Das Periodensystem der Elemente (PSE) - doc

Das Periodensystem der Elemente (PSE)
Die chemischen Eigenschaften der Elemente werden im Wesentlichen von den Valenz-Elektronen
(= Elektronen der äußersten Schale) bestimmt!
=> Zusammenfassen von Elementen mit der gleichen Anzahl von Valenzelektronen und damit chemisch
ähnlichen Eigenschaften zu Gruppen (= Spalten im PSE).
Beim nebeneinander Anordnen der Hauptgruppen Elemente (im PSE mit schwarzem Hintergrund) nach der
Ordnungszahl (= Kernladungszahl, Anzahl der Protonen) wiederholt sich nach dem Auffüllen der jeweiligen
Schale mit 8 Valenzelektronen (Edelgas) die Besetzung neuer Schalen mit Valenzelektronen periodisch, deshalb
der Name „Achterperiode”, der sich allerdings nur auf die „Hauptgruppenelemente” bezieht.
Die Elemente können nach der Besetzung ihrer Orbitale (= „Unterschalen“) mit Elektronen bezeichnet werden:
s-, p-, d-, f-Elemente
Hauptgruppenelemente sind die s- und p-Elemente.
Nebengruppenelemente sind die d- und f-Elemente.
Atom-Radius
Kürzeste Entfernung, bis zu der sich ein Atom einem anderen nähern kann.
Beob. im PSE:
1 Atomradien der Elemente der 1. Gruppe ist immer relativ groß
Ursache: Besetzen einer neuen Schale
2 Atomradien nehmen innerhalb einer Periode von der ersten bis zur achten Hauptgruppe ab.
Ursache: Zunehmende Kernladung übt stärkere Anziehungskraft auf die Elektronen aus.
3 Atomradien nehmen innerhalb einer Gruppe von „oben” nach „unten” zu.
Ursache: neue Schale
Chemische Rückschlüsse:
Der Atomradius gibt Auskunft über die relative Anziehungskraft auf die Valenzelektronen.
Ionisierungsenergie (EI)
Energie, die aufgewendet werden muss, um das am schwächsten gebundene Elektron ganz aus dem
Anziehungsbereich des Atomkerns zu entfernen.
Die EI gibt Auskunft über die chemische Stabilität der Elemente:
Hohe Ionisierungsenergie: große chemische Stabilität
(z. B. Gold, Platin)
Elektronenaffinität (EEA)
Energie, die frei wird oder aufgewendet werden muss, wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen aufnimmt.
Elektronegativität (Schätzgröße)
Fähigkeit eines Atoms innerhalb einer Verbindung Bindungs-Elektronen anzuziehen. Wichtiger Begriff für das
Bestimmen der sog. „Oxidationszahl” (s. dort).
Metalle der Hauptgruppen-Elemente haben eine relativ geringe, Nichtmetalle eine relativ hohe
Elektronegativität.
Arbeitsblatt Nr.
Dr. Hans Herrmann
Metalle, Halb-Metalle, Nicht-Metalle
Metalle: größter Teil aller Elemente (78 von 104; ca. ¾)
Physikalische Eigenschaften:
metallischer Glanz
hohe elektrische Leitfähigkeit
im festen Zustand Licht undurchlässig
(hohe Wärme Leitfähigkeit)
(plastische Verformbarkeit)
Chemische Eigenschaften:
1. Metalle der Hauptgruppenelemente
Relativ reaktionsfreudig, geben relativ leicht Elektronen ab
2. Metalle der Nebengruppenelemente
Unterschiedliche chemische Eigenschaften
Alle Edelmetalle gehören zu den Nebengruppenelementen
(z. B. Silber, Gold, Platin)
Auffinden der Metalle im PSE:
Von „oben” nach „unten” und von „rechts” nach „links” nimmt der metallische
Charakter zu.
Nichtmetalle
H, He
C, N, O, F, Ne
P, S, Cl, Ar
Br, Kr
I, Xe
Rn
Physikalische Eigenschaften:
Elektrische Isolatoren
Gase, Flüssigkeiten, wachsartige Stoffe
Elemente, die nur relativ schwer Elektronen abgeben
Halbmetalle
B
Si
Ge, As, (Se)
(Sb), Te
(Po), (At)
Physikalische Eigenschaften:
Geringe elektrische Leitfähigkeit,
Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit mit der Temperatur
Chemische Eigenschaften:
uneinheitlich
Wichtige Rolle in der Elektronik:
als Halbleiter
Arbeitsblatt Nr.
Dr. Hans Herrmann