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Periodensystem-Studienhandbuch – Einführung

 

Einführung in das Periodensystem

Die Menschen kennen Elemente wie Kohlenstoff und Gold seit der Antike. Die Elemente konnten mit keiner chemischen Methode verändert werden. Jedes Element hat eine eindeutige Anzahl von Protonen. Wenn Sie Eisen- und Silberproben untersuchen, können Sie nicht sagen, wie viele Protonen die Atome haben. Sie können die Elemente jedoch unterscheiden, da sie unterschiedliche Eigenschaften haben. Möglicherweise stellen Sie fest, dass zwischen Eisen und Silber mehr Ähnlichkeiten bestehen als zwischen Eisen und Sauerstoff. Könnte es eine Möglichkeit geben, die Elemente so zu organisieren, dass Sie auf einen Blick erkennen können, welche ähnliche Eigenschaften haben?

 

Was ist das Periodensystem?

Dmitri Mendeleev war der erste Wissenschaftler, der ein Periodensystem der Elemente erstellt hat, das dem heute verwendeten ähnlich ist. Sie können Mendeleevs Originaltabelle (1869) sehen. Diese Tabelle zeigte, dass, wenn die Elemente durch Erhöhen des Atomgewichts geordnet wurden , ein Muster auftrat, bei dem sich die Eigenschaften der Elemente periodisch wiederholten . Dieses Periodensystem ist ein Diagramm, das die Elemente nach ihren ähnlichen Eigenschaften gruppiert.

 

Warum wurde das Periodensystem erstellt?

Warum hat Mendeleev wohl ein Periodensystem gemacht? Viele Elemente mussten zu Mendeleevs Zeiten noch entdeckt werden. Das Periodensystem half bei der Vorhersage der Eigenschaften neuer Elemente.

 

Mendeleevs Tisch

Vergleichen Sie das moderne Periodensystem mit Mendeleevs Tisch. Was fällt dir auf? Mendeleevs Tisch hatte nicht sehr viele Elemente, oder? Er hatte Fragezeichen und Leerzeichen zwischen Elementen, wo er voraussagte, dass unentdeckte Elemente passen würden.

 

Elemente entdecken

Denken Sie daran, dass durch Ändern der Anzahl der Protonen die Ordnungszahl geändert wird, dh die Nummer des Elements. Wenn Sie sich das moderne Periodensystem ansehen, sehen Sie übersprungene Ordnungszahlen. die unentdeckte Elemente wären ? Neue Elemente werden heute nicht entdeckt. Sie sind gemacht. Sie können das Periodensystem weiterhin verwenden, um die Eigenschaften dieser neuen Elemente vorherzusagen.

 

Periodische Eigenschaften und Trends

Das Periodensystem hilft dabei, einige Eigenschaften der Elemente im Vergleich zueinander vorherzusagen. Die Atomgröße nimmt ab, wenn Sie sich von links nach rechts über die Tabelle bewegen, und nimmt zu, wenn Sie sich in einer Spalte nach unten bewegen. Die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen, nimmt zu, wenn Sie sich von links nach rechts bewegen, und nimmt ab, wenn Sie sich eine Säule hinunterbewegen. Die Fähigkeit, eine chemische Bindung zu bilden, nimmt zu, wenn Sie sich von links nach rechts bewegen, und nimmt ab, wenn Sie sich eine Säule hinunterbewegen.

 

Der heutige Tisch

Der wichtigste Unterschied zwischen Mendeleevs Tisch und dem heutigen Tisch besteht darin, dass der moderne Tisch durch Erhöhen der Ordnungszahl und nicht durch Erhöhen des Atomgewichts organisiert wird. Warum wurde der Tisch gewechselt? Im Jahr 1914 lernte Henry Moseley, dass man die Ordnungszahlen von Elementen experimentell bestimmen kann. Vorher waren Ordnungszahlen nur die Reihenfolge der Elemente, basierend auf dem zunehmenden Atomgewicht. Sobald Ordnungszahlen Bedeutung hatten, wurde das Periodensystem neu organisiert.

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Perioden und Gruppen

Elemente im Periodensystem sind in Perioden (Zeilen) und Gruppen (Spalten) angeordnet. Die Ordnungszahl erhöht sich, wenn Sie sich über eine Zeile oder einen Punkt bewegen.

Perioden

Zeilen von Elementen werden als Perioden bezeichnet. Die Periodennummer eines Elements gibt das höchste nicht angeregte Energieniveau für ein Elektron in diesem Element an. Die Anzahl der Elemente in einer Periode nimmt zu, wenn Sie sich im Periodensystem nach unten bewegen, da es mit zunehmender Energie des Atoms mehr Unterebenen pro Ebene gibt .

