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- Einführung in die Zusammenhänge im Periodensystem
- Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip
Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip
Das Periodensystem der Elemente ist eine übersichtliche Darstellung aller chemischen Elemente. Es ordnet sie nicht nur nach aufsteigender Ordnungszahl, sondern auch in Perioden und Gruppen. Erfahre mehr über die Entwicklung des PSE und wie man wichtige Eigenschaften der Elemente ablesen kann. Interessiert? All das und noch viel mehr findest du im folgenden Text!
- Periodensystem der Elemente
- Periodensystem – Aufbau
- Periodensystem – die Ordnungszahlen der Elemente
- Verteilung der Elektronen
- Zusätzliche Informationen im PSE
- Gruppen und Perioden
- Ausblick – das lernst du nach Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip
- Zusammenfassung des Periodensystems der Elemente
- Häufig gestellte Fragen zum Thema Periodensystem
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Grundlagen zum Thema Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip
Periodensystem der Elemente
Im Periodensystem der Elemente sind alle bekannten chemischen Elemente verzeichnet.
Das Periodensystem der Elemente (kurz: PSE) enthält alle $118$ bekannten chemischen Elemente und ist nach bestimmten Ordnungsprinzipien gegliedert. Die Elemente sind nicht nur nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert, sondern auch in Perioden und Gruppen eingeteilt.
Sicher kennst du bereits viele Elemente wie
Die Entwicklung des Periodensystems der Elemente
Die Entwicklung des uns bekannten Periodensystems der Elemente (PSE) geschah im Jahr $1869$ fast zeitgleich durch Mendelejew in Russland und Meyer in Deutschland.
Sowohl Mendelejew als auch Meyer ordneten die Elemente nach ihrer Atommasse und nach chemischer Ähnlichkeit an. Mit der Theorie hinter der Tabellierung konnte sogar die Existenz von noch nicht entdeckten Elementen vorausgesagt und ihnen ein Platz im PSE zugewiesen werden.
Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des PSE waren in der Tat noch $30\,\%$ der heutigen Elemente unbekannt, darunter beispielsweise die Edelgase mit ihren speziellen Eigenschaften.
Schauen wir uns im Folgenden den Aufbau des Periodensystems genauer an und ergründen, welchen Ordnungsprinzipien das Periodensystem folgt. Dabei wirst du lernen, wie die Eigenschaften der Elemente aus ihrer Position im Periodensystem abgeleitet werden können.
Periodensystem – Aufbau
Wie sind die Elemente im Periodensystem eingeteilt? Es gibt verschiedene Zusammenhänge, die wir uns im Folgenden ansehen wollen. Schauen wir uns einmal den groben Aufbau des Periodensystems an:
Senkrecht ist das PSE in Hauptgruppen und Nebengruppen aufgeteilt – das sind die Spalten. In waagerechter Anordnung finden wir die Perioden – das sind die Zeilen des PSE.
Aber ist dir schon einmal aufgefallen, nach welchem Ordnungsprinzip die Elemente angeordnet sind? Richtig, alle Elemente sind nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert. So ergibt sich folgende Nummerierung:
$\text{I\,A}$ bis $\text{VIII\,A}$ sind die Hauptgruppen. $\text{I\,B}$ bis $\text{VIII\,B}$ sind die Nebengruppen. Insgesamt gibt es $18$ Gruppen, also Spalten.
Die sieben Perioden, also die Zeilen, sind von oben nach unten mit den Zahlen $1$ bis $7$ nummeriert. Von links nach rechts und von oben nach unten läuft die Ordnungszahl durch, nach der die Reihenfolge der Elemente (also der einzelnen Felder) festgelegt ist.
Periodensystem – die Ordnungszahlen der Elemente
Wie der Name Periodensystem bereits sagt, sind die Elemente Perioden angeordnet. Dies sind die horizontalen Zeilen. Außerdem besteht noch die Einordnung in Gruppen. Dies sind die vertikalen Spalten. Die Gruppen werden eingeteilt in Hauptgruppen und Nebengruppen des Periodensystems.
Die Reihenfolge der Elemente (also der einzelnen Felder) folgt der Ordnungszahl. Die Ordnungszahl (oder Kernladungszahl) gibt die Anzahl der Elektronen und der Protonen eines Atoms des jeweiligen Elements an. Aufeinanderfolgende Elemente unterscheiden sich demnach jeweils um genau ein Proton und ein Elektron.
Schauen wir uns dazu ein Beispiel an:
Die Einteilung in Perioden lässt sich durch das Bohr´sche Atommodell erklären. Nach dieser Anschauung bewegen sich die Elektronen in kreisförmigen Bahnen um den Atomkern – das sind die Elektronenschalen. Die Atome der beiden Elemente der ersten Periode,
Das Periodensystem der Elemente kann außerdem noch in Metalle und Nichtmetalle eingeteilt werden. Die Metalle stehen auf der linken Seite und die Nichtmetalle auf der rechten. In der Mitte gibt es eine Diagonale, die diese beiden trennt. Entlang dieser sind die Halbmetalle zu finden. Dazu gehören
Die Ordnungszahl ist in den Feldern des PSE in der Regel links oben zu finden, wie in unserem Beispiel in der folgenden Abbildung die $6$ für das Element
Wusstest du schon?
