Das Periodensystem Die Frage nach den Bausteinen von Stoffen

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Das Periodensystem
Die Frage nach den Bausteinen von Stoffen war sozusagen der Auslöser für die
Erforschung der chemischen Elemente. Jedoch nahm die Suche nach Elementen erst im 19.
Jhd. ihren Anfang und die Zahl der bekannten Elemente stieg. Den Chemikern Mendelejew
und Meyer gelang es, unabhängig voneinander, im Jahre 1868/69 ein System zu
entwickeln, welches die Elemente in Perioden gliedert, sodass Elemente, die im
Periodensystem übereinander stehen, ähnliche Eigenschaften aufweisen und in Gruppen
angeordnet werden können.
Eine sinnvolle Anordnung war wegen der guten Kenntnisse der Eigenschaften der Elemente
möglich, jedoch mussten somit auch Lücken gelassen werden für noch nicht bekannte
Elemente. Mit Hilfe der Ähnlichkeiten der Eigenschaften und ihrer strukturierten
Veränderung (die Atommasse war ausschlaggebend) konnten die unbekannten Elemente
verblüffend genau beschrieben werden. 1913 wurde klar, dass die Kernladungszahl (Anzahl
Protonen) der entscheidende Faktor für die Ordnung der Elemente war.
Das Periodensystem beinhaltet 7 Perioden, welche horizontal geordnet sind und
insgesamt 18 Gruppen, welche in 8 Hauptgruppen und 8 Nebengruppen aufgeteilt sind. Alle
Nebengruppenelemente sind Metalle.
Das Periodensystem als Atombau-Auskunft
Das Besondere am Periodensystem ist, dass man an der Stellung eines Elements im
Periodensystem deren Atombau ablesen kann. Die Unterteilung in Perioden und Gruppen
erfolgt nach der Bestückung mit Elektronen in den verschiedenen Schalen des Atoms. Mit
jeder weiteren Periode nimmt die Zahl der mit Elektronen ausgestatteten Schale eines
Atoms zu. Die Besetzung der verschieden Schalen mit Elektronen ist aber begrenzt.
Die erste Schale (K-Schale), dem Atomkern am nächsten, kann 2 Elektronen aufnehmen,
die zweite Schale (L-Schale) 8 Elektronen, die dritte Schale (M-Schale) 8 Elektronen, die
vierte Schale (N-Schale) 18 Elektronen usw. bis zur siebten Schale (Q-Schale), welche 32
Elektronen aufnehmen kann.
Die sich ändernde Elektronenanzahl der Perioden hängt mit den unterschiedlichen
Energiezuständen der Elektronen in denselben Schalen zusammen. Womöglich auf die
grösser werdende Entfernung der Schalen vom Kern zurückzuführen.
Bei den Nebengruppenelementen werden, bevor sie die äussersten Schalen fertig mit
Elektronen besetzt haben, die Inneren besetzt.
Das Periodensystem zeigt uns die Verteilung der Elektronen.
Aussenelektronen und ihre Bedeutung
In einer Hauptgruppe sich befindende Elemente haben zudem die gleiche Anzahl
Elektronen in der äussersten Schale ihrer Atome. Die ähnlichen chemischen Eigenschaften
der Elemente der gleichen Gruppe stehen somit in Zusammenhang mit der Anzahl der
Aussenelektronen. Diese Anzahl beträgt nie mehr als acht und steht für die
Hauptgruppennummer.
Die Anzahl Aussenelektronen ist wichtig, da an ihr zahlenmässig die Ladung des
Atomrumpfs abgelesen werden kann.
Atom = Atomrumpf + Aussenelektronen
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Atomrumpf = Atomkern + alle Elektronen, ohne Aussenelektronen
Anzahl Aussenelektronen = Ladung Atomrumpf (immer positiv)
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