Einführung in das Periodensystem der Elemente

Einführung in das Periodensystem der Elemente Übung

• Bestimme die korrekten Aussagen über das erste Periodensystem.

  Tipps

  Um eine Ordnung der bis zu dem Zeitpunkt entdeckten Elemente zu finden, bastelte sich der russische Chemiker Mendelejew Kärtchen mit den Atomgewichten und Namen aller Elemente.

  Lösung

  Nachdem im frühen $19.$ Jahrhundert immer mehr Elemente wie zum Beispiel Silzium und Aluminium entdeckt wurden, begannen Chemiker nach Mustern zu suchen. Eine Ordnung der sehr unterschiedlichen Stoffe war jedoch nicht leicht zu finden.

  Der russische Chemiker Dmitri Mendelejew gilt als Erfinder des Periodensystems, das uns bis heute eine Systematik für die chemischen Elemente liefert.

  Folgende Aussagen sind korrekt:

  • Das erste Periodensystem wurde von Dmitri Mendelejew entwickelt.

  • Mendelejew konnte anhand seines Periodensystems die Existenz von Elementen vorhersagen, die später auch gefunden wurden.

  • Entlang der Zeilen (Perioden) nahm das Atomgewicht (relative Atommasse) von links nach rechts zu.

  Die folgenden Aussagen sind falsch:

  • Im ersten Periodensystem wurden die Elemente nach chemischen Ähnlichkeiten und der Protonenanzahl geordnet.

  Die Elemente wurden nach aufsteigend nach der relativen Atommasse (Atomgewicht) sortiert und anhand chemischer Ähnlickeiten gruppiert.

  • Für Darwin war es wichtig eine Ordnung zu finden, bei der Elementfamilien (Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften) und die Atommasse in Zusammenhang gebracht werden.

  Der britische Naturforscher Darwin ist bekannt für seinen Beitrag zur Evolutionstheorie, mit dem Periodensystem hat er nichts zu tun. Diese Ordnung wurde von Mendelejew entwickelt.

  • Innerhalb der Perioden standen Elementfamilien, die sich chemisch ähnlich verhielten.

  Innerhalb der Gruppen standen Elementfamilien, die sich chemisch ähnlich verhielten.

• Gib die Reihenfolge der Elemente in der dritten Periode an.

  Tipps

  Die relative Atommasse eines Elements steigt im Periodensystem von oben nach unten und von links nach rechts an.

  In einer Periode nimmt das Atomgewicht von links nach rechts zu.

  Lösung

  Mendelejew hatte wie viele andere Chemiker die Idee, die Elemente nach der relativen Atommasse zu sortieren. Innerhalb einer Periode sind die Elemente also so angeordnet, dass die Atomgewichte (relative Atommassen) von links nach rechts ansteigen.

  In der dritten Periode gilt von links nach rechts:

  1. Natrium $\left( \ce{Na} \right)$
  2. Magnesium $\left( \ce{Mg} \right)$
  3. Aluminium $\left( \ce{Al} \right)$
  4. Silizium $\left( \ce{Si} \right)$
  5. Phosphor $\left( \ce{P} \right)$
  6. Schwefel $\left( \ce{S} \right)$
  7. Chlor $\left( \ce{Cl} \right)$
  8. Argon $\left( \ce{Ar} \right)$

• Entscheide, welche Elemente in der gleichen Periode sind.

  Tipps

  Als Gruppen werden die Spalten bezeichnet. Die Perioden sind die Zeilen.

  Lösung

  Als Perioden werden die Zeilen bzw. Reihen des Periodensystems bezeichnet. Diese werden mit arabischen Zahlen nummeriert. Später wirst du lernen, dass die Perioden den Elektronenschalen entsprechen.

  • Da in der ersten Elektronenschale nur Platz für zwei Elektronen ist, enthält die erste Periode nur zwei Elemente: <nobr>Wasserstoff $\left( \ce{H} \right)$</nobr> und <nobr>Helium $\left( \ce{He} \right)$.</nobr>

  • In der zweiten Periode finden wir <nobr>Lithium $\left( \ce{Li} \right)$</nobr> und <nobr>Fluor $\left( \ce{F} \right)$.</nobr>

  • <nobr>Schwefel $\left( \ce{S} \right)$</nobr> und <nobr>Silizium $\left( \ce{Si} \right)$</nobr> befinden sich beide in der dritten Periode.

  • Bei <nobr>Calcium $\left( \ce{Ca} \right)$</nobr> und <nobr>Brom $\left( \ce{Br} \right)$</nobr> sind jeweils vier Elektronenschalen besetzt, sie sind also beide in der vierten Periode.

  • In der fünften Periode finden wir unter anderem <nobr>Rubidium $\left( \ce{Rb} \right)$</nobr> und <nobr>Zinn $\left( \ce{Sn} \right)$.</nobr>

  Die Position innerhalb der Periode kannst du bestimmen wenn du die Elemente anhand der Atommasse aufsteigend ordnest.

• Entscheide, zu welcher Hauptgruppe die Elemente gehören.

  Tipps

  Die Hauptgruppen werden im Periodensystem mit römischen Zahlen gekennzeichnet, während die Perioden arabische Nummern haben.

