Periodensystem: Elemente, Verbindungen und Metalle

Elemente und Verbindungen

Ein Element ist eine Substanz, die aus gleichen Atomen gebildet wird. Zum Beispiel besteht ein Stück Eisen aus lauter gleichen Eisenatomen. Alle Elemente sind im Periodensystem aufgeführt. Verbindungen entstehen, wenn sich verschiedene Atome miteinander verbinden. Ein Beispiel hierfür ist Wasser (H2O), welches aus Wasserstoff- und Sauerstoffatomen besteht. Jedem Elementsymbol ist ein Buchstabe zugeordnet, was die Untersuchung erleichtert.

Periodensystem

1. Die Elemente sind von links nach rechts in aufsteigender Reihenfolge ihrer Ordnungszahl angeordnet.
2. Elemente mit der gleichen Anzahl von Elektronenschalen befinden sich in derselben Periode. Es gibt insgesamt 7 Perioden.
3. Elemente mit der gleichen Anzahl von Valenzelektronen und ähnlichen chemischen Eigenschaften befinden sich in derselben Gruppe. Die Gruppennummer stimmt mit der Anzahl der Valenzelektronen überein.

Klassifizierung der Elemente

Eine wichtige Klassifizierung der Elemente ist die Einteilung in Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle. Je weiter links und unten sich ein Element im Periodensystem befindet, desto metallischer ist es. Francium (Fr) ist das metallischste Element. Ein Element ist umso metallischer, je leichter es Elektronen abgeben kann. Je weiter die Elektronen vom Kern entfernt sind und je weniger Valenzelektronen vorhanden sind, desto leichter können sie abgegeben werden.

Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen

• Metalle besitzen einen charakteristischen Glanz, sind gute Leiter von Wärme und Elektrizität, und können zu Blechen verformt werden. Nichtmetalle hingegen sind spröde und brechen leicht.
• Mit Ausnahme von Quecksilber, welches bei Raumtemperatur flüssig ist, sind alle Metalle bei Raumtemperatur (25 °C) fest. Nichtmetalle können bei Raumtemperatur fest, flüssig oder gasförmig sein.

Gruppierung von Atomen

1. Als isolierte Atome

Edelgase (Gruppe 8A: He, Ne, etc.) existieren als isolierte Atome, da sie 8 Valenzelektronen besitzen und somit eine stabile Elektronenkonfiguration aufweisen. Alle anderen Elemente gehen Verbindungen ein, um diese stabile Struktur zu erreichen.

2. Als zweiatomige Moleküle

Einige Elemente, wie z. B. Wasserstoff (H2), Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2), bilden zweiatomige Moleküle. Diese Moleküle entstehen durch die Bindung von zwei gleichen Atomen über schwache Kräfte. Alle diese Elemente sind bei Raumtemperatur gasförmig.

3. Als Kristalle

Nichtmetallische Kristalle

Ein Kristall ist ein dreidimensionales Netzwerk aus Atomen, die durch chemische Bindungen miteinander verbunden sind. Nichtmetalle bilden kovalente Kristalle, in denen die Atome durch starke kovalente Bindungen miteinander verbunden sind.

Metallische Kristalle

Metalle können ein oder zwei Elektronen abgeben, wodurch ein Gitter aus positiv geladenen Ionen entsteht, das von einem "Meer" aus frei beweglichen Elektronen umgeben ist (Elektronengasmodell). Diese Struktur erklärt die gute elektrische Leitfähigkeit und Verformbarkeit von Metallen.