Einführung in das Periodensystem

Dmitri Mendeleev veröffentlichte das erste Periodensystem im Jahr 1869. Er zeigte, dass, wenn die Elemente nach dem Atomgewicht geordnet wurden, ein Muster entstand, bei dem sich ähnliche Eigenschaften für Elemente periodisch wiederholten. Basierend auf der Arbeit des Physikers Henry Moseley wurde das Periodensystem auf der Grundlage der zunehmenden Ordnungszahl und nicht des Atomgewichts reorganisiert. Die überarbeitete Tabelle könnte verwendet werden, um die Eigenschaften von Elementen vorherzusagen, die noch entdeckt werden müssen. Viele dieser Vorhersagen wurden später durch Experimente untermauert. Dies führte zur Formulierung der periodisches Recht, die besagt, dass die chemischen Eigenschaften der Elemente von ihrer Ordnungszahl abhängen.

Organisation des Periodensystems

Das Periodensystem listet die Elemente nach ihrer Ordnungszahl auf. Dabei handelt es sich um die Anzahl der Protonen in jedem Atom dieses Elements. Atome einer Ordnungszahl können eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen (Isotopen) und Elektronen (Ionen) aufweisen, bleiben jedoch das gleiche chemische Element.

Elemente im Periodensystem sind in angeordnet Perioden (Zeilen) und Gruppen (Säulen). Jede der sieben Perioden wird nacheinander mit der Ordnungszahl gefüllt. Gruppen umfassen Elemente mit der gleichen Elektronenkonfiguration in ihrer äußeren Hülle, was dazu führt, dass Gruppenelemente ähnliche chemische Eigenschaften aufweisen.

Die Elektronen in der Außenhülle werden als bezeichnet Valenzelektronen. Valenzelektronen bestimmen die Eigenschaften und die chemische Reaktivität des Elements und sind an der chemischen Bindung beteiligt. Die römischen Ziffern über jeder Gruppe geben die übliche Anzahl von Valenzelektronen an.

Es gibt zwei Gruppen. Die Gruppe A Elemente sind die repräsentative Elemente, die s oder p Sublevel als ihre äußeren Orbitale haben. Die Elemente der Gruppe B sind die nicht repräsentative Elemente, die teilweise d-Unterebenen (die Übergangselemente) oder teilweise f-Unterebenen (die Lanthanoiden-Reihe und die Actinoiden-Reihe) gefüllt haben. Die römischen Zahlen- und Buchstabenbezeichnungen geben die Elektronenkonfiguration für die Valenzelektronen an (z. B. wird die Valenzelektronenkonfiguration eines VA-Gruppenelements s sein²p³ mit 5 Valenzelektronen).

Eine andere Möglichkeit, Elemente zu kategorisieren, besteht darin, ob sie sich als Metalle oder Nichtmetalle verhalten. Die meisten Elemente sind Metalle. Sie befinden sich auf der linken Seite der Tabelle. Die rechte Seite enthält die Nichtmetalle und Wasserstoff zeigt unter normalen Bedingungen Nichtmetalleigenschaften. Elemente, die einige Eigenschaften von Metallen und einige Eigenschaften von Nichtmetallen aufweisen, werden als Metalloide oder Halbmetalle bezeichnet. Diese Elemente befinden sich entlang einer Zick-Zack-Linie, die von links oben in Gruppe 13 bis rechts unten in Gruppe 16 verläuft. Metalle sind im Allgemeinen gute Wärme- und Elektrizitätsleiter, verformbar und duktil und haben ein glänzendes metallisches Aussehen. Im Gegensatz dazu sind die meisten Nichtmetalle schlechte Leiter für Wärme und Elektrizität, neigen dazu, spröde Feststoffe zu sein, und können eine beliebige Anzahl physikalischer Formen annehmen. Während alle Metalle außer Quecksilber unter normalen Bedingungen fest sind, können Nichtmetalle bei Raumtemperatur und -druck Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase sein. Elemente können weiter in Gruppen unterteilt werden. Gruppen von Metallen schließen die Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Übergangsmetalle, basischen Metalle, Lanthanoide und Actinoide ein. Gruppen von Nichtmetallen umfassen die Nichtmetalle, Halogene und Edelgase.

Periodensystem-Trends

Die Organisation des Periodensystems führt zu wiederkehrenden Eigenschaften oder Periodensystemtrends. Diese Eigenschaften und ihre Trends sind:

• Ionisationsenergie - Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem gasförmigen Atom oder Ion zu entfernen. Die Ionisierungsenergie erhöht sich von links nach rechts und verringert sich in einer Elementgruppe (Spalte)..
• Elektronegativität - wie wahrscheinlich es ist, dass ein Atom eine chemische Bindung eingeht. Die Elektronegativität erhöht sich von links nach rechts und verringert sich in einer Gruppe. Eine Ausnahme bilden die Edelgase, deren Elektronegativität gegen Null geht.
• Atomradius (und Ionenradius) - ein Maß für die Größe eines Atoms. Der Atom- und Ionenradius nimmt von links nach rechts in einer Reihe (Periode) ab und in einer Gruppe abwärts ab.
• Elektronenaffinität - wie leicht ein Atom ein Elektron annimmt. Die Elektronenaffinität erhöht sich über eine Periode und verringert sich über eine Gruppe. Die Elektronenaffinität für Edelgase ist nahezu Null.