von ihnen ist metallisch, also meist grau, glänzend, fest (Ausnahme: Quecksilber), elektrisch und thermisch leitend. Einige dieser Metalle verhalten sich sehr ähnlich, etwa Natrium, Kalium und Rubidium bei Kontakt mit Wasser. Manche Elemente sind wiederum Gase wie Helium, Neon und Argon, die fast gar nicht mit anderen Stoffen reagieren.
Wenn man das fertige Periodensystem betrachtet, so fällt es leicht zu erkennen, dass ähnliche Elemente in derselben Spalte stehen. Die reaktionsträgen Gase von eben finden sich in der äußersten rechten Spalte und werden als Edelgase bezeichnet.2 Die genannten Metalle stehen hingegen am linken Ende untereinander und sind die so genannten Alkalimetalle. Diese Spalten werden als “Gruppen” bezeichnet und von links nach rechts mit 1 bis 18 durchnummeriert, wobei die ausgegliederten Lanthanoide und Actinoide unten nicht mitgezählt werden.3 Die Gruppen 1 und 2 sowie 13 bis 18 werden dabei als Hauptgruppen und die restlichen Gruppen (3 bis 12) als Nebengruppen bezeichnet.

Periodische Namen

Wir haben jetzt also einen Begriff für die Spalten, doch wie nennt man die Zeilen? Diese werden als Perioden bezeichnet und wie leicht ersichtlich ist, enthalten sie unterschiedlich viele Elemente. Die erste Periode beinhaltet nur zwei, nämlich Wasserstoff (1) und Helium (2), die zweite und dritte Periode je acht, von Lithium (3) bis Argon (18). Die vierte und fünfte Perioden umfassen schon jeweils 18 Elemente (19 bis 54) und die sechste und siebste sogar 32 Elemente, da zu ihnen wie erwähnt auch die Lanthanoide und Actinoide gehören.
Sowohl Gruppe als auch Periode eines Elements verrät einiges über seinen Aufbau. Dies führt auch zur Lösung des Rätsels, warum die Perioden mit steigender Zahl mehr Elemente enthalten. Doch dazu komme ich in einem anderen Artikel. Nun sei erst noch auf die weiteren Bestandteile der Elementkäschten hingewiesen.

Neben der Ordnungszahl links oben, findet sich darunter der Name des Elements und rechts oben sein Symbol. Die Symbole bestehen aus ein bis drei Buchstaben, von denen der erste  großgeschrieben wird. Die dreibuchstabigen Symbole werden ausschließlich bei den Platzhalternamen der Elemente 112 bis 118 und gegebenenfalls darüber hinaus verwendet. Sobald ein neu entdecktes/erschaffenes Element offiziell anerkannt wird, schlägt die Gruppe der Finder einen Namen und ein zweibuchstabiges (unbenutztes) Symbol vor.
In vielen Fällen kann man einen Zusammenhang zwischen dem Namen und dem Symbol eines Elementes erkennen, doch nicht immer. Quelle der Symbole ist Altgriechisch und Latein, wodurch z. B. bei den Symbolen H (“hydrogenium” = Wasserstoff) und Fe (“ferrum” = Eisen) die Anfangsbuchstaben nicht einmal im Deutschen Namen vorkommen. Und auch wenn englischsprachige Menschen beim “hydrogen” (H) weniger Probleme haben, gleicht es sich über “sodium” (Na, Natrium) wieder aus.
Eine zusätzliche Information ist in der Farbe des Symbols verschlüsselt. Daraus lässt sich der Aggregatzustand des Elements ablesen. Man erkennt, dass die Feststoffe (schwarz) überwiegen und die Gase (rot) vor allem im oberen rechten Bereich anzutreffen sind. Außerdem gibt es nur drei flüssige (blau) Elemente, Brom, Quecksilber und das neuentdeckte und -benannte Copernicium.4

Individueller Detailreichtum

Periodensysteme variieren darin, wieviele Informationen sie für die Elemente angeben, doch die bisher genannten und der Aufbau sind typisch. Zum Teil wird aus Platzgründen oder wegen schlechter Leserbarkeit auf die Namen verzichtet.
Ein ebenfalls oft anzutreffendes Datum ist die atomare Masse. Sie ist in einer definierten Atommasseneinheit (u) angegeben und erlaubt es, die Massen der Elemente untereinander zu vergleichen. So müsste man auf einer fiktiven Waage 18 Kohlenstoffatome (12,01 u) in eine der Schalen legen, um ein Bleiatom in der anderen zu heben. Weiterhin lässt sich über diese Zahl ermitteln, wieviele Atome sich in einer bestimmten Menge einer (bekannten) Substanz befinden.

