Periodensystem: Geschichte, Klassifizierung & Bindungen

Geschichte des Periodensystems der Elemente

Die Klassifizierung der Elemente begann im 19. Jahrhundert, kurz nachdem die Unterscheidung zwischen Metallen und Nichtmetallen getroffen wurde.

Wichtige Beiträge zur Entwicklung

• 1817 – Johann Döbereiner: Triaden
• 1863 – John Newlands: Gesetz der Oktaven (Sortierung nach Atommasse)
• 1869 – Lothar Meyer: Sortierung basierend auf dem Atomvolumen
• 1869 – Dmitrij Mendelejew: Sortierung basierend auf Atommasse und Eigenschaften

Das moderne Periodensystem

Heute verwenden wir das aktuelle Periodensystem, das nach der Ordnungszahl sortiert ist.

Klassifizierung der Elemente nach metallischem Charakter

Metalle

• Gute Leiter für Wärme und Elektrizität.
• Besitzen charakteristischen Glanz.
• Sie sind formbar und dehnbar (duktil).
• Tendenz, Elektronen zu verlieren und positive Ionen (Kationen) zu bilden.

Nichtmetalle

• Schlechte Leiter für Wärme und Elektrizität.
• Können bei Raumtemperatur in jedem Aggregatzustand gefunden werden.
• Tendenz, Elektronen aufzunehmen und negative Ionen (Anionen) zu bilden.

Edelgase

• Sie liegen als einzelne Atome vor.
• Sie sind chemisch sehr stabil und bilden normalerweise keine Verbindungen.

Gruppen der Hauptelemente (Repräsentative Elemente)

• Wasserstoff (H): Obwohl es das erste Element ist, gehört es weder zu den Metallen noch zu einer festen Gruppe.
• Alkalimetalle (Gruppe 1): Haben 1 Elektron in der letzten Schale.
• Erdalkalimetalle (Gruppe 2): Haben 2 Elektronen in der letzten Schale.
• Erdmetalle (Gruppe 13): Haben 3 Elektronen in der letzten Schale.
• Kohlenstoffgruppe (Gruppe 14): Haben 4 Elektronen in der letzten Schale.
• Stickstoffgruppe (Gruppe 15): Haben 5 Elektronen in der letzten Schale.
• Chalkogene (Gruppe 16): Haben 6 Elektronen in der letzten Schale.
• Halogene (Gruppe 17): Haben 7 Elektronen in der letzten Schale.
• Edelgase (Gruppe 18): Haben 8 Elektronen in der letzten Schale (mit Ausnahme von Helium (He), das nur 2 hat). Sie neigen weder dazu, Elektronen zu verlieren noch zu gewinnen.

Zusammensetzung von Materie

Elemente

Elemente bestehen aus Atomen, die nicht in einfachere Materialien zerlegt werden können. Sie können in Form von isolierten Atomen (wie Edelgase), Molekülen (wie Sauerstoff und Wasserstoff) oder in Netzwerkstrukturen (wie kristallines Eisen oder Diamant) vorliegen.

Verbindungen (Komposite)

Verbindungen bestehen aus Atomen verschiedener Elemente, die durch chemische Prozesse in einfachere Materialien (Atome) zerlegt werden können. Sie können in Form von Molekülen und Makromolekülen (wie Wasser, Insulin oder DNA) oder in kristallinen Netzwerken vorliegen.

Chemische Bindungen

Warum verbinden sich Atome?

Atome verbinden sich, weil sie in gebundenem Zustand stabiler sind. Fast alle Elemente neigen dazu, leicht Verbindungen oder Gruppen zu bilden, mit Ausnahme der Edelgase, die bereits eine sehr stabile Elektronenverteilung aufweisen.

Die Lewis-Theorie (1916)

Nach der Theorie von Lewis verbinden sich Atome, um eine stabile Elektronenkonfiguration zu erreichen, die der Stabilität der Edelgaskonfiguration entspricht (Oktettregel).

Definition der Chemischen Bindung

Die chemische Bindung ist die Anziehungskraft, die die Teilchen zusammenhält, aus denen ein Stoff besteht