Jedes chemische Element im Periodensystem hat ein eigenes Elementsymbol, das aus ein oder zwei Buchstaben besteht. Diese Bezeichnungen stammen oft aus dem Lateinischen.
Zum Beispiel ist das Elementsymbol für Blei $\ce{Pb}$, was vom lateinischen plumbum kommt. Die Römer der Antike benutzten Bleirohre für ihre Wasserleitungen – davon leitet sich auch das englische Wort plumber für „Klempner“ ab.
Verteilung der Elektronen
Mit der Ordnungszahl nimmt auch die Anzahl der Elektronen von Element zu Element zu. Da Zeile für Zeile, also mit jeder Periode, eine neue Schale hinzukommt, ergibt sich folgende Verteilung der Elektronen:
- Die Atome der Elemente der $1.$ Periode haben nur eine Schale (die $\text{K}$-Schale). In dieser können maximal zwei Elektronen enthalten sein. Demnach hat ein Atom des Edelgases
Helium $\left(\ce{He} \right)$ zwei (Außen-)Elektronen. - In der $2.$ Periode kommt die $\text{L}$-Schale hinzu. Diese kann maximal acht Elektronen enthalten. Demnach hat ein Atom des Edelgases
Neon $\left(\ce{Ne} \right)$ acht Außenelektronen. - In der $3.$ Periode kommt die $\text{M}$-Schale hinzu. Diese kann maximal achtzehn Elektronen enthalten. Allerdings ist sie bei den Elementen der Hauptgruppen mit maximal acht Elektronen befüllt. Demnach hat auch ein Atom des Edelgases
Argon $\left(\ce{Ne} \right)$ acht Außenelektronen. - Mit den folgenden Perioden steigt auch die Anzahl der Schalen. Diese können wiederum immer mehr und mehr Elektronen enthalten. Allerdings gilt weiterhin, dass eine Schale maximal acht Elektronen enthält, wenn es sich um die jeweils äußerste Schale eines Elements bzw. Atoms handelt.
Zusätzliche Informationen im PSE
Generell lassen sich folgende Eigenschaften der chemischen Elemente anhand der Position im PSE abschätzen:
- Die Atommasse nimmt von oben nach unten und von links nach rechts zu.
- Der Atomradius nimmt von oben nach unten zu, aber von links nach rechts ab.
- Die Elektronegativität nimmt von oben nach unten ab, aber von links nach rechts zu.
- Die Ionisierungsenergie nimmt ebenfalls von oben nach unten ab und von links nach rechts zu.
- Der Metallcharakter der Elemente nimmt von oben nach unten zu und von links nach rechts ab.
Das Element mit der Ordnungszahl $82$,
Fehleralarm
Der Aggregatzustand der Elemente des Periodensystems ist nicht festgelegt. Die Elemente können je nach äußeren Bedingungen verschiedene Aggregatzustände annehmen.
Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor und Chlor sind neben den Edelgasen die Elemente, die bei Raumtemperatur und Normaldruck gasförmig vorliegen.
Brom und Quecksilber sind die beiden einzigen Elemente, die bei gleichen Bedingungen flüssig sind.
Alle anderen Elemente sind unter Normalbedingungen fest.
Gruppen und Perioden
Neben den Ordnungszahlen sind alle Elemente außerdem in Perioden und Gruppen eingeteilt. In der obenstehenden Abbildung hast du gesehen, dass es $7$ waagerechte Zeilen, die Perioden, und $18$ senkrechte Spalten, die Gruppen, gibt. Hier wird weiterhin zwischen den acht Hauptgruppen und den zehn Nebengruppen unterschieden. Die erste und die zweite Gruppe des Periodensystems sind Hauptgruppen. Dann folgen die zehn Nebengruppen und dann kommen die restlichen sechs Hauptgruppen.
Periodensystem – Hauptgruppen
Das Periodensystem der Elemente ist in Gruppen unterteilt. Dazu gehören die acht Hauptgruppen (HG). Es ist üblich, diese mit den römischen Ziffern $\text{I}$, $\text{II}$, $\text{III}$, $\text{IV}$, $\text{V}$, $\text{VI}$, $\text{VII}$ und $\text{VIII}$ zu beschriften. Die Elemente einer Hauptgruppe ähneln sich meist stark in ihren Eigenschaften.
Die Hauptgruppennummer entspricht immer der Anzahl der Außenelektronen, die auch Valenzelektronen genannt werden. Die Atome der Elemente der $\text{I.}$ Hauptgruppe haben jeweils ein Außenelektron, die Elemente der $\text{II.}$ Hauptgruppe jeweils zwei, usw.