Gruppen

Spalten von Elementen helfen beim Definieren von Elementgruppen. Elemente innerhalb einer Gruppe haben mehrere gemeinsame Eigenschaften. Gruppen sind Elemente, die die gleiche äußere Elektronenanordnung haben. Die äußeren Elektronen werden Valenzelektronen genannt. Da sie die gleiche Anzahl von Valenzelektronen haben, haben Elemente in einer Gruppe ähnliche chemische Eigenschaften. Die über jeder Gruppe aufgeführten römischen Ziffern sind die übliche Anzahl von Valenzelektronen. Beispielsweise hat ein Element der Gruppe VA. Valenzelektronen.

 

Repräsentative vs. Übergangselemente

Es gibt zwei Gruppen. Die Elemente der Gruppe A werden als repräsentative Elemente bezeichnet. Die Elemente der Gruppe B sind die nicht repräsentativen Elemente.

 

Was steht auf dem Elementschlüssel?

Jedes Quadrat im Periodensystem gibt Auskunft über ein Element. Auf vielen gedruckten Periodensystemen finden Sie das Symbol. die Ordnungszahl und das Atomgewicht eines Elements .

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Elemente klassifizieren

Elemente werden nach ihren Eigenschaften klassifiziert. Die Hauptkategorien von Elementen sind die Metalle, Nichtmetalle und Metalloide.

Metalle

Sie sehen jeden Tag Metalle. Aluminiumfolie ist ein Metall. Gold und Silber sind Metalle. Wenn Sie jemand fragt, ob ein Element ein Metall, ein Metalloid oder ein Nichtmetall ist und Sie die Antwort nicht kennen, raten Sie, dass es ein Metall ist.

Was sind Eigenschaften von Metallen?

Metalle haben einige gemeinsame Eigenschaften. Sie sind glänzend (glänzend), formbar (kann gehämmert werden) und sind gute Wärme- und Stromleiter. Diese Eigenschaften resultieren aus der Fähigkeit, die Elektronen in den äußeren Schalen von Metallatomen leicht zu bewegen.

Was sind die Metalle?

Die meisten Elemente sind Metalle. Es gibt so viele Metalle, dass sie in Gruppen unterteilt sind: Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle. Die Übergangsmetalle können in kleinere Gruppen wie die Lanthaniden und Actiniden unterteilt werden.

Gruppe 1. Alkalimetalle

Die Alkalimetalle befinden sich in Gruppe IA (erste Spalte) des Periodensystems. Natrium und Kalium sind Beispiele für diese Elemente. Alkalimetalle bilden Salze und viele andere Verbindungen. Diese Elemente sind weniger dicht als andere Metalle, bilden Ionen mit einer Ladung von +1 und haben die größten Atomgrößen von Elementen in ihren Perioden. Die Alkalimetalle sind hochreaktiv.

Gruppe 2. Erdalkalimetalle

Die Erdalkalien befinden sich in Gruppe IIA (zweite Spalte) des Periodensystems. Calcium und Magnesium sind Beispiele für Erdalkalien. Diese Metalle bilden viele Verbindungen. Sie haben Ionen mit einer Ladung von +2. Ihre Atome sind kleiner als die der Alkalimetalle.

Gruppen 3-12: Übergangsmetalle

Die Übergangselemente befinden sich in den Gruppen IB bis VIIIB. Eisen und Gold sind Beispiele für Übergangsmetalle. Diese Elemente sind sehr hart mit hohen Schmelzpunkten und Siedepunkten. Die Übergangsmetalle sind gute elektrische Leiter und sehr formbar. Sie bilden positiv geladene Ionen.

Die Übergangsmetalle enthalten die meisten Elemente, sodass sie in kleinere Gruppen eingeteilt werden können. Die Lanthaniden und Actiniden sind Klassen von Übergangselementen. Eine andere Möglichkeit, Übergangsmetalle zu gruppieren, besteht in Triaden, bei denen es sich um Metalle mit sehr ähnlichen Eigenschaften handelt, die normalerweise zusammen gefunden werden.

Metalltriaden

Die Eisentriade besteht aus Eisen, Kobalt und Nickel. Direkt unter Eisen, Kobalt und Nickel befindet sich die Palladium-Triade von Ruthenium, Rhodium und Palladium, während sich unter ihnen die Platin-Triade von Osmium, Iridium und Platin befindet.

Lanthaniden

Wenn Sie sich das Periodensystem ansehen, sehen Sie, dass sich unter dem Hauptteil des Diagramms ein Block mit zwei Elementreihen befindet. Die oberste Reihe hat Ordnungszahlen nach Lanthan. Diese Elemente werden Lanthaniden genannt. Die Lanthaniden sind silberne Metalle, die leicht anlaufen. Sie sind relativ weiche Metalle mit hohen Schmelz- und Siedepunkten. Die Lanthaniden reagieren unter Bildung vieler verschiedener Verbindungen. Diese Elemente werden in Lampen, Magneten, Lasern und zur Verbesserung der Eigenschaften anderer Metalle verwendet .

