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Das Periodensystem - 2.Version - Referat
1. Einleitung
Das Periodensystem ist ein wichtiges Hilfsmittel in der Chemie, um Eigenschaften von Atomen zuzuordnen.
Im 18. Jahrhundert wurden schon 15 Elemente erforscht. Es waren bis dorthin 12 Metalle und 3 Nichtmetalle bekannt. Im Jahr 1869 entwickelten Lothar Meyer und Dimitrij Iwanowitsch Mendelejew unabhängig voneinander ein Periodensystem. In diesem Periodensystem wurden die Elemente aufgrund physikalischer und chemischer Eigenschaften aufgelistet. Die enge Verflechtung von Periodensystem, Eigenschaften der Elemente und Atombau steht dabei im Vordergrund. Die Periodensysteme von Meyer und Mendelejew ähneln unserem heutigen Periodensystem sehr.
Bis Mitte des 19. Jahrhunderts waren bereits etwa 60 chemische Elemente entdeckt worden heute sind 109 Elemente bekannt.
2. Atomaufbau
Ein Atom ist ein winzig kleines Teilchen das unzerstörbar ist. Es hat einen Atomkern und eine große Hülle. Diese Atomhülle besteht aus Schalen.
Im Atomkern und auf den Schalen sind nochmals kleinste Teilchen. Die Teilchen nennt man Protonen, Neutronen und Elektronen. Ein Atom hat immer gleich viele Elektronen wie Protonen und ist deshalb neutral geladen. Elektronen (e^- ) sind negativ geladene Teilchen und immer auf den äußeren Schalen. Protonen (e^+ ) sind immer positiv geladen und im Atomkern. Neutronen (n), sind wie ihr Name schon sagt neutral also haben sie keine Ladung. Sie sind ebenfalls im Atomkern.
Außer dem Atomkern, indem Protonen (e^+ ) und Neutronen(n) sind, gibt es noch die Schalen bzw. Elektronenschalen. Auf ihnen sind die negativgeladenen Elektronen.
3. Kennzeichnung eines Elementes
Jedes der Elemente im PSE ist in seinem eigenen Kästchen versorgt. Zunächst steht darin die Ordnungszahl. Sie gibt an wie viele Protonen und Elektronen in einem Atom enthalten sind. Zum Beispiel bei Lithium sind es jeweils 3 Protonen und 3 Elektronen.
Dann gibt es noch die Atommasse. Sie wird aus der Summe der Protonen und Neutronen zusammengesetzt. Um heraus zu finden wie viele Neutronen im Atom sind, muss man von der Atommasse die Ordnungszahl abziehen. Bei Lithium wären es dann 4 Neutronen. Also insgesamt 3 Protonen, 3 Elektronen und 4 Neutronen. (Die Atommasse rundet man zum rechnen auf bzw. ab.
4. Aufbau des Periodensystems
Das Periodensystem ist wie eine Art Tabelle, in der die Elemente in Zeilen und Spalten geordnet sind. Die senkrechten Spalten nennt man Gruppen und die waagerechten Zeilen werden Perioden genannt. Die Elemente im Periodensystem sind nachsteigender Kernladungszahl (Ordnungszahl) angeordnet. Die Ordnungszahl gibt die Zahl der Protonen und der Elektronen an.
Die ersten 92 Elemente sind natürlich vorkommende Elemente, alle höheren Elemente entstehen durch kernchemische Reaktionen und sind radioaktiv.
Die Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften werden in einer Gruppe untereinander angeordnet. Dabei gibt es acht Hauptgruppen und acht Nebengruppen.
In den Hauptgruppen haben alle Elemente die gleiche Anzahl an Elektronen auf der äußersten Elektronenschale. Die Anzahl der Außenelektronen entspricht der Hauptgruppennummer. Bei den Hauptgruppen entscheidet die Besetzung der äußersten Schale mit Elektronen darüber, wie reaktionsfreudig das Element ist.
Die erste Hauptgruppe sind die Alkalimetalle. Der Name kommt von dem arabischen Wort „al kali“, das so viel wie Kaliumcarbonat bedeutet. Es sind sehr reaktive Metalle, die leicht mit Wasser reagieren. Außerdem sind sie so weich, dass sie mit einem Messer geschnitten werden können.
In der zweiten Hauptgruppe sind die Erdalkalimetalle, die häufig in der Erdschicht vorkommen. Sie sind härter und weniger reaktionsfreudig als die Alkalimetalle.
Die dritte Hauptgruppe wurde früher als Erdmetalle bezeichnet. Heute wird diese aber als Borgruppe bezeichnet.
Die vierte Hauptgruppe ist die Kohlenstoffgruppe und die fünfte Hauptgruppe wird Stickstoffgruppe genannt.
Die sechste Hauptgruppe wird Sauerstoffgruppe oder auch Chalkogene genannt. Der Begriff Chalkogene stammt aus dem Griechischen und bedeutet Erzbildner.
Halogene sind in der siebten Hauptgruppe. Da sie sieben Außenelektronen besitzen können sie leicht ein Elektron aufnehmen, weshalb sie sehr reaktionsfreudig sind. Halogene werden vor allem zur Desinfektion verwendet. Sie reizen jedoch auch die Augen und Schleimhäute.
Die achte Hauptgruppe sind die Edelgase. Dies sind gasförmige Nichtmetalle, die nicht mit anderen Stoffen reagieren und werden deshalb als edel bezeichnet. Sie verfügen über eine mit acht Elektronen besetzte Außenschale (außer Helium). Dieser Zustand wird als Oktett bezeichnet. Da ein Oktett ein besonders günstiger Zustand ist, streben die Atome an diesen Zustand zu erreichen, in dem sie ihre Außenelektronen abgeben oder welche aufnehmen.
In den Nebengruppen haben die Elemente dieselbe Zahl der Außenelektronen, da innerhalb einer Periode von links nach rechts weiterinnen liegende Elektronenschalen aufgefüllt werden. Alle Elemente der Nebengruppen sind Metalle und besitzen meist zwei Außenelektronen.
In den Hauptgruppen werden innerhalb einer Periode die äußeren Elektronenschalen von links nach rechts mit Elektronen aufgefüllt.
Neben den Spalten, die die Gruppen darstellen gibt es auch Zeilen, die Perioden genannt werden, da sich die ähnlichen Eigenschaften in jeder Zeile wiederholen. Alle Elemente einer Periode haben die gleiche Anzahl an Elektronenschalen.
Die Schalen werden mit den Buchstaben K, L, M, N, O, P und Q bezeichnet. Die Gruppen die rot markiert sind, sind die Nebengruppen. Die grünmarkierten Gruppen sind die Hauptgruppen.
5. Gesetzmäßigkeiten im Periodensystem
Innerhalb einer Hauptgruppe nehmen die metallischen Eigenschaften von oben nach unten zu und innerhalb einer Periode von links nach rechts ab. Die Halbmetalle bilden einen Übergang, da sie sowohl metallische als auch nichtmetallische Eigenschaften haben.
Typische metallische Eigenschaften sind, dass sie elektrischen Strom leiten, eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen und leicht verformbar sind. Metalle neigen dazu, seine Außenelektronen abzugeben um die Edelgaskonfiguration der nächstniedrigeren Schale zu erreichen. Da sie Elektronen, die negativ geladen sind, abgegeben haben, sind sie nun elektropositive Elemente.
Nichtmetalle leiten dagegen den Strom gar nicht oder nur sehr schlecht. Außerdem sind sie in der Regel spröde. Nichtmetalle sind bestrebt die nächst höhere Edelgaskonfiguration einzunehmen und können deshalb Elektronen aufnehmen. Da sie nun Elektronen aufgenommen haben sind sie negative Ionen.
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