Periodensysteme
Das Periodensystem der Elemente (kurz: PSE) ordnet alle Elemente nach steigender Protonenzahl. Die chemisch ähnlichen Elemente werden zu einer Elementfamilie zu einer Gruppe (von oben nach unten im PSE) angeordnet.
Die Anordnung der chemischen Elemente in tabellarische Form geht auf Meyer und Mendelejew zurück, die gegen Ende des 19. Jhd. die chemischen Elemente ordneten. Bereits zu dieser Zeit war eine Vielzahl an chemischen Elementen bekannt, so dass diese geordnet werden mussten. Dabei gibt/gab es zwei Möglichkeiten, chemische Elemente zu ordnen: Nach ihrer Atommasse und nach der Reaktivität (zu sogenannten Elementfamilien). Genau nach diesem Prinzip gingen Meyer und Mendelejew (unabhängig voneinander) vor, um die Elemente zu den heute bekannten Periodensystem zu ordnen. Der erste Ordnungsgedanke war, die Elemente nach steigender Masse zu ordnen. Heute können wir mit Hilfe der Atommodelle ableiten, dass die Atommasse proportional zur Zahl der Protonen im Atomkern ist. Daher werden im Periodensystem die Elemente nicht nur nach steigender Atommasse geordnet, sondern auch nach steigender Protonenzahl im Kern. Diese Protonenzahl entspricht der heutigen Ordnungszahl im Periodensystem, d.h. beispielsweise ein Element an 20. Stelle im Periodensystem hat 20 Protonen im Atomkern. Das Periodensystem ist also von links nach rechts (der sogenannten Periode) nach steigender Atommasse bzw. Anzahl der Protonen im Atomkern geordnet.
Nicht nur Meyer und Mendelejew untersuchten chemische Elemente nach ihrer Masse, sondern nach ihrem Reaktionsverhalten. Ziel der Chemie (wie wir es aus dem Kapitel “Stoffe im Alltag” kennen) war und ist schon immer, das Reaktionsverhalten und die Eigenschaften von Stoffen zu ordnen bzw. vorherzusagen. So stellte man fest, dass (zumindest bei den ersten 16 Elementen) sich in einem bestimmten Abstand im Periodensystem das chemische Reaktionsverhalten der Elemente ähnelt. So sind beispielsweise Lithium und Kalium in ihren Eigenschaften und dem Reaktionsverhalten sehr ähnlich. In diesem Zusammenhang stellte man fest, dass zwischen zwei Elementen mit ähnlichen Eigenschaften, jeweils sieben andere Elemente lagen. Diese Tatsache und die Gruppierung von Elementen mit ähnliche Eigenschaften ist das zweite Ordnungskriterium im Periodensystem. Die ähnlichen Eigenschaften führten zu der Gruppierung von ähnlichen Elemente zu einer Elementfamilie (von oben nach unten im Periodensystem angeordnet).
Jedes Element wird im Periodensystem durch das Elementsymbol wiedergeben.Oft stammen die Elementsymbole nicht aus dem Deutschen, sondern lassen sich auf lateinische oder griechische Bezeichnungen zurückführen. Auch wenn es inzwischen eine Vielzahl von unterschiedlichen Periodensystemen gibt (Kurzversion oder Vollversion), hat jedes Periodensystem folgende Ordnungsmerkmale
Mit Hilfe des Periodensystems lassen sich direkt chemische Gesetzmäßigkeiten (z.B. Bindigkeit) und Eigenschaften (z.B. Reaktionsverhalten) ablesen. So lasen sich auf viele Trends aus dem Periodensystem ablesen (z.B. Metall / Nichtmetall Zuordnung). Siehe dazu auch die folgenden Kapitel zu Thema “Periodensystem”.
Das Periodensystem enthält bislang 118 verschiedene wissenschaftlich bestätigte Elemente.
Die Elemente im Periodensystem sind nach der Anzahl ihrer Protonen und in absteigender Reihenfolge ihrer Atommasse organisiert.
In der Chemie sind Perioden die horizontalen Reihen und Gruppen die vertikalen Spalten im Periodensystem.
Die Periode eines Elements im Periodensystem gibt die Zahl der Elektronenschalen an, die das Atom des Elements enthält.
Die Gruppierung eines Elements im Periodensystem gibt die Zahl der Valenzelektronen an, die in der äußersten Elektronenschale des Atoms liegen.
Übergangsmetalle sind Elemente, deren Atome in ihrer äußersten Schale eine unvollständige d- oder f-Orbital haben.
Halogene sind Elemente der Gruppe 17 im Periodensystem. Sie haben sieben Valenzelektronen.
Die Oktettregel ist eine chemische Regel, die besagt, dass Atome einer Verbindung dazu neigen, acht Elektronen in ihrer äußersten Elektronenschale zu haben.
Isotope sind Varianten eines bestimmten chemischen Elements, die sich in der Anzahl der Neutronen unterscheiden.
Edelgase sind chemische Elemente der Gruppe 18 im Periodensystem. Sie sind bekannt für ihre geringe Reaktivität, da sie bereits ein vollständiges Elektronenoktett auf ihrer äußersten Elektronenschale haben.