Die Atome der Elemente der $\text{VIII.}$ Hauptgruppe haben jeweils acht Außenelektronen und somit eine voll besetzte Außenschale – entsprechend der Edelgaskonfiguration. Die Ausnahme in dieser Gruppe bildet
Die Elemente der $\text{VIII.}$ Hauptgruppe sind unter Normalbedingungen durchweg gasförmig und sehr reaktionsträge. Damit kommen wir schon zum nächsten Punkt: Durch die gleiche Anzahl an Außenelektronen lassen sich oft ähnliche Eigenschaften oder ein ähnliches Reaktionsverhalten der Elemente einer Hauptgruppe ableiten, wobei es natürlich auch Ausnahmen gibt.
Im Folgenden sehen wir uns einige Beispiele an für Hauptgruppenelemente, die ähnliche Eigenschaften aufweisen.
Beispiel Alkalimetalle: Die Verwandtschaft der Elemente ist bei der ersten Hauptgruppe, den Alkalimetallen, besonders gut zu erkennen. Bis auf
Beispiel Halogene: Die Elemente der $\text{VII.}$ Hauptgruppe sind die sogenannten Halogene. Das sind sehr reaktionsfreudige Nichtmetalle. Ein Beispiel ist
Hauptgruppenbezeichnung: Wegen der ähnlichen Eigenschaften innerhalb einer Hauptgruppe werden diese manchmal unter eigenen Namen zusammengefasst. Die geläufigsten Namen sind:
- 1. Hauptgruppe $\left(\text{I} \right)$: Alkalimetalle. Das sind reaktionsfreudige Metalle, die einfach positiv geladene Ionen bilden.
- 2. Hauptgruppe $\left(\text{II} \right)$: Erdalkalimetalle. Auch das sind reaktionsfreudige Metalle. Sie bilden zweifach positiv geladene Ionen. Du kannst hier sehen, dass die Nummer der Hauptgruppe Auskunft über die Anzahl der Außenelektronen der Elemente gibt.
- 3. Hauptgruppe $\left(\text{III} \right)$: Borgruppe (veraltet: Erdmetalle). Sie wird manchmal auch Erd-Gruppe genannt. Außer Bor beinhaltet sie nur Metalle, die dreifach positiv geladene Ionen bilden.
- 4. Hauptgruppe $\left(\text{IV} \right)$: Kohlenstoffgruppe. Diese Gruppe ist aufgrund des Kohlenstoffs überaus wichtig für die organische Chemie.
- 5. Hauptgruppe $\left(\text{V} \right)$: Stickstoffgruppe. Ab dieser Gruppe herrschen die Nichtmetalle vor. Eine Elektronenaufnahme bringt hier eine bessere Stabilisierung als die Elektronenabgabe. Aus diesem Grund bilden diese Elemente Moleküle und negative Ionen.
- 6. Hauptgruppe $\left(\text{VI} \right)$: Chalkogene (Erzbildner). Zu ihnen gehören die wichtigen Elemente Sauerstoff und Schwefel.
- 7. Hauptgruppe $\left(\text{VII} \right)$: Halogene (Salzbildner). Diese Elemente bilden einfach negativ geladene Ionen, die sogenannten Halogenide. Zu Ihnen zählen Fluor, Chlor, Brom, Iod und Astat.
- 8. Hauptgruppe $\left(\text{VIII} \right)$: Edelgase. Das sind sehr stabile, einatomige Gase. Die Atome dieser Gase haben die sogenannte Edelgaskonfiguration, d. h. sie besitzen eine vollbesetzte äußere Elektronenschale. Alle Elemente des Periodensystems streben nach dieser Elektronenkonfiguration, da dieser Zustand einen besonders energiearmen und damit stabilen Zustand darstellt. Aus diesem Grund bilden die anderen Elemente Ionen und Moleküle.
In der folgenden Abbildung sind die acht Hauptgruppen des Periodensystems noch einmal vereinfacht dargestellt.
Hauptgruppen auswendig lernen
Manchmal wird von Schülerinnen und Schülern verlangt, einzelne Gruppen oder sogar alle Elemente des Periodensystems auswendig zu lernen. Für den Fall, dass du zu diesen Unglücklichen gehörst, haben wir hier einige Merksätze, mit denen du die Elementbezeichnungen der Reihe nach auswendig lernen kannst.
Der erste Block mit Merksätzen gibt die Reihenfolge entsprechend der Ordnungszahl wieder, sortiert nach Perioden (beginnend mit der zweiten Periode). Die fett gesetzten Buchstaben weisen jeweils auf die Elementsymbole hin.
- Liebe Berta, Bitte Come Nie Ohne Frische Nelken!
- Natürlich Mögen Alle Sizilianer Paprika-Sorten Clever Angerichtet.
- Kein Cacadu Gafft Gerne Aus Seinem Brut-Kräfig.
- Robert Schrie In Schnellen Silben: Tee ist Xertig.