Actinides

Die Aktiniden befinden sich in der Reihe unterhalb der Lanthaniden. Ihre Ordnungszahlen folgen Actinium. Alle Aktiniden sind radioaktiv mit positiv geladenen Ionen. Sie sind reaktive Metalle. die mit den meisten Nichtmetallen Verbindungen bilden. Die Aktiniden werden in Arzneimitteln und Nukleargeräten verwendet.

Gruppen 13-15: Nicht alle Metalle

Die Gruppen 13-15 umfassen einige Metalle, einige Metalloide und einige Nichtmetalle. Warum sind diese Gruppen gemischt? Der Übergang von Metall zu Nichtmetall erfolgt schrittweise. Obwohl diese Elemente nicht ähnlich genug sind, um Gruppen in einzelnen Spalten zu enthalten, haben sie einige gemeinsame Eigenschaften. Sie können vorhersagen, wie viele Elektronen benötigt werden, um eine Elektronenhülle zu vervollständigen. Die Metalle in diesen Gruppen werden als Grundmetalle bezeichnet .

Nichtmetalle & Metalloide

Elemente, die nicht die Eigenschaften von Metallen haben, werden als Nichtmetalle bezeichnet. Einige Elemente haben einige, aber nicht alle Eigenschaften der Metalle. Diese Elemente werden Metalloide genannt.

Was sind Eigenschaften von Nichtmetallen ?

Die Nichtmetalle sind schlechte Wärme- und Stromleiter. Feste Nichtmetalle sind spröde und haben keinen metallischen Glanz. Die meisten Nichtmetalle gewinnen leicht Elektronen. Die Nichtmetalle befinden sich oben rechts im Periodensystem und sind durch eine Linie, die diagonal durch das Periodensystem verläuft, von den Metallen getrennt. Die Nichtmetalle können in Klassen von Elementen mit ähnlichen Eigenschaften unterteilt werden. Die Halogene und die Edelgase sind zwei Gruppen von Nichtmetallen.

Gruppe 17: Halogene

Die Halogene befinden sich in Gruppe VIIA des Periodensystems. Beispiele für Halogene sind Chlor und Jod. Sie finden diese Elemente in Bleichmitteln, Desinfektionsmitteln und Salzen. Diese Nichtmetalle bilden Ionen mit einer Ladung von -1. Die physikalischen Eigenschaften der Halogene variieren. Die Halogene sind hochreaktiv.

Gruppe 18: Edelgase

Die Edelgase befinden sich in Gruppe VIII des Periodensystems. Helium und Neon sind Beispiele für Edelgase. Diese Elemente werden verwendet, um beleuchtete Schilder, Kältemittel und Laser herzustellen. Die Edelgase sind nicht reaktiv. Dies liegt daran, dass sie wenig dazu neigen, Elektronen zu gewinnen oder zu verlieren.

Wasserstoff

Wasserstoff hat wie die Alkalimetalle eine einzige positive Ladung, aber bei Raumtemperatur ist es ein Gas, das nicht wie ein Metall wirkt. Daher wird Wasserstoff normalerweise als Nichtmetall bezeichnet.

Was sind die Eigenschaften der Metalloide ?

Elemente, die einige Eigenschaften von Metallen und einige Eigenschaften von Nichtmetallen aufweisen, werden als Metalloide bezeichnet. Silizium und Germanium sind Beispiele für Metalloide. Die Siedepunkte. Schmelzpunkte und Dichten der Metalloide variieren. Die Metalloide sind gute Halbleiter. Die Metalloide befinden sich entlang der diagonalen Linie zwischen den Metallen und Nichtmetallen im Periodensystem .

 

Gemeinsame Trends in gemischten Gruppen

Denken Sie daran, dass auch in gemischten Gruppen von Elementen die Trends im Periodensystem immer noch zutreffen. Die Atomgröße. die einfache Entfernung von Elektronen und die Fähigkeit, Bindungen zu bilden, können vorhergesagt werden, wenn Sie sich über den Tisch bewegen.

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Testen Sie Ihr Verständnis dieser Periodensystemstunde, indem Sie prüfen, ob Sie die folgenden Fragen beantworten können:

Rezensionsfragen

  1. Das moderne Periodensystem ist nicht die einzige Möglichkeit, die Elemente zu kategorisieren. Wie können Sie die Elemente auf andere Weise auflisten und organisieren?
  2. Listen Sie die Eigenschaften der Metalle, Metalloide und Nichtmetalle auf. Nennen Sie ein Beispiel für jeden Elementtyp.
  3. Wo in ihrer Gruppe würden Sie Elemente mit den größten Atomen erwarten? (oben, Mitte, unten)
  4. Vergleichen und kontrastieren Sie die Halogene und Edelgase.
  5. Welche Eigenschaften können Sie verwenden, um Alkali, Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle voneinander zu unterscheiden?

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