Atombindungen, Metalle und das Periodensystem

Atombindungen und Molekülkristalle

Schon in der Antike kannte man Elemente wie Gold, Silber usw. Bis heute wurden über hundert Elemente entdeckt. Die Klassifizierung der Elemente nach ihrem Aussehen und ihren physikalischen Eigenschaften ermöglicht die Einteilung in zwei Gruppen: Metalle und Nichtmetalle.

Metalle und Nichtmetalle

Zur Unterscheidung der Gruppen werden verschiedene Merkmale herangezogen.

Metallische Elemente

• a) Sie haben einen charakteristischen Glanz.
• b) Sie sind undurchsichtig und gute Leiter für Wärme und Strom.
• c) Sie sind bei Raumtemperatur meist fest und weisen tendenziell hohe Schmelzpunkte auf.

Nichtmetalle

• a) Sie besitzen keinen metallischen Glanz.
• b) Sie sind schlechte Leiter für Wärme und Strom.
• c) Bei Raumtemperatur können sie gasförmig, flüssig oder fest (und dann recht spröde) sein.
• d) Feststoffe haben in der Regel niedrige Schmelzpunkte, Flüssigkeiten weisen ebenfalls niedrige Siedepunkte auf.

Das aktuelle Periodensystem

Derzeit sind die Elemente in einem System oder einer Tabelle angeordnet, sortiert nach ihren Ordnungszahlen (der Anzahl der Protonen). Im aktuellen Periodensystem sind die Elemente in Gruppen (Spalten) und Perioden (Zeilen) unterteilt. Es gibt 18 Gruppen; Elemente einer Gruppe haben die gleiche Anzahl an Elektronen in der äußersten Schale und besitzen ähnliche Eigenschaften.

Elemente in derselben horizontalen Reihe (Periode) besitzen die gleiche Anzahl an Elektronenschalen. Es gibt insgesamt sieben Perioden.

Eigenschaften im Periodensystem

• a) Metallischer Charakter: Im Periodensystem nimmt der metallische Charakter von rechts nach links zu. Innerhalb einer Gruppe nimmt er von oben nach unten zu, da die Anzahl der Schalen steigt.
• b) Weitere Merkmale:
  • Die Anzahl der Protonen und Elektronen steigt in der Tabelle von links nach rechts.
  • Die Anzahl der Schalen steigt von oben nach unten.
  • Einige Elemente weisen Merkmale beider Gruppen auf und werden als Halbmetalle (Metalloide) bezeichnet.

Gruppierung von Atomen in der Materie

Atome können isoliert auftreten oder sich verbinden, um Kristalle oder Moleküle zu bilden.

Isolierte Atome

Obwohl sich Atome meist zu Stoffen verbinden, gibt es in der Natur auch isolierte Atome. Dies liegt daran, dass ihre Elektronenkonfigurationen besonders stabil sind. In Gruppe 18 (Helium, Neon, Argon usw.) sind alle Orbitale voll besetzt. Diese Elemente haben eine sehr stabile Struktur und kommen in der Natur gasförmig vor. Da sie so stabil sind, gehen sie kaum Bindungen ein; man nennt sie Edelgase oder Inertgase.

Alle anderen Elemente versuchen, Stabilität zu erreichen, indem sie sich mit anderen Atomen verbinden, um eine volle Außenschale zu erhalten. So entstehen Moleküle und Kristalle.

Moleküle

Elemente streben nach Stabilität in ihren äußeren Schalen. Deshalb teilen sie Elektronen mit anderen Atomen, um diese aufzufüllen und Moleküle zu bilden.

Merkmale der Molekülstruktur:

1. Sie können als Elementstoffe (aus gleichen Atomen) oder als Verbindungen (aus verschiedenen Atomen) vorliegen.
2. Moleküle sind oft isoliert oder nur schwach miteinander verbunden. Sie treten häufig gasförmig auf oder bilden spröde Feststoffe.