- Cäsar Badete Lange Toll Plubbernd, Bis die Polizei Auftrat, im Rhein.
- Francium ist Radio-Activ.
Im zweiten Block mit Merksätzen sind die Elemente nach Hauptgruppen (jeweils von oben nach unten) sortiert.
- Hallo Liebe Nadine, Könntest Rabe Chemisches Fragen.
- Bei Maggie Cam Sehr Bald Rache.
- Boah! Alle Gaffen Ins Tal.
- Christian Sieht Gerne Sein Paderborn.
- Nur Pariser Asseln Sabbern Bier.
- Opa Schreibt Seinen Text Polnisch.
- Fürs Clo Brauch Ich Ata.
- Herr Nestlers Arme Kreuzen Xenas Rundungen.
Die Elemente mit den Ordnungszahlen $113$ bis $118$ wurden hier nicht berücksichtigt.
Periodensystem – Nebengruppen
Neben den Hauptgruppen gibt es im Periodensystem noch die Nebengruppen. Diese beginnen ab der zweiten Hauptgruppe in der vierten Periode. Um zu verstehen, warum sich die Nebengruppen dort befinden, brauchst du einige Kenntnisse über das Orbitalmodell.
Im Orbitalmodell werden die Elektronenschalen noch einmal unterteilt und haben teilweise spezielle Formen, die von kugelförmigen Schalen abweichen. Mit jeder weiteren Schale nimmt die Anzahl möglicher Unterteilungen und damit die Anzahl der Orbitale zu. Die für uns relevanten Orbitale werden s-, p- und d-Orbitale genannt. Die s-Orbitale sind kugelförmig, die p-Orbital sehen aus wie Hanteln (und es gibt drei verschiedene davon), die d-Orbitale sind noch komplexer aufgebaut (und es gibt fünf verschiedene). Die Elektronen der Nebengruppenelemente befinden sich teilweise in diesen d-Orbitalen. Insgesamt ist dort Platz für bis zu $10$ Elektronen. Deshalb gibt es auch zehn Nebengruppen.
Das macht aber auch das Verhalten der Nebengruppenelemente komplexer. So können diese Elemente verschiedene Ionen bilden. Das Element
Die Perioden des Periodensystems
Die Periode, in der ein Element steht, gibt Auskunft über die Anzahl der Elektronenschalen, die ein Atom des Elements laut dem Schalenmodell besitzt. Schauen wir uns dazu wieder zwei Beispiele an:
- Das Alkalimetall
Kalium $\left(\ce{K} \right)$ steht in der $\text{I.}$ Hauptgruppe und in der $4.$ Periode. Die Ordnungszahl $19$ verrät uns, dass ein Atom des Elements $19$ Elektronen hat, die auf vier Elektronenschalen verteilt sind. Auf der ersten Schale befinden sich zwei Elektronen, dann ist diese voll besetzt. Auf der zweiten Schale befinden sich acht Elektronen. Auf der dritten Schale befinden sich ebenfalls acht Elektronen. Bleibt nur noch ein Elektron für die vierte Schale. Und das stimmt auch mit der Nummer der Hauptgruppe überein, die besagt, dass ein Kaliumatom genau ein Außenelektron hat. - Das Halogen
Chlor$\left(\ce{Cl} \right)$ steht in der $\text{VII.}$ Hauptgruppe und in der $3.$ Periode. Die Ordnungszahl $17$ verrät uns, dass ein Chloratom $17$ Elektronen hat, die auf drei Elektronenschalen verteilt sind. Auf der ersten Schale befinden sich zwei Elektronen, dann ist diese voll besetzt. Auf der zweiten Schale befinden sich acht Elektronen. Bleiben noch sieben Elektronen für die dritte Schale. Und das stimmt auch mit der Nummer der Hauptgruppe überein, die besagt, dass ein Chloratom genau sieben Außenelektronen hat.
Und noch eine weitere Eigenschaft lässt sich aus der Periode ableiten: der Atomradius. Da die Anzahl der Schalen mit zunehmender Periodennummer immer weiter zunimmt, werden auch die jeweiligen Atome immer größer. Der Atomradius der Elemente innerhalb einer Gruppe nimmt also von Periode zu Periode, sprich von oben nach unten, zu.
Achtung! Innerhalb einer Periode nimmt der Atomradius allerdings von links nach rechts ab! Denn während die Anzahl der jeweils besetzten Schalen innerhalb einer Zeile gleich bleibt, nimmt die Kernladungszahl von links nach rechts zu und damit auch die Stärke der elektrostatischen Anziehung, mit der die Elektronen zum jeweiligen Atomkern hingezogen werden. Die Elektronen sind also bei den Atomen der Elemente jeweils etwas näher am Kern, je weiter man in einer Periode nach rechts geht.
Wir haben uns angesehen, nach welchen Ordnungsprinzipien das Periodensystem der Elemente aufgebaut ist. Außerdem haben wir gezeigt, welche Informationen aus dem PSE herausgelesen werden können und wie man damit arbeitet.
