Die Felskruste besteht zu 75% aus kieselsaurer Tonerde (Ton); daneben enthält sie 6% Sauerstoffverbindungen des Eisens, 4,5% Magnesia, 5% Kalk, 3,5% Natron, 2,7% Kali und überdies Spuren der übrigen Elemente.
Nun wollen wir uns den chemischen Elementen unserer Erde zuwenden. Obwohl jedes Element seine Eigenheiten, seinen eigenen, ausgesprochenen Charakter hat, gibt es dennoch Beziehungen und Verwandtschaften unter den Elementen, so daß sie in eine Anzahl von Gruppen geteilt werden können. Die Elemente einer Gruppe gehen nicht nur ähnliche Verbindungen ein, sondern zeigen auch eine stufenweise Änderung der Eigenschaften. Diese „Verwandtschaft“ hat eine sehr wichtige Verallgemeinerung ermöglicht – das sogenannte periodische Gesetz oder vielmehr die periodische Gruppierung der Elemente. Im Lichte dieser Gruppierung angeschaut, wird die Beziehung der Elemente untereinander in interessanter Weise offenbar.
Wenn man nämlich die Elemente nach ihrem „Atomgewichte“ ordnet, so wird sofort eine bedeutsame Gesetzmäßigkeit klar, wie die nebenstehende [Tabelle] zeigt.
Diese Tabelle ist entstanden, indem man die chemischen Elemente, vom leichtesten beginnend und beim schwersten endend, in eine Reihe schrieb, dann, sobald ein ähnliches, verwandtes Element erreicht war, abteilte und die so erhaltenen Abteilungen vertikal untereinander verzeichnete. Und da wurde es offenbar, daß die Glieder einer und derselben vertikalen Reihe nahe miteinander verwandt sind, indem sie sich in den meisten Beziehungen ganz ähnlich verhalten, ganz ähnliche Verbindungen eingehen, und auch, was Löslichkeit und Unlöslichkeit anlangt, keine großen Unterschiede zeigen. Hingegen nimmt man, wenn man in einer horizontalen Reihe vorwärts schreitet, eine stufenweise Änderung in den wesentlichen Eigenschaften wahr. Daraus folgt zunächst, daß die Eigenschaften der Elemente von ihren Atomgewichten abhängig sind.
| Reihen | Gruppe 0 | Gruppe 1 | Gruppe 2 | Gruppe 3 | Gruppe 4 | Gruppe 5 | Gruppe 6 | Gruppe 7 | Gruppe 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | — | Wasserstoff 1 | — | — | — | — | — | — | — |
| 02 | Helium 4 | Lithium 7 | Gluzinium 9.1 | Bor 11 | Kohlenstoff 12 | Stickstoff 14 | Sauerstoff 16 | Fluor 19 | — |
| 03 | Neon 20 | Natrium 23 | Magnesium 24.4 | Aluminium 27.1 | Silizium 28.4 | Phosphor 31 | Schwefel 32 | Chlor 35.45 | — |
| 04 | Argon 39.9 | Kalium 39.1 | Kalzium 40.1 | Skandium 44.1 | Titan 48.1 | Vanadium 51.2 | Chrom 52.1 | Mangan 55 | Eisen 55.9 Nickel 58.7 Kobalt 59 |
| 05 | — | Kupfer 63.6 | Zink 65.4 | Gallium 70 | Germanium 72.5 | Arsen 75 | Selen 79.2 | Brom 79.95 | — |
| 06 | Krypton 81.8 | Rubidium 85.5 | Strontium 87.6 | Ytterbium 89 | Zirkon 90.6 | Kolumbium 94 | Molybdän 96 | — | Ruthenium 101.7 Rhodium 103 Palladium 106.5 |
| 07 | — | Silber 107.93 | Kadmium 112.4 | Indium 115 | Zinn 119 | Antimon 120.2 | Tellurium 127.6 | Jod 126.97 | — |
| 08 | Xenon 128 | Zäsium 132.9 | Baryum 137.4 | Lanthan 138.9 | Zer 140.25 | — | — | — | — |
| 09 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 10 | — | — | — | — | — | Tantal 181 | Wolfram 184 | — | Osmium 191 Iridium 193 Platin 194.8 |
| 11 | — | Gold 197 | Quecksilber 200 | Thallium 204.1 | Blei 206.9 | Wismuth 208 | — | — | — |
| 12 | — | — | Radium 225 | — | Thorium 235.5 | Uran 238.5 | — | — | — |
Hier und da bemerken wir auf der Tafel leere Stellen, die offenbar bisher unbekannten Elementen angehören. Als Mendelejeff dieses periodische Gesetz entdeckte, prophezeite er genau die Eigenschaften dreier fehlender Elemente, die auch tatsächlich späterhin entdeckt wurden und deren Eigenschaften vollkommen der Vorhersage Mendelejeffs entsprachen; es waren Skandium, Gallium und Germanium. Mendelejeff sagte nicht nur das Atomgewicht und spezifische Gewicht dieser Elemente voraus, sondern auch die Art ihrer Verbindungen. Ein solches Vorhersagenkönnen ist ein trefflicher Prüfstein für den Wert einer neuen Theorie und hat sich in diesem Falle gut bewährt. – Auch Radium, das jüngste der Elemente, finden wir richtig unter dem ihm verwandten Baryum eingereiht.