Die Grundlagen sind mit diesem Crashkurs über das Periodensystem der Elemente nun gelegt. Von hier aus werde ich in kommenden Artikeln auf die Details des Atombaus, die Elektronenkonfigurationen der verschiedenen Elemente (der letzte Eintrag im gezeigten PSE) und weitere interessante Themen eingehen. Ich hoffe, ich konnte die Genialität, die im Aufbau des PSEs liegt, und meine Begeisterung dafür ein wenig näher bringen. Im weiteren Verlauf dieser Artikelreihe wird sich diese Faszination hoffentlich noch weiter eröffnen.

  1. Ein farbloses PSE ist keines, wenn ihr mich fragt. ;-)
  2. Der Wortbestandteil “edel”, der auch mit dem “Adel” verwandt ist, weist darauf hin, dass sie diese Elemente zu fein sind, um sich mit anderen einzulassen.
  3. In veralteten Gruppenbezeichnungen werden römische Zahlen und zur weiteren Unterteilung zusätzliche Buchstaben verwendet.
  4. Diese Angaben treffen nur für bestimmte Bedinungen zu, üblicherweise bei einem Standarddruck von 1 atm und einer Temperatur von 25 °C.

The Saint – Der Film ohne Wissenschaftlichkeit

Das mit der Schreibmotivation müssen wir noch üben. Ein Schritt in diese Richtung ist dieser Beitrag, in dem eine Filmszene auf ihre Wissenschaftlichkeit geprüft wird. Das ist keine wissenschaftlich fundierte Abhandlung, sondern eine persönliche Ansicht darüber, wie fragwürdig Wissenschaft manchmal dargestellt wird.

The-Saint-Cover
Der Mann ohne Namen trifft auf die Wissenschaftlerin ohne Fakten.

Thema der Betrachtung ist der Film The Saint – Der Mann ohne Namen. Darin wird ein Meisterdieb beauftragt, der Elektrochemikerin Dr. Emma J. Russell die Arbeiten (in dem Fall Formeln) für die bahnbrechende Kalte Fusion zu entwenden, mit der es möglich sein soll, große Energiemengen preiswert und umweltschonend herzustellen. Ob dies tatsächlich möglich ist, sei dahingestellt. Als Prämisse des Films funktioniert diese Darstellung jedenfalls.

Das Unheil nimmt seinen Lauf, als besagter Dieb sich auf einen ihrer Vorträge vor Studenten und weiteren Zuschauern schleicht. Es ist also anzunehmen, dass womöglich alle, wenigstens aber der Großteil der Anwesenden (außer dem Dieb und den realen Zuschauern des Films) vom Fach sind. Dann folgt diese Szene:

Russell: Nun, ich habe keine förmliche Rede vorbereitet. Ähm, mich interessiert viel mehr, äh, welche Fragen sie alle haben, in Bezug auf die Kalte Fusion. Also fangen wir damit an. Haben Sie Fragen? (Blickt rundum in gebannte Studentengesichter.) Bitte?

Student: Ja! Ja, ich habe eine, Dr. Russell. Könnten Sie vielleicht den tatsächlichen Ablauf der Fusion erklären? Die, äh, die Theorie?

Russell: Ja. (Schaut sich suchend um.) Ach, da ist er. (Nimmt eine Glasapparatur in die Hand.)

Bis hierhin war alles harmlos. Die unvorbereitete Rede gehört zur Charakterausgestaltung und stört nicht weiter. Doch dann:

Russell: (Zeigt die Apparatur herum.) Das ist der, äh, der Apparat. Einfach ausgedrückt: Wenn positiv geladene Deuteronen von dieser Palladiumkathode angezogen werden, drängen sie sich dicht zusammen. Dann sind Millionen und Abermillionen in der Kathode und sie kommen sich näher und näher und dann: fusionieren sie. Sie produzieren Energie in Form von Helium.

Das ist nun wirklich ein Witz. Von einer Wissenschaftlerin, die jahrelang an der Verwirklichung dieser Reaktion geforscht hat, sollte man doch mehr erwarten können, als eine Kinderdarstellung, gespickt mit Pseudo-Buzzwords wie “Deuteronen”, “Paladium-“, “-kathode” und “Helium”. Für einen wissenschaftlich unterrichteten Menschen gibt es da nichts Aufregendes zu sehen. Paladium und Helium sind Elemente, Deuteronen sind (hier “positiv geladene”) Wasserstoffatome, die jeweils ein Neutron im Kern mehr besitzen als der übliche Wasserstoff. Und die Kathode ist eine negativ geladene Elektrode, in diesem Fall ein Metallstab, an den Strom angelegt wird.

Das ist alles nicht falsch (innerhalb der Prämisse, dass es überhaupt so funktioniert), aber eben sehr simplistisch, insbesondere da die Kalte Fusion als schwieriges (bis unmögliches) Unterfangen dargestellt wird. Mich würde auch interessieren, was sie mit der “Energie in Form von Helium” meint. (Eine detaillierte Betrachtung würde hier zu weit führen.) Aber weiter im Text, es wird noch schlimmer:

Studentin: Aber ich habe irgendwo gelesen, dass das Experiment nicht wiederholt werden konnte. Woher wissen wir also, dass es funktioniert?

Russell: Das wissen wir nicht. Noch nicht. Aber wenn sie sich an Einstein erinnern: Er wusste, dass seine Relativitätstheorie stimmt, lange bevor er es beweisen konnte. Ich meine, er fühlte die Wahrheit. Und einige von uns fühlen das Gleiche in Bezug auf die Kalte Fusion. Weil es sie gibt! In der Natur. Das ungezügelte, natürliche Energiepotential, das darauf wartet gebändigt zu werden. Und wenn wir dieses Feuer der Kalten Fusion entzünden … ich meine, stellen Sie sich das mal vor: Es steckt mehr Energie in einer Kubikmeile Meerwasser als in allen bekannten Ölreserven der Welt. Sie könnten mit ihrem Wagen 55 Millionen Meilen fahren. Und dazu reichen vier Liter schweres Wasser. Es wäre das Ende der Umweltverschmutzung. Wärme für die ganze Welt.

Das tut weh. Anstelle von Ergebnissen aus Vorversuchen oder theoretischen Berechnungen, gar Simulationen führt sie ein inneres Gefühl an. Das Ganze noch mit einer Einstein-Anekdote belegt und als Sahnehäubchen die Möglichkeiten aufgezählt, die sich aus dem Gelingen der Reaktion ergeben würden. Wer wird davon nicht sofort überzeugt, dass es funktionieren muss? Die Natur kann nicht so fies sein, den Menschen diese Lösung auf dem Silbertablett vorzuenthalten.

Dr. Emma Russel (Film: The Saint)
Sorry, Dr. Russel, aber Gefühle und Anekdoten reichen nicht.

Der Enthusiasmus, mit dem sie insbesondere die sich ergebenden Möglichkeiten vorträgt, zeigt natürlich, dass sie für ihre Arbeit brennt. Das ist einer der schönsten Treiber, den es in der Wissenschaft (und vermutlich jedem Beruf, gar jeder Aktivität) geben kann. Und diesen Funken in Vorträgen zu vermitteln, halte ich für sehr wichtig, je nach Publikum sogar wichtiger als die Details der Vorgänge. Aber man sollte nicht einfach auf Gefühle verweisen, um zu zeigen, dass es sich nicht um Hirngespinnste handelt, sondern um Tatsachen. Vermutlich sollte das “Weil es sie gibt!” ihre Überzeugung unterstreichen, aber es wirkt doch sehr dogmatisch, zumal sie nicht weiter ausführt, inwiefern es die Kalte(!) Fusion in der Natur geben soll. Dafür ein oder zwei Beispiele zu nennen wäre doch sicher kein Problem gewesen.

Beim Schreiben dieses Textes fiel mir weiterhin auf, dass der folgende und letzte Absatz der besprochenen Szene einen Bruch darstellt. Es folgt:

Russel: Ich möchte Ihnen jetzt einmal demonstrieren, weshalb andere Forscher in der Vergangenheit so erfolglos waren. (Geht an das Ende des Raumes und zieht eine Tafel mit Formeln ins Sichtfeld.) Sie benutzten sehr komplexe … (Umblendung zur nächsten Szene.)

Sie hat sich wie gesagt nicht vorbereitet, es steht aber eine Tafel mit Formeln bereit. Die Szene blendet um, daher ist nicht bekannt, ob sie das Geschmiere abwischt, um ihre eigenen Ergebnisse anzuschreiben, aber es wirkt doch vergleichsweise durchplant. Viel stärker überrascht mich aber das Thema an sich: Sie möchte plötzlich doch Bezug darauf nehmen, warum andere keinen Erfolg hatten. Anscheinend dachten sie zu kompliziert, wo doch alles so einfach ist, wie wir zuvor hören durften.

Dieser letzte Abschnitt mildert die vorige Plumpheit etwas ab, aber fragwürdig bleibt der Bezug auf das “Gefühl” trotzdem. Ich finde es beschämend, dieser (gemäß dem Film) genialen Wissenschaftlerin solche Worte in den Mund zu legen. Enthusiasmus ist gut und schön, aber bitte führt es nicht als Begrüdung an, dass etwas funktionieren muss. Natürlich können die Autoren, Regisseure und wer sonst noch nicht die komplette Lösung für ein solches Problem in einem fiktiven Film präsentieren. Und das Publikum (einschließlich mir) würde durch überschwängliche Korrektheit womöglich die Lust verlieren, den Film zu sehen, wenn Fachwörter geworfen und Theorien erläutert werden. Aber ein solches Runterkochen bis zur Absurdität muss trotzdem nicht sein.

Zum Schluss sei noch erwähnt, dass mir der Film trotz dieser Szene (und einiger weiterer wissenschaftlicher Ungereimtheiten) sehr gut gefällt. Ein spannender Action-Thriller-Liebesfilm, bei dem keine Langeweile aufkommt. Ich kann ihn sehr empfehlen, sofern man Szenen wie die beschriebene erträgt.