Ausblick – das lernst du nach Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip
Als nächstes stehen spannende Themen wie der Aufbau von Atomen aus Elementarteilchen und die Bedeutung der Valenzelektronen für chemische Bindungen auf dem Programm. Wie hängen die Positionen der Elemente im Periodensystem mit diesen Aspekten zusammen? Finde es heraus und erweitere deine chemischen Kenntnisse!
Zusammenfassung des Periodensystems der Elemente
- Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Elektronen und Protonen eines Elements bzw. eines Atoms des jeweiligen Elements an.
- Die Nummer der Periode entspricht der Anzahl der Elektronenschalen des jeweiligen Atoms.
- Die Nummer der Hauptgruppe entspricht der Anzahl der Außenelektronen des jeweiligen Atoms.
- Der Atomradius nimmt mit steigender Periode zu.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Periodensystem
Das Periodensystem der Elemente umfasst insgesamt $118$ Elemente.
Die $118$ Elemente des Periodensystems verteilen sich auf $7$ Zeilen (Perioden) und $18$ Spalten (acht Haupt- und zehn Nebengruppen). Dabei sind alle Elemente nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert.
Die Elemente des Periodensystems sind nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert. Sie verteilen sich auf $7$ Perioden (waagerechte Zeilen) und $18$ Haupt- und Nebengruppen (senkrechte Spalten).
Im Periodensystem der Elemente gibt es insgesamt acht Hauptgruppen.
Die Periode, in der ein Element steht, gibt Auskunft über die Anzahl der Elektronenschalen, welche in einem Atom des Elements in dieser Zeile besetzt sind.
Im Periodensystem der Elemente gibt es sieben Perioden.
Die acht Hauptgruppen tragen folgende Namen:
- I. Hauptgruppe: Alkalimetalle
- II. Hauptgruppe: Erdalkalimetalle
- III. Hauptgruppe: Borgruppe (veraltet: Erdmetalle)
- IV. Hauptgruppe: Kohlenstoffgruppe
- V. Hauptgruppe: Stickstoffgruppe
- VI. Hauptgruppe: Chalkogene (Erzbildner)
- VII. Hauptgruppe: Halogene (Salzbildner)
- VIII. Hauptgruppe: Edelgase
Das Periodensystem der Elemente wurde im Jahr $1869$ fast zeitgleich, aber unabhängig voneinander, von zwei Chemikern vorgestellt: Lothar Meyer und Dmitri Iwanowitsch Mendelejew.
Im Periodensystem sind die Elemente nach steigender Anzahl der Protonen im Atomkern angeordnet. Die Protonenzahl entspricht der Ordnungszahl (auch Kernladungszahl), die man in den Feldern des Periodensystems jeweils oben links in der Ecke findet. Da die Anzahl der Protonen und die der Elektronen eines Atoms gleich ist, kann man aus der Ordnungszahl sowohl die Anzahl der Protonen als auch die der Elektronen ableiten.
Die senkrechten Spalten stellen die Haupt- und Nebengruppen im Periodensystem dar.
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Huch, eine Nachricht! "Heute lieber nachts keine Rhabarber Citrus Fritten". "Häää? Was ist mit dir denn los?" "Haha, das ist ein Merksatz für die erste Hauptgruppe aus dem Periodensystem der Elemente. Versuche da gerade bisschen Ordnung reinzubekommen." Eieiei, wie bitte? Das können wir aber besser! Versuchen wir es mal mit diesem Video zum Thema "Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip", dann wirst du bestimmt einen besseren Überblick haben. Eisen , Kupfer , Sauerstoff – davon hast du ja ganz bestimmt schon einmal gehört, oder? Du kennst also schon einige Elemente, super! Alle bisher entdeckten Elemente findest du im Periodensystem der Elemente, oder auch kurz PSE genannt, in dem sie nach einer bestimmten Ordnung zusammengetragen wurden. Welche Ordnung das ist und wie du Eigenschaften von Elementen aus dem Periodensystem ableiten kannst, schauen wir uns nun einmal an. Eine Info direkt zum Anfang: die Reihen der "Lanthanoiden und Actinoiden" hier unten, werden in diesem Video zunächst nicht behandelt. Zu diesen beiden Gruppen erfährst du in einem anderen Video mehr. Starten wir mit der Ordnungszahl. Alle Elemente werden nach AUFSTEIGENDER Ordnungszahl im Periodensystem angeordnet. Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Elektronen und Protonen eines Elements an. Das bedeutet, dass jedes Element genau ein Proton und ein Elektron mehr besitzt, als das Vorhergehende. Kalium mit der Ordnungszahl neunzehn hat also je ein Elektron und ein Proton weniger, als Calcium mit der Ordnungszahl zwanzig. Ahaaa, das ist schon mal ein wichtiger Zusammenhang, den du aus dem Periodensystem ablesen und auf alle anderen Elemente übertragen kannst. Machen wir weiter! Alle Elemente werden in Perioden und in Gruppen eingeordnet. Dabei handelt es sich bei den sieben waagrechten Reihen um die "Perioden" und bei den achtzehn senkrechten Spalten um die "Gruppen". Die Gruppen lassen sich in "Haupt- und Nebengruppen" unterteilen. Insgesamt