Das Periodensystem der Elemente
Du lernst den Aufbau des Periodensystems mit Hauptgruppen und Perioden kennen und leitest daraus Eigenschaften der Elemente ab.
Worum es geht
Das Periodensystem der Elemente (PSE) ordnet alle bekannten Elemente, derzeit 118, nach steigender Ordnungszahl. Dmitri Mendelejew und Lothar Meyer entwickelten 1869 unabhängig voneinander erste Fassungen. Mendelejew ließ sogar Lücken für noch unbekannte Elemente und sagte ihre Eigenschaften richtig voraus.
Perioden (Zeilen)
Die waagerechten Reihen heißen Perioden. Die Nummer der Periode entspricht der Zahl der besetzten Schalen. Natrium steht in der 3. Periode und hat drei Schalen.
Gruppen (Spalten)
Die senkrechten Spalten heißen Gruppen. Bei den Hauptgruppen gilt: Die Nummer der Hauptgruppe entspricht der Zahl der Valenzelektronen. Elemente einer Gruppe haben deshalb ähnliche chemische Eigenschaften.
| Hauptgruppe | Name | Beispiele | Valenzelektronen |
|---|---|---|---|
| I | Alkalimetalle | Li, Na, K | 1 |
| II | Erdalkalimetalle | Mg, Ca | 2 |
| VII | Halogene | F, Cl, Br, I | 7 |
| VIII | Edelgase | He, Ne, Ar | 8 (He: 2) |
Wasserstoff steht in der I. Hauptgruppe, ist aber kein Alkalimetall.
Typische Gruppeneigenschaften
- Alkalimetalle sind sehr reaktionsfreudige, weiche Metalle. Sie reagieren heftig mit Wasser zu einer alkalischen Lösung und Wasserstoff. Die Heftigkeit nimmt von Lithium zu Kalium zu.
- Halogene sind reaktionsfreudige Nichtmetalle. Mit Metallen bilden sie Salze (griechisch: Salzbildner).
- Edelgase sind sehr reaktionsträge, weil ihre Außenschale voll besetzt ist.
Metalle und Nichtmetalle
Links und in der Mitte stehen die Metalle, rechts oben die Nichtmetalle. Dazwischen verläuft eine Treppe mit Halbmetallen wie Silicium.
Trends im PSE
- Der Atomradius nimmt innerhalb einer Gruppe nach unten zu (mehr Schalen) und innerhalb einer Periode nach rechts ab (größere Kernladung zieht die Elektronen stärker an).
- Die Elektronegativität nimmt nach rechts oben zu. Fluor hat die höchste.
Die Nebengruppen (Übergangsmetalle wie Eisen, Kupfer, Gold) werden in der Mittelstufe meist nur am Rand behandelt.
Kurz gemerkt
Periode = Zahl der Schalen, Hauptgruppe = Zahl der Valenzelektronen. Elemente einer Gruppe verhalten sich ähnlich: Alkalimetalle (I), Halogene (VII), Edelgase (VIII).
Beispiele mit Lösungsweg
Beispiel 1
- 4. Periode: 4 besetzte Schalen
- I. Hauptgruppe: 1 Valenzelektron, Alkalimetall
- Elektronenverteilung: 2, 8, 8, 1
Ergebnis Kalium ist ein sehr reaktionsfreudiges Alkalimetall mit vier Schalen und einem Valenzelektron. Es reagiert heftiger mit Wasser als Natrium.
Beispiel 2
- Ihre Außenschale ist voll besetzt (Oktett, bei Helium zwei Elektronen).
- Sie haben kein Bestreben, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben.
Ergebnis Wegen ihrer stabilen Edelgaskonfiguration sind sie reaktionsträge.
Übungsaufgaben mit Lösungen
Wie viele Valenzelektronen hat Schwefel (VI. Hauptgruppe)?
Lösung anzeigen
Sechs.
In welcher Periode steht ein Element mit drei besetzten Schalen?
Lösung anzeigen
In der 3. Periode.
Welches Halogen ist am reaktionsfreudigsten?
Lösung anzeigen
Fluor.
Typische Fehler
Wasserstoff wird zu den Alkalimetallen gezählt.
Er steht zwar in der I. Hauptgruppe, ist aber ein Nichtmetall.
Die Gruppennummer wird mit der Zahl der Schalen verwechselt.
Die Hauptgruppe gibt die Valenzelektronen an, die Periode die Schalen.
Hinweis zur Klassenstufe
Dieses Thema steht in vielen Bundesländern in Klasse 8 auf dem Lehrplan. Je nach Land und Schulform kann es früher oder später kommen.