Einführung: So funktioniert das Periodensystem
Präsentation bei Slideshare anschauen | Als PDF herunterladen [~4 MB] | Als Einzelbilder herunterladen [~7 MB]
Um zu verstehen, wie das Periodensystem aufbaut ist und welches Prinzip hinter der Anordnung der einzelnen Elemente steht, muss man sich zuerst noch einmal das Bohrsche Atommodell in Erinnerung rufen:
Das Atom besteht im Kern aus den positiv geladenen (+) Protonen und den neutralen Neutronen. Um diesen Kern bewegen sich negativ geladene (-) Elektronen. Die Ordnungszahl eines Elements entspricht der Anzahl der Protonen im Atomkern. Da ein Atom elektrisch ausgeglichen sein muss (andernfalls wäre es ein Ion), hat das Atom immer genau so viele Elektronen in der Schale wie Protonon im Kern.
Ordnungszahl ≙ Anzahl Protonen im Kern ≙ Anzahl Elektronen im Atom
Das einfachste Atom ist das Wasserstoff-Atom: Hier besteht der Atomkern nur aus einem einzelnen Proton. In der ersten Schale bewegt sich damit auch ein Elektron. Helium mit der Ordnungszahl 2 hat zwei Protonen im Atomkern und zwei Elektronen in der ersten Schale. Beim nächsten Element im PSE, dem Lithium, befinden sich 3 Protonen im Kern. Die erste innerste Schale ist mit zwei Elektronen jedoch voll besetzt, es passen maximal zwei hinein, sonst wären die gegenseitigen Abstoßungskräfte der Elektronen zu groß. Deshalb befindet sich das dritte Elektron in einer zweiten Schale.
Achtung: Neutronen sind natürlich auch noch im Kern, auch wenn sie hier nicht eingezeichnet sind.
Wichtiger als die gesamten Elektronen sind die Valenzelektronen, d.h. die in der äußersten Schale. Die Anzahl der voll besetzten Schalen lässt sich im Periodensystem an der Zeile, der Periode, ablesen.
In der ersten Periode wird die erste Schale besetzt, in der zweiten die zweite, in der dritten die dritte und so weiter. Natrium (Na, Ordnungszahl 11) hat beispielsweise zwei voll besetzte Schalen plus ein weiteres Elektron in der dritten Schale. Die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale, die Valenzelektronen, lassen sich an der horizontalen Position des Elements im PSE ablesen, also der Spalte bzw. Gruppe ablesen, hier gekennzeichnet mit römischen Ziffern. Die Faustregel: Die Elemente in einer Spalte des Systems weisen ähnliche Eigenschaften auf. Die Alkalimetalle zum Beispiel, Lithium, Natrium, Kalium, Caesium und Francium, sind alle silbrig glänzende, weiche Metalle, die in Reaktion mit Wasser Wasserstoff bilden. In der achten Gruppe befinden sich die Edelgase, die allesamt sehr reaktionsträge sind, da ihre Schalen vollständig besetzt sind.