gibt es acht Hauptgruppen. Die ersten beiden Hauptgruppen findest du ganz vorne im Periodensystem. Darauf folgen die zehn Nebengruppen, dann die restlichen sechs Hauptgruppen. Bleiben wir zunächst bei den Hauptgruppen. Die Hauptgruppennummer entspricht immer der Anzahl der Außenelektronen. Entsprechend haben alle Elemente der ersten Hauptgruppe ein Elektron in der äußersten Schale, also ein Außenelektron. Lithium – offensichtlich in der ersten Hauptgruppe – hat die Ordnungszahl drei. Das heißt also, wie wir eben gelernt haben, besitzt Lithium drei Elektronen, wovon sich eines auf der äußeren Schale befindet. Natrium hat die Ordnungszahl elf. Von den entsprechenden elf Elektronen, die Natrium insgesamt aufweist, sitzt eines davon auf der Außenschale. Easy, oder? Wie sieht es dann mit den Außenelektronen bei den anderen Hauptgruppen aus? Gute Nachricht: es geht nach dem gleichen Schema weiter. Demnach besitzen die Elemente der zweiten Hauptgruppe zwei Außenelektronen, die der dritten drei und so weiter. Nur bei den Nebengruppen ist dies nicht der Fall, weswegen sie auch den Sonderplatz haben. Entsprechend haben die Elemente der letzten, also der achten Hauptgruppe ACHT Außenelektronen. Damit ist die Außenschale maximal gefüllt. Das ist die sogenannte "Edelgaskonfiguration". Dazu aber in einem anderen Video mehr. Elemente einer Hauptgruppe weisen oft ähnliche Eigenschaften oder Reaktionsverhalten auf. Bei der ersten Hauptgruppe, den sogenannten "Alkalimetallen" ist das besonders gut zu erkennen. Der skurille Merksatz aus der Einleitung war natürlich frei erfunden. Ausgenommen vom Wasserstoff, der eine Sonderstellung hat, handelt es sich bei allen Elementen der ersten Hauptgruppe um glänzende, leichte Metalle. Sie reagieren alle stark mit Wasser, Luft und den Elementen der siebten Hauptgruppe, den Halogenen. Genau die sehen wir uns jetzt einmal an. Da die Halogene bereits sieben Außenelektronen besitzen, sind sie bestrebt ein Elektron aufzunehmen, um eine volle Schale mit acht Außenelektronen, also die "Edelsgaskonfiguration", zu erhalten, da dieser Zustand sehr stabil ist. Nehmen wir als Beispiel Chlor. Chlor finden wir in der siebten Hauptgruppe und hat die Ordnungszahl siebzehn. Sieben dieser Elektronen befinden sich davon auf der Außenschale. Um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, muss Chlor ein Elektron aufnehmen. Es bildet, wie alle anderen Elemente der siebten Hauptgruppe, einwertige Anionen. Daher verbindet sich Chlor auch ausgesprochen gerne mit Natrium, wovon es ein Elektron abbekommt, da es dort in der äußersten Schale besonders locker sitzt. Und mit Natriumchlorid erhalten wir so das gute, alte Kochsalz. Nun kommen wir zu den Informationen, die wir aus der Periode entnehmen können. Die Periode in der ein Element steht, gibt Auskunft über die Anzahl der Schalen, die das Atom umgibt. Bleiben wir bei Chlor als Beispiel. Chlor steht in der dritten Periode, was bedeutet, dass die siebzehn Elektronen sich auf DREI Elektronenschalen verteilen. Wir wissen nun auch, dass die Ordnungszahl verrät, dass Chlor siebzehn Elektronen hat. Die siebte Hauptgruppe gibt an, dass sieben davon in der Außenschale sind. Auf der zweiten Schale befinden sich acht Elektronen. Auf der ersten Schale befinden sich zwei Elektronen, dann ist diese voll. Und noch eine Eigenschaft lässt sich aus der Periode ableiten: da die Anzahl der Schalen mit der Periodennummer zunimmt, wird auch das jeweilige Atom größer. Das bedeutet, dass der Atomradius innerhalb einer Gruppe des Periodensystems von oben nach unten zunimmt. Innerhalb einer Periode von links nach rechts wird der Atomradius geringer, was an einer zunehmend positiven Ladung liegt, wodurch die außen liegenden Elektronen stärker an den Kern gezogen werden und der Radius abnimmt. Alles klar, das Periodensystem gibt in der Tat jede Menge Auskunft. Es versteckt sich sogar NOCH mehr dahinter, aber dazu ein anderes Mal mehr! Fassen wir noch einmal zusammen. Das Periodensystem der Elemente enthält alle bislang gefundenen Elemente. Hinter der Anordnung der Elemente steckt jede Menge Logik, was dem Ordnungsprinzip geschuldet ist. Die Ordnungszahl gibt Auskunft über die Anzahl der Elektronen und der Protonen eines Elementes. Die Hauptgruppennummer entspricht der Anzahl der Außenelektronen und die Periode gibt die Anzahl der Elektronenschalen an. Die Atomradien nehmen innerhalb einer Gruppe von oben nach unten zu. Wichtig ist also nicht, die Elementnamen mit seltsamen Eselsbrücken auswendig zu lernen, sondern das Ordnungsprinzip des Periodensystems zu verstehen. So kannst du mit diesen Informationen richtig viel aus dem Periodensystem entnehmen und damit arbeiten.
Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip Übung
-
Vervollständige das Periodensystem der Elemente.
TippsEs gibt acht Hauptgruppen und zehn Nebengruppen.
LösungDas Periodensystem der Elemente folgt einer bestimmten Ordnung:
Senkrecht sind die Elemente in sieben Perioden eingeteilt.
Die Periode gibt an, wie viele Schalen das Atom eines Elements hat.Waagerecht sind die Elemente in insgesamt 18 Gruppen eingeteilt: Es gibt acht Hauptgruppen und zehn Nebengruppen.
Die Hauptgruppennummer (in römischen Zahlen) gibt an, wie viele Außenelektronen ein Atom eines Elements hat.Die Elemente werden durch die Ordnungszahl von links oben nach rechts unten geordnet. Sie steht meistens über dem Elementsymbol.
Die Ordnungszahl gibt an, wie viele Protonen ein Atom eines Elements hat. Im elektrisch neutralen Atom entspricht die Ordnungszahl auch der Anzahl der Elektronen. -
Erkläre die Ordnung des Periodensystems.
TippsEs gibt sieben Perioden.
Ein Begriff bleibt übrig.
LösungAlle bisher entdeckten Elemente findest du im Periodensystem der Elemente, kurz: PSE, in dem sie nach einer bestimmten Ordnung zusammengetragen wurden.
Alle Elemente werden nach aufsteigender Ordnungszahl im Periodensystem angeordnet. Diese gibt die Anzahl der Protonen eines Atoms eines Elements an. Im elektrisch neutralen Atom entspricht die Ordnungszahl auch der Anzahl der Elektronen.
Die 18 senkrechten Spalten werden Gruppen genannt: Es gibt acht Hauptgruppen und zehn Nebengruppen. Die Hauptgruppe gibt an, wie viele Außenelektronen das Atom besitzt.
Bei den sieben waagerechten Reihen handelt es sich um die Perioden: Sie geben Auskunft über die Anzahl der Schalen eines Atoms.
-
Kennzeichne die Elemente.
TippsEin Atom des Elements Magnesium (OZ: 12) hat 12 Protonen.
Ein Atom des Elements Sauerstoff (P: 2) besitzt 2 Schalen.
LösungDas Periodensystem der Elemente bietet uns eine sehr detaillierte Auskunft über die Elemente:
- Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Protonen eines Atoms an. Im elektrisch neutralen Atom entspricht die Ordnungszahl auch der Anzahl der Elektronen.
- Die Hauptgruppe (in römischen Zahlen geschrieben) verrät uns die Anzahl der Außenelektronen, also die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale.
- Die Periode gibt Auskunft darüber, wie viele Schalen das Atom hat.
Magnesium
- Ordnungszahl 12 bedeutet, dass ein Atom des Elements 12 Protonen und 12 Elektronen (im elektrisch neutralen Zustand) hat.
- Hauptgruppe II bedeutet, dass es über 2 Außenelektronen verfügt.
- Periode 3 bedeutet, dass es 3 Schalen besitzt.
Bor
- Ordnungszahl 5 bedeutet, dass ein Atom des Elements 5 Protonen und 5 Elektronen (im elektrisch neutralen Zustand) hat.
- Hauptgruppe III bedeutet, dass es über 3 Außenelektronen verfügt.
- Periode 2 bedeutet, dass es 2 Schalen besitzt.
Iod
- Ordnungszahl 53 bedeutet, dass ein Atom des Elements 53 Protonen und 53 Elektronen (im elektrisch neutralen Zustand) hat.
- Hauptgruppe VII bedeutet, dass es über 7 Außenelektronen verfügt.
- Periode 5 bedeutet, dass es 5 Schalen besitzt.
-
Vervollständige den Lückentext über das Periodensystem.
TippsElemente der achten Hauptgruppe werden Edelgase genannt: Die Atome haben acht Außenelektronen.
Ein Atom eines Elements, das in der sechsten Periode steht, hat einen größeren Atomradius als ein Atom eines Elements, das in der zweiten Periode steht.
LösungElemente einer Hauptgruppe weisen oft ähnliche Eigenschaften oder ein ähnliches Reaktionsverhalten auf: Bei der ersten Hauptgruppe, die man Alkalimetalle nennt, ist das besonders gut zu erkennen. Ausgenommen vom Wasserstoff handelt es sich bei allen Elementen der ersten Hauptgruppe um glänzende, leichte Metalle. Sie reagieren alle stark mit Wasser, Luft und den Elementen der siebten Hauptgruppe.
Die Elemente der siebten Hauptgruppe werden Halogene genannt: Da die Atome bereits sieben Außenelektronen besitzen, sind sie bestrebt, ein Elektron aufzunehmen, um eine volle Schale mit acht Außenelektronen zu erhalten. Denn dieser Zustand ist sehr stabil (= Edelgaskonfiguration).
Die Periode, in der ein Element steht, gibt Auskunft über die Anzahl der Schalen, die das Atom umgibt. Weil die Anzahl der Schalen mit der Periodennummer zunimmt, wird auch das jeweilige Atom größer. Das bedeutet, dass der Atomradius innerhalb einer Gruppe des Periodensystems von oben nach unten zunimmt.
Innerhalb einer Periode von links nach rechts wird der Atomradius geringer. Dies liegt an einer zunehmend positiven Ladung des Kerns, wodurch die außen liegenden Elektronen stärker an den Kern gezogen werden und der Radius abnimmt.
-
Charakterisiere die Elemente.
TippsEin Atom des Elements Kalium mit der Ordnungszahl 19 hat je ein Elektron und ein Proton weniger als ein Atom des Elements Calcium mit der Ordnungszahl 20.
LösungDas Periodensystem der Elemente bietet uns eine sehr detaillierte Auskunft über die Elemente:
- Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Protonen eines Atoms an. Im elektrisch neutralen Atom entspricht die Ordnungszahl auch der Anzahl der Elektronen.
- Die Hauptgruppe (verrät uns die Anzahl der Außenelektronen.
- Die Periode gibt Auskunft darüber, wie viele Schalen das Atom hat.
Ein Atom des Elements mit der Ordnungszahl 18 besitzt also 18 Protonen. Das ist übrigens das Element Argon.
Ein Atom eines Elements in der vierten Hauptgruppe hat vier Außenelektronen. Kohlenstoff gehört beispielsweise dazu.
Ein Atom eines Elements in der zweiten Periode besitzt zwei Schalen. Ein Beispiel für ein solches Element ist Lithium. -
Gib die Ordnungszahlen, Perioden und Hauptgruppen der Elemente mithilfe der Abbildungen an.
TippsDie Anzahl der Schalen bestimmt die Periode.
Die Anzahl der Außenelektronen (= Elektronen auf der äußersten Schale) bestimmt die Hauptgruppe.
Wenn du alle Elektronen zusammenzählst, dann erhältst du die Gesamtanzahl der Elektronen. Diese Zahl entspricht bei elektrisch neutralen Atomen der Ordnungszahl.
LösungAnhand des Schalenmodells können wir Informationen über das Element ablesen:
- Wenn du alle Elektronen zusammenzählst, dann erhältst du die Gesamtanzahl der Elektronen. Diese Zahl entspricht bei elektrisch neutralen Atomen der Ordnungszahl.
- Die Anzahl der Schalen verrät dir, in welcher Periode das Element steht.
- Die Anzahl der Außenelektronen (= Elektronen auf der äußersten Schale) gibt dir Auskunft darüber, in welcher Hauptgruppe das Element ist.
Chlor
- hat die Ordnungszahl 17,
- steht in der 3. Periode und
- ist in der 7. Hauptgruppe.
- hat die Ordnungszahl 11,
- steht in der 3. Periode und
- ist in der 1. Hauptgruppe.
- hat die Ordnungszahl 3,
- steht in der 2. Periode und
- ist in der 1. Hauptgruppe.
Einführung in das Periodensystem der Elemente
Periodensystem der Elemente – Ordnungsprinzip
Haupt- und Nebengruppenelemente
Einteilung der Elemente – Metalle und Nichtmetalle
Halbmetalle – metallischer oder nichtmetallischer Charakter?
Ermittlung der Elektronenstruktur
Stöchiometrische Wertigkeit
Edelgaskonfiguration – Einführung
Ordnungszahl und Kernladungszahl
Elektronegativität – Abhängigkeit von der Stellung im Periodensystem der Elemente
Hauptgruppen – Namen und Eigenschaften
Lebenswichtige Elemente (1)
Lebenswichtige Elemente (2)
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Beliebteste Themen in Chemie
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- Wassermolekül
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- Phosphor
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- Aldehyde
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- Kovalente Bindungen
- Wasserhärte
- Peptidbindung
- Fermentation
Ich hab immer gedacht dass das viel zu kompliziert wäre danke für die Aufklärung 👍
Sehr gutes Video
W🤩W, sehr schön erklährt. Ich werde sicher keine Probleme mehr bei dem Perioden-system haben! =)