Big Bang HTL 2, Schulbuch

ey2a44 34 Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) Das Periodensystem der Elemente – PSE Das Alphabet des Universums 3 Das Periodensystem ist eine Liste der Elemente der Welt. Und wie man aus den Buchstaben des Alphabets Wörter bilden kann, so kann man aus den Elementen des Periodensystems Verbindungen bilden. Daher kann man diese Liste der Elemente auch als Alphabet des Universums bezeichnen. Das Periodensystem ist – neben den Laborgeräten vielleicht – das wichtigste Werkzeug eines Chemikers. In einem guten Periodensystem steht (fast) alles, was man wissen muss, man muss es nur richtig lesen können. Und darum geht es im folgenden Kapitel. 3.1 Wie soll man sie bloß ordnen… Geschichtliches Immer wenn wir Menschen eine große Anzahl an gleich­ artigen Dingen haben, fangen wir an, diese in ein System zu ordnen. Wir ordnen die Stifte in der Federschachtel nach Farben (mal ehrlich, wer hat das nicht gemacht?), die Schrauben in der Werkstätte nach Größe und die Namens- listen in der Schule nach dem Alphabet. Da ist es nur logisch, dass auch nach einem System gesucht wurde, die immer größer werdende Anzahl an chemischen Elementen einzuordnen. Aber nach welchen Kriterien sollte man sie ordnen??? Um das Jahr 1860 herum waren etwa 60 Elemente entdeckt, und damit wuchs auch das Bedürfnis, sie systematisch an- zuordnen. Der russische Chemiker Dimitrij Mendeleev und der deutsche Chemiker Lothar Meyer beschäftigten sich damit, allerdings unabhängig voneinander. Sie ordneten die Elemente nach steigender Atommasse. Dabei entdeckten sie, dass in bestimmten Abständen Elemente mit ähn- lichen Eigenschaften auftraten (periodisch = regelmäßig wiederkehrend; F1 ). Ähnliche Elemente wurden zu sogenannten Gruppen zu- sammengefasst, die Mendeleev noch nebeneinander schrieb. Heute stehen ähnliche Elemente in Gruppen unter- einander. In Abb. 3.2 siehst du ein Periodensystem, wie Mendeleev es 1869 aufgeschrieben hat. Man erkennt, dass sein Periodensystem mit dem Element Wasserstoff (H) be- ginnt. Auch einige von ihm angeordnete Gruppen entspre- chen den heutigen Gruppen (z.B. O, S, Se, Te). Allerdings ste- hen in Mendeleevs PSE auch einige Fragezeichen. Wir betrachten mal die Gruppe mit C = 12, Si = 28 und ? = 70. Mendeleev hatte so großes Vertrauen in sein gefundenes System, dass er sich ganz sicher war, dass noch nicht alle Elemente der Welt gefunden worden waren. Überall dort, Was bedeutet „periodisch“? Warum stehen die Elemente im Periodensystem nicht alphabetisch? So könnte man sie doch viel schneller finden, oder? Wie sind sie stattdessen angeordnet? F1 F2 Abb. 3.1: Dimitrij Mendeleev wo er diese noch nicht entdeckten Elemente vermutete, schrieb er ein Fragezeigen in sein System. Das in der Gruppe mit Kohlenstoff und Silizium stehende noch fehlende Element Germanium (S. 70) wurde erst einige Jahre später entdeckt. Nämlich 1886, vom deutschen Chemi- ker Clemens Winckler, der das Element nach seinem Hei- matland benannte. Info: Wie Elemente zu ihrem Namen kommen Mendeleev´s große Leistung waren vor allem die Vorher- sagen über die noch nicht entdeckten Elemente und auch deren Eigenschaften. Andere Forscher trauten sich diese Vorhersagen nicht zu, und daher gilt heute eben Dimitrij Mendeleev als der Vater des Periodensystems. Abb. 3.3 zeigt eine Auflistung der vorhergesagten Eigenschaften des Elements Germanium, das Mendeleev noch Eka-Silizium nannte. Vorhergesagte Eigenschaften Ekasilizium (Es) Tatsächliche Eigenschaften Germanium (Ge) Atomgewicht 72 72,59 Dichte 5,5g/cm 3 5,35g/cm 3 Valenzelektronen 4 4 Schmelzpunkt hoch 937,4 °C Farbe dunkelgrau grau-weiß Formel des Oxids EsO 2 GeO 2 Dichte des Oxids 4,7g/cm 3 4,23g/cm 3 Formel des Chlorids EsCl 4 GeCl 4 Dichte des Chlorids 1,9g/cm 3 1,84g/cm 3 Siedepunkt des Chlorids < 100 °C 84 °C Abb. 3.3: Mendeleev’s Vorhersage (1871) für die Eigenschaften des Elements Germanium Abb. 3.2: Mendeleev’s PSE aus dem Jahr 1869 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv