Das Periodensystem und dessen Aufbauprinzip

Die Geschichte des Periodensystems und dessen Aufbauprinzip
1829 fasste Döbereiner zum ersten Mal mehrere Elemente ähnlicher Eigenschaften und
gleichmäßiger Massenzunahme je zu Dreiergruppen (Triaden) zusammen und legte so einen
Grundstein für eine Ordnung der Elemente (z.B. Ca (40,08)-Sr (87,62)-Ba (137,33)).
1869 stellten Meyer und Mendelejew unabhängig voneinander die Vorversion des heute
bekannten PSE auf. Grundlage war zunächst die Reihenfolge nach steigender Atommasse.
Außerdem entstanden die uns bekannten Hauptgruppen, durch Erkenntnis einer periodischen
Wiederholung ähnlicher chemischer Eigenschaften der Elemente und Untereinanderstellen
der auf diese Weise zusammenpassenden Elemente. Mit diesem Raster konnten Eigenschaften
noch unbekannter Elemente sehr genau vorhergesagt werden.
Heute ist die Reihenfolge der Elemente bestimmt durch ihre Ordnungszahl (= Protonenzahl =
Elektronenzahl), was zu einigen wenigen Vertauschungen führte (z.B. Ar/K, Co/Ni, Te/I).
Man nennt die Vertauschungen Inversionen, sie resultieren aus dem prozentualen Anteil von
Isotopen. Das Periodensystem ist in Hauptgruppen und Nebengruppen eingeteilt.
Horizontal verlaufen die Perioden (Zeilen des PSE).
„Periodisch“ ist auch weiterhin ein wichtiger Schlüsselbegriff zum Verständnis des
Aufbauprinzips, denn die Ähnlichkeit der chemischen Eigenschaften ist nicht etwa zufällig,
sondern wird bestimmt durch die Anzahl der Elektronen der äußersten Schale
(Valenzelektronen). Die Elemente einer Hauptgruppe weisen die gleiche Elektronenkonfiguration ihrer äußersten Schale auf.
In den Hauptgruppen werden die s-und p-Orbitale der Atome aufgefüllt. Zum Beispiel haben
alle Alkalimetalle eine s1-Konfiguration und alle Halogene eine s2p5- Konfiguration, jedoch
verschiedener Schalen/ Hauptquantenzahlen.
Alkalimetalle zum Beispiel ähneln sich in ihrem Aussehen, ihrer hohen Reaktivität, einem
relativ niedrigem Schmelzpunkt und der besonders charakteristischen Flammenfärbung.
Außerdem haben sie in Verbindungen fast immer die Oxidationszahl +I durch die leichte
Abgabe des einen Valenzelektrons.
Bei Nebengruppenelementen werden die s sowie die d-Schalen mit der nächst-niedigeren
Hauptquantenzahl (nicht immer regelmäßig) besetzt.
Insgesamt gibt es 18 Elementgruppen (Spalten des PSE), deren Bezeichnung von der IUPAC
(International Union of Pure and Applied Chemistry) folgendermaßen festgesetzt wurde:
1., 2. und 13.-18. sind die Hauptgruppen
Namen der Hauptgruppen:
1.Alkalimetalle
2.Erdalkalimetalle
13.Bor – Aluminium – Gruppe (auch Triele genannt)
14.Kohlenstoff – Silicium – Gruppe (auch Tetrele genannt)
15.Stickstoff – Phosphor – Gruppe (auch Pnikogene oder Pentele genannt)
16.Chalkogene
17.Halogene
18.Edelgase
Die Gruppen 3-12 werden als Nebengruppen (enthalten sogenannte Übergangselemente)
bezeichnet. Die Nebengruppen werden jeweils durch den Namen des ersten Vertreters der
Gruppe benannt (z.B. Kupfergruppe), außerdem enthalten sie die Lanthanoide (Lanthan + 14
folgende Elemente) und die Actinoide (Actinium +14 folgende Elemente).
Zusatz: In den Hauptgruppen nimmt der Metallcharakter (wie auch Atomradius) von oben
nach unten zu, in den Perioden von links nach rechts ab (typisches Metall: Cs, typisches
Nichtmetall: F).
Fragen:
1. Nennen Sie die drei Hauptbegründer des PSE und ordnen Sie ein Jhdt. zu! Was war jeweils
das Ordnungsprinzip?
2. Nennen sie einige Eigenschaften, bei denen sich Elemente gleicher Hauptgruppe ähneln
können!
Literatur
• Riedel, Erwin und Janiak, Christoph (2002): Anorganische Chemie, 5.Auflage, Berlin
• DUDEN, Schülerduden Chemie (2004), Mannheim
• Kuballa, Manfred und Kranz, Joachim (2005); Chemie, Pocket Teacher ABI, 4.
Auflage, Berlin