Elementsymbol

Grundidee und Bedeutung

Elementsymbole sind Kurzschreibweisen für einzelne Atome eines chemischen Elements. Sie bestehen normalerweise aus einem oder zwei Buchstaben; provisorische Symbole für noch nicht endgültig benannte Elemente bestehen aus drei Buchstaben und werden aus der Ordnungszahl abgeleitet. Die Symbole sind international vereinbart, unter anderem durch die IUPAC, und werden auch in Sprachen benutzt, die keine lateinischen Buchstaben verwenden.

In chemischen Formeln zeigen Elementsymbole nicht nur, welches Element vorkommt, sondern auch eine bestimmte Stoffmenge. Ein Symbol steht dabei für ein einzelnes Atom oder für ein einheitliches Vielfaches davon, üblicherweise 6,022·10^{23} Atome, also die Avogadro'sche Zahl. Diese Menge entspricht der Atommasse des Elements in Gramm und ist in chemischen Experimenten praktisch wägbar und handhabbar.

Heutige Schreibweise

Die heutigen Elementsymbole leiten sich von lateinischen oder griechischen Elementnamen ab, bei neueren Elementen auch von englischen Namen. Besteht ein Symbol aus zwei Buchstaben, wird der erste Buchstabe großgeschrieben und der zweite kleingeschrieben.

Für Elemente ohne endgültigen Namen wird der Name aus den Ziffern der Ordnungszahl gebildet. Dafür werden lateinische oder griechische Zahlwörter verwendet. Das Element mit der Ordnungszahl 119 wird zum Beispiel als Ununennium mit dem Symbol Uue geführt.

Historische Entwicklung

In der antiken Vier-Elemente-Lehre gingen Philosophen mehr als ein Jahrtausend lang davon aus, dass die Erde aus vier Elementen bestehe: Feuer, Luft, Wasser und Erde. Diese Elemente wurden mit Eigenschaften verbunden: Feuer galt als trocken und warm, Luft als warm und feucht, Wasser als feucht und kalt, Erde als kalt und trocken. Um eindeutig über dieselben Elemente zu sprechen, verwendete man Symbole.

Im frühen Mittelalter entwickelten Alchemisten eine Art Geheimsprache und Geheimschrift. Sie beschäftigten sich unter anderem mit der Herstellung von Gold aus unedlen Stoffen und benutzten Symbole für Reinstoffe, um Versuchsergebnisse kurz zu protokollieren. Da jeder Alchemist meist eine eigene Formelsprache entwickelte, gab es nur wenige allgemein gültige Symbole. Deshalb enthielten ihre Werke oft eine Erklärung der verwendeten chemischen Symbole.

1787 entwickelten Jean-Henri Hassenfratz und Pierre-Auguste Adet ein System chemischer Zeichensprache, das unter anderem den Aggregatzustand eines Stoffes verdeutlichte. Sie nutzten Zeichen wie Linien, Dreiecke, Kreise und lateinische Großbuchstaben. Damit bereiteten sie den Weg für das spätere chemische Zeichensystem von Jöns Jakob Berzelius.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts vereinfachte John Dalton mit der Entwicklung der Atomhypothese die Schreibweise. Er unterschied erstmals zwischen Elementen und Verbindungen. Für jedes damals bekannte Element führte er ein bestimmtes Kreissymbol ein; Verbindungen beschrieb er durch Aneinanderreihung der passenden Elementsymbole.

1814 führte Jöns Jakob Berzelius die heute gebräuchliche Symbolik ein. Er ersetzte Daltons Symbole durch Anfangsbuchstaben der lateinischen Elementnamen. Wenn mehrere Elemente denselben Anfangsbuchstaben hatten, erhielten sie ein Symbol aus zwei Buchstaben. Außerdem führte Berzelius den Index ein, um die Anzahl einzelner Atome im Molekül anzugeben. So wurde aus der älteren Schreibweise COO die heutige Schreibweise CO_{2}.

Abweichende Namen und Symbole

Viele Elementsymbole stimmen nicht direkt mit dem deutschen Elementnamen überein, weil sie aus lateinischen, griechischen oder anderen Namen gebildet wurden. Beispiele sind Ag für Argentum = Silber, Au für Aurum = Gold, Cu für Cuprum = Kupfer, Fe für Ferrum = Eisen, Hg für Hydrargyrum = Quecksilber, Pb für Plumbum = Blei, Sn für Stannum = Zinn und Sb für Stibium = Antimon.

Weitere Beispiele sind C für Carbon = Kohlenstoff, H für Hydrogenium = Wasserstoff, N für Nitrogenium = Stickstoff und O für Oxygenium = Sauerstoff. Auch Schreibweisen wie Ca = Calcium = Kalzium, Co = Cobalt = Kobalt, Bi = Bismut = Wismut und I = Iod = Jod zeigen, dass das Symbol nicht immer exakt aus dem deutschen Namen folgt.

Spezielle ähnliche Symbole

Neben offiziellen Elementsymbolen gibt es einige ähnliche Symbole für besondere Fälle. D steht für Deuterium und T für Tritium, beides Isotope des Wasserstoffs. Ein Isotop ist eine Variante eines Elements. Ln steht generisch für Lanthanoid, An für Actinoid und M für Metall. Weitere spezielle Symbole sind Ps für Positronium und Mu für Myonium. Für Elemente ohne offiziellen Namen werden dreibuchstabige Symbole verwendet.

In der organischen Chemie sind außerdem Symbole für Gruppen von Atomen üblich, teils als generische Bezeichnungen. Beispiele sind Cp für Cyclopentadien, Me für die Methylgruppe, Ph für die Phenylgruppe und R für eine Seitenkette, auch „Rest“ genannt.