Wenn wir die Tafel vom Standpunkt des geologischen Chemikers, des Geochemikers, ansehen, so bemerken wir, daß die Elemente einer und derselben senkrechten Reihe gewöhnlich miteinander in der Natur vorkommen. Wohl deshalb, weil sie ähnliche Verbindungen bilden, also sich unter ähnlichen Umständen ablagern. So findet man z. B. Rubidium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin gewöhnlich beisammen. Schwefel ist in der Regel mit Selen verunreinigt. Zinkerze enthalten fast immer etwas Cadmium. Chlor, Brom und Jod sind mehr oder weniger miteinander vermischt anzutreffen.
Im allgemeinen kann man sagen, daß die Elemente mit niedrigem Atomgewicht am weitesten verbreitet sind. Was z. B. Gruppe 1, 4 und 7 anlangt, so bemerken wir, daß die Häufigkeit des Vorkommens vom ersten zum zweiten Element wächst, und dann bis zum Ende der Reihe abnimmt. So ist Lithium in ganz kleinen Mengen weit verbreitet, Natrium in reichlichen Mengen vorhanden, während Kalium dem Natrium und Rubidium dem Kalium an Menge bedeutend nachsteht. Ganz ebenso verhalten sich die Gruppen 4 und 7. In Gruppe 6 ist Sauerstoff, das erste Element, das häufigste, während nach abwärts eine stetige Abnahme der vorkommenden Menge festzustellen ist. Doch fehlt es auch nicht an Ausnahmen: so ist in Gruppe 2 Strontium weniger häufig als Baryum, ein Widerspruch, der wohl mit unserem zunehmenden Wissen seine Aufklärung finden wird.
Bei der Besprechung der chemischen Verhältnisse der Erde sind wohl auch einige Worte über den Ursprung unserer Atmosphäre gerechtfertigt, wiewohl man hierin zu einem endgültig abschließenden Urteil noch nicht gekommen ist, sondern sich ihm erst allmählich nähert. Einige Geologen schließen aus dem Vorhandensein unserer gegenwärtigen Kohlenlagerstätten und der großen Mengen von Kalkstein – der als kohlensaurer Kalk 12% Kohlenstoff enthält – in der Erdrinde, daß in früheren geologischen Weltaltern die Atmosphäre reicher an Kohlensäure war als heute, und daß – da eine kohlensäurereichere Atmosphäre mehr Sonnenwärme aufnimmt und Kohlensäure das atmosphärische Nahrungsmittel der Pflanzen ist – dies der Grund sei für die gewaltige Flora früherer Zeiträume. Dagegen ist aber einzuwenden, daß luftatmende Tiere in einer kohlensäurereichen Atmosphäre nicht leben können. – Wohl ist es gewiß, daß der Kohlenstoff des Kalksteins einst zum größten Teile in der Atmosphäre enthalten war, aber war dies jemals zu einer und derselben Zeit der Fall?