Chemie
Periodensystem der Elemente
Alle 118 Elemente, durchsuchbar nach Name, Symbol oder Ordnungszahl. Tippen Sie auf ein Feld, um den vollständigen Datensatz zu öffnen: Masse, Elektronenkonfiguration, Elektronegativität, Dichte, Schmelz- und Siedepunkt, Ionisierungsenergie, Atomradius, Oxidationsstufen und Entdeckungsjahr.
Wie man das Periodensystem liest
Die Elemente stehen nach steigender Ordnungszahl, also nach Protonenzahl, und nicht nach Masse: die Reihenfolge, die Moseley 1913 als die richtige nachwies und die jene wenigen Paare klärt — Argon und Kalium, Cobalt und Nickel, Tellur und Iod —, bei denen die Masse das Gegenteil sagen würde. Die Zeilen heißen Perioden und zählen die besetzten Energieniveaus; die Spalten heißen Gruppen und fassen Elemente mit denselben Elektronen in der äußersten Schale zusammen, also mit demselben chemischen Verhalten.
Aus dieser Anordnung folgen alle periodischen Eigenschaften. Innerhalb einer Gruppe wächst der Atomradius nach unten, weil Schalen hinzukommen, und die Elektronegativität sinkt; entlang einer Periode von links nach rechts schrumpft der Radius, weil die Kernladung ohne neue Schale wächst, und die Elektronegativität steigt bis zum Fluor, dem elektronegativsten Element überhaupt. Die Ionisierungsenergie verläuft gegenläufig zum Radius: je weiter außen und je besser abgeschirmt ein Elektron ist, desto weniger Energie braucht es, um es abzulösen.
Die beiden abgesetzten Zeilen unten sind keine typografische Laune: Lanthanoide und Actinoide füllen die f-Orbitale und würden an ihrem Platz das System zweiunddreißig statt achtzehn Spalten breit machen. Aus demselben Grund tragen sie keine Gruppennummer. Die letzten Elemente der siebten Zeile wurden zu wenigen Atomen hergestellt, und viele ihrer Eigenschaften sind nie gemessen worden: fehlt der Wert, bleibt das Feld hier leer, statt eine Vorhersage aufzunehmen.
Häufige Fehler
- Ordnungszahl und Atommasse verwechseln: die erste zählt Protonen und ist ganzzahlig, die zweite ist ein gewichtetes Mittel über die natürlichen Isotope und fast nie ganzzahlig.
- Annehmen, die Ionisierungsenergie sinke in einer Gruppe stets nach unten: Caesium ist das am leichtesten zu ionisierende Element, und das darunterstehende Francium steigt wieder an, durch relativistische Effekte.
- Wasserstoff bei den Alkalimetallen suchen, weil er in der ersten Spalte steht: er hat ein Elektron wie sie, ist aber ein Nichtmetall und verhält sich völlig anders.
- Gasdichten wie Feststoffdichten lesen: hier sind sie bei 0 °C und einer Atmosphäre gemessen, und die des Wasserstoffs ist neunzigtausendmal kleiner als die von Gold.
Häufige Fragen
Warum sind die Elemente nach Ordnungszahl und nicht nach Masse geordnet?
Weil die Protonenzahl das chemische Verhalten bestimmt. Mendelejew ordnete nach Masse und musste einige vertauschen, damit die Familien aufgingen; Moseley maß 1913 die Kernladung direkt und zeigte, dass diese Vertauschungen die richtige Reihenfolge waren. Argon wiegt mehr als Kalium, hat aber ein Proton weniger und steht davor.
Was sind die Blöcke s, p, d und f?
Sie sagen, in welche Art Orbital das letzte Elektron geht. Der s-Block sind die ersten beiden Spalten, der p-Block die letzten sechs, der d-Block die Übergangsmetalle dazwischen, der f-Block die beiden abgesetzten Zeilen. Der Platz eines Elements im System und seine Elektronenkonfiguration sind dieselbe Information, zweimal geschrieben.
Warum stehen Lanthanoide und Actinoide unter dem System?
Nur aus Gründen des Drucks. Sie gehören in die sechste und siebte Periode und müssten zwischen Gruppe 3 und Gruppe 4 eingefügt werden, was das System zweiunddreißig Spalten breit machen würde. Abgesetzt bleibt es auf einer Seite lesbar.
Warum sind manche Felder leer?
Weil dieser Wert nie gemessen wurde. Die Elemente ab 104 existieren Bruchteile von Sekunden und in Mengen von wenigen Atomen: Dichte oder Schmelzpunkt lassen sich berechnen und vorhersagen, aber eine Vorhersage ist keine Messung und wird hier nicht als eine geschrieben.
Wie viele Elemente kommen in der Natur vor?
Vierundneunzig, bis zum Plutonium, wobei die letzten nur in Spuren zu finden sind. Technetium und Promethium haben trotz niedriger Ordnungszahl keine stabilen Isotope und sind in der Natur verschwindend selten. Ab 95 werden alle künstlich hergestellt.
Die gezeigten Eigenschaften, und woher sie stammen
Die Atommassen sind die konventionellen Atomgewichte der IUPAC; bei Elementen ohne stabiles Isotop ist es die Massenzahl des langlebigsten, wie sie auch im Lehrbuch steht. Die Elektronegativität folgt der Pauling-Skala. Die Dichten stehen in g/cm³, bei Raumtemperatur für Feststoffe und Flüssigkeiten und bei 0 °C und einer Atmosphäre für Gase. Schmelz- und Siedepunkte stehen in Kelvin, die erste Ionisierungsenergie in kJ/mol, der Atomradius in Pikometern. Die Elektronenkonfiguration ist abgekürzt geschrieben, ab dem vorangehenden Edelgas.
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