  In römischen Zahlen entspricht die $1$ der $\text{I}$, die $4$ der $\text{IV}$ und die $8$ der $\text{VIII}$.

  Lösung

  In die erste Hauptgruppe (erste Spalte, gekennzeichnet mit $\text{I}$) gehören alle Elemente mit nur einem Außenelektron. Diese sind besonders reaktionsfreudig. Es sind die folgenden Elemente:

  • <nobr>Wasserstoff $\left( \ce{H} \right)$,</nobr> <nobr>Lithium $\left( \ce{Li} \right)$,</nobr> <nobr>Natrium $\left( \ce{Na} \right)$,</nobr> <nobr>Kalium $\left( \ce{K} \right)$,</nobr> <nobr>Rubidium $\left( \ce{Rb} \right)$,</nobr> <nobr>Cäsium $\left( \ce{Cs} \right)$</nobr> und <nobr>Francium $\left( \ce{Fr} \right)$.</nobr>

  <br/>In der vierten Hauptgruppe $\left( \text{IV} \right)$ finden wir:

  • <nobr>Kohlenstoff $\left( \ce{C} \right)$,</nobr> <nobr>Silizium $\left( \ce{Si} \right)$,</nobr> <nobr>Germanium $\left( \ce{Ge} \right)$,</nobr> <nobr>Zinn $\left( \ce{Sn} \right)$</nobr> und <nobr>Blei $\left( \ce{Pb} \right)$.</nobr>

  <br/>Die Elemente der achten Hauptgruppe $\left( \text{VIII} \right)$ besitzen Edelgaskonfiguration, das heißt, die äußerste Schale ist voll besetzt. Wir nennen sie auch Edelgase. Das sind:

  • <nobr>Helium $\left( \ce{He} \right)$,</nobr> <nobr>Neon $\left( \ce{Ne} \right)$,</nobr> <nobr>Argon $\left( \ce{Ar} \right)$,</nobr> <nobr>Krypton $\left( \ce{Kr} \right)$,</nobr> <nobr>Xenon $\left( \ce{Xe} \right)$</nobr> und <nobr>Radon $\left( \ce{Rn} \right)$.</nobr>

• Beschrifte das Periodensystem.

  Tipps

  Hier siehst du das Element Silizium. Das Elementsymbol ist $\ce{Si}$.

  Die relative Atommasse von Silizium beträgt $28{,}08\,\text{u}$.

  Lösung

  Du kannst am Periodensystems einiges über die Elemente ablesen.

  • Die Zeilen/ Reihen werden Perioden genannt und mit arabischen Ziffern von $1$ bis $7$ gekennzeichnet. Früher war besonders wichtig, dass das Atomgewicht (relative Atommasse) innerhalb einer Periode von links nach rechts anstieg. Heute nutzen wir die Ordnungszahl zur Sortierung.

  • Die Spalten nennen wir Gruppen und bezeichnen sie mit römischen Zahlen $\text{I}$, $\text{II}$, $\text{III}$, $\text{IV}$ usw. Elemente einer Gruppe haben ähnliche chemische Eigenschaften.

  • Jedes Element hat sein eigenes Kästchen, in dem der Elementname und das Elementsymbol stehen. Zusätzlich steht unterhalb des Namens noch die Atommasse.

• Leite mit dem Periodensystem Aussagen über einzelne Elemente her.

  Tipps

  Suche dir zunächst die Elemente im Periodensystem und überlege, was du anhand der Position ableiten kannst.

  Lithium steht in der $2.$ Periode und hat daher eine Elektronenschale mehr als Helium in der $1.$ Periode.

  Lösung

  • Quecksilber $\left( \ce{Hg} \right)$ wurde früher häufig in Thermometern verwendet, da es bei Raumtemperatur flüssig ist. Die Atommasse beträgt $200{,}59\,\text{u}$. Es ist ebenso wie zum Beispiel Gold und Kupfer ein Nebengruppenelement und hat $2$ Valenzelektronen.

  • Sauerstoff $\left( \ce{O} \right)$, den wir durch Atmen zu uns nehmen, ist für uns lebensnotwendig. Er steht in der $2.$ Periode und $\text{VI.}$ Hauptgruppe. Aufgrund der $2.$ Periode wissen wir, dass Sauerstoff $2$ Elektronenschalen besitzt und die Hauptgruppe liefert uns $6$ Außenelektronen.

  • Brom $\left( \ce{Br} \right)$ steht in der siebten Hauptgruppe $\left( \text{VII} \right)$. Es hat daher mit $7$ Außenelektronen genauso viele wie Chlor, das in derselben Hauptgruppe steht. Selen $\left( \ce{Se} \right)$ hingegen finden wir in der sechsten Hauptgruppe $\left( \text{VI.} \right)$, es hat also nur $6$. Verglichen mit Helium hat es mehr Elektronenschalen, da Helium in der $1.$ Periode steht und Brom in der $4.$. Blei $\left( \ce{Pb} \right)$ steht in der $6.$ Periode und hat somit zwei Elektronenschalen mehr als Brom.