Grundlagen der Chemie und das Periodensystem

Chemische Bindungen und Moleküle

Atome bilden durch chemische Bindungen Moleküle oder Kristalle. Die Oktettregel besagt, dass Atome dazu neigen, ihre äußere Schale mit acht Elektronen zu füllen, um Stabilität zu erreichen.

Ionen und Bindungsarten

• Kation: Ein positiv geladenes Metall-Ion, das Elektronen verloren hat.
• Anion: Ein negativ geladenes Nichtmetall-Ion, das Elektronen aufgenommen hat.
• Ionische Bindung: Elektrostatische Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen.
• Kovalente Bindung: Bindung durch das Teilen von Elektronenpaaren.

Eigenschaften von Stoffen

Ionische Substanzen

1. Fest bei Raumtemperatur, hoher Schmelzpunkt.
2. Hart, aber spröde.
3. Variable Wasserlöslichkeit (Elektrolyte).
4. Leitfähig nur in Lösung oder Schmelze.

Molekulare Stoffe

1. Niedrige Schmelz- und Siedepunkte.
2. Geringe Dichte, weich.
3. Teilweise löslich in Wasser oder organischen Lösungsmitteln.
4. Nicht elektrisch leitfähig.

Atomare Stoffe

Sehr hart, dicht und unlöslich. Keine elektrische Leitfähigkeit (außer Graphit).

Metallische Bindung

Metalle geben Elektronen ab und bilden eine positive Struktur, die durch eine Elektronenwolke zusammengehalten wird. Legierungen sind Mischungen aus Metallen.

Formulierung und Nomenklatur

Die Oxidationszahl gibt die Ladung eines Atoms in einer Verbindung an. Binäre Verbindungen bestehen aus zwei Elementen (z. B. Oxide, Hydride, Salze).

Nomenklatur-Systeme

• Systematisch: Verwendung von Präfixen (mono-, di-, tri-, etc.).
• Stock-Schema: Angabe der Wertigkeit in römischen Ziffern.
• Traditionell: Spezielle Namen wie Wasser (H₂O), Ammoniak (NH₃) oder Methan (CH₄).

Säuren und Salze

Säuren werden in Hydracide (wasserstoffhaltig) und Oxosäuren (mit Sauerstoff) unterteilt. Salze entstehen durch die Reaktion von Säuren mit Basen.

Das Periodensystem der Elemente

Atommodelle

Die Entwicklung der Atomtheorie verlief von Dalton über Thomson (Elektronen) und Rutherford (Kernmodell) bis hin zur Entdeckung des Neutrons durch Chadwick (1932).

Ordnungszahl und Isotope

• Ordnungszahl (Z): Anzahl der Protonen.
• Massenzahl: Summe aus Protonen und Neutronen.
• Isotope: Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl.

Elektronenkonfiguration

Elektronen sind in Schalen angeordnet (2, 8, 18, 32 Elektronen). Valenzelektronen bestimmen das chemische Verhalten eines Elements.

Gruppen und Perioden

Das Periodensystem ist in 18 Gruppen und 7 Perioden unterteilt. Wichtige Gruppen sind:

• Alkalimetalle (Gruppe 1): Sehr reaktiv.
• Halogene (Gruppe 17): Neigen zur Anionenbildung.
• Edelgase (Gruppe 18): Sehr stabil, reagieren kaum.