Elemente und Moleküle, Schulbuch

13 1.3 PeriODenSYSTeM 1.3 DAS PERIODENSYStEM DER ELEMENtE Abb. 13.1: Das Periodensystem der Elemente und seine Blöcke Abb. 13.2: Das Periodensystem der Elemente nach Mendeleeff Abb. 13.3: Voraussage der Eigenschaften des Germaniums (1871) Versuche eines Systems der Elemente nach ihren Atom- gewichten und chemischen Functionen Von D. Mendeleeff Professor an der Universität zu St. Petersburg Ti = 50 Zr = 90 ? = 180 V = 51 Nb = 94 Ta = 182 Cr = 52 Mo = 96 W = 186 Mn = 55 Rh = 104,4 Pt = 197,4 Fe = 56 Ru = 104,4 Ir = 198 Ni = Co = 59 Pl = 106,6 Os = 199 H = 1 Cu = 63,4 Ag = 108 Hg = 200 Be = 9,4 Mg = 24 Zn = 65,2 Cd = 112 B = 11 Al = 27,4 ? = 68 Ur = 116 Au = 197 ? C = 12 Si = 28 ? = 70 Sn = 118 N = 14 P = 31 As = 75 Sb = 122 Bi = 210 ? O = 16 S = 32 Se = 79,4 Te = 128 F = 19 Cl = 35,5 Br = 80 I = 127 Li = 7 Na = 23 K = 39 Rb = 85,4 Cs = 133 Tl = 204 Ca = 40 Sr = 87,6 Ba = 137 Pb = 207 Voraussage Gefundenes Element Name Ekasilicium Germanium Symbol Es Ge ELEMENT Atommasse in „u“ 72 72,59 Fp (°C) hoch 958 Dichte (g/cm 3 ) 5,5 5,36 OXID EsO 2 GeO 2 Dichte (g/cm 3 ) 4,7 4,7 CHLORID EsCl 4 GeCl 4 Kp (°C) < 100 83 1.2 aTOMMaSSe – MOl In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts entdeckten der Deutsche Lothar Meyer (1830–1895) und der Russe Dimitrij Iwanowitsch Mendeleeff (1834–1907) eine re- gelmäßige Periodizität der Eigenschaften bei den damals bekannten Elementen, wenn man diese nach steigender Masse ordnet. (Die Ordnungszahl war damals noch nicht bekannt – Atome wurden ja noch als von Masse erfüllte Kugeln betrachtet – auf die Masse der Atome konnte aus den Massenverhältnissen bei chemischen Re- aktionen geschlossen werden.) Dies veranlasste die beiden Chemiker im Jahre 1869 ein Ordnungssystem zu veröffentlichen, bei dem Elemente mit ähnlichen Eigen - schaften zu Gruppen zusammengefasst wurden (Abb. 13.2). Um das Ordnungsprin - zip aufrechtzuerhalten, mussten im damaligen Periodensystem Lücken gelassen werden. Daraus schloss man auf die Existenz noch nicht bekannter Elemente. Durch die vorausgesagten Eigenschaften für die Elemente wurde ein gezieltes Suchen möglich und die fehlenden Elemente wurden nach und nach entdeckt (Abb. 13.3). Mit unserem heutigen Wissen über den Atomaufbau ist eine exakte Erklärung des Periodensystems möglich. Das Ordnungsprinzip ist nicht die Atommasse, sondern die Kernladungszahl, die daher auch Ordnungszahl genannt wird. Zwar ist eine Rei - hung nach steigender Masse meist identisch mit einer Reihung nach steigender Ordnungszahl, es treten aber Ausnahmen auf (zB K und Ar oder Te und I), die sich mit der Neutronenzahl der natürlich vorkommenden Nuklide erklären lassen. Da die Ordnungszahl auch die Anzahl der Elektronen angibt, hat bei einer solchen Reihung das nächstfolgende Element immer genau ein Elektron mehr als das vorhergehen- de. Der Aufbau des PSE wird durch die Anordnung der Elektronen in der Atomhülle bestimmt. Im Periodensystem unterscheidet man Perioden (= Zeile im Periodensystem) und Gruppen (= Spalte im Periodensystem). Die Gruppen zeigen ähnliche chemische Ei- genschaften und haben ähnlich aufgebaute Elektronenhüllen. Das Periodensystem umfasst 18 Gruppen und die Lanthanoiden und Actinoiden, die aus Platzgründen meist unterhalb des Periodensystems angeschrieben werden. Vom wellenmechanischen Atommodell abgeleitet spricht man daher von Blöcken. s-Block = 1. und 2. Gruppe, d-Block = 3.–12. Gruppe, p-Block = 13.–18. Gruppe) und f-Block = Lanthanoiden und Actinoiden). Einige Gruppen werden üblicherweise mit folgen - den Namen bezeichnet: Alkalimetalle: Das sind die Elemente der 1. Gruppe (ohne Wasserstoff). Sie bilden mit Wasser stark basische (= alkalische) Lösungen. Erdalkalimetalle: Das sind die Elemente der zweiten Gruppe. Halogene: Das sind die Elemente der 17. Gruppe. Die Halogene bilden mit Metallen Salze. Das Wort „Halogen“ bedeutet „Salzbildner“. Edelgase: Das sind die Elemente der 18. Gruppe. Die Edelgase sind alle sehr reakti- onsträge und gehen kaum Verbindungen ein. He 2 Ne 10 Ar 18 Kr 36 Xe 54 Rn 86 Uuo 118 117 Uuh 116 115 Uuq 114 113 Cn 112 Rg 111 Ds 110 Mt 109 Hs 108 Bh 107 Sg 106 Db 105 Rf 104 Ra 88 Fr 87 Cs 55 Ba 56 Hf 72 Ta 73 Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 V 23 Ti 22 Sc 21 Ca 20 K 19 Na 11 Mg 12 Be 4 Li 3 H 1 Cr 24 Mo 42 W 74 Tc 43 Re 75 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Ag 47 Pd 46 Rh 45 Ru 44 Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Zn 30 Cd 48 Hg 80 Ga 31 In 49 Tl 81 Pb 82 Sn 50 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 I 53 Te 52 Sb 51 Bi 83 Po 84 At 85 B 5 Al 13 C 6 Si 14 N 7 P 15 S 16 O 8 F 9 Cl 17 No 102 Md 101 Fm 100 Es 99 Cf 98 Bk 97 Cm 96 Am 95 Pu 94 Np 93 U 92 Pa 91 Th 90 Yb 70 Tm 69 Er 68 Ho 67 Dy 66 Tb 65 Gd 64 Eu 63 Sm 62 Pm 61 Nd 60 Pr 59 Ce 58 Ac 89 La 57 Lr 103 Lu 71 s 1 s-Block f-Block p-Block d-Block s 2 d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d 8 d 9 d 10 p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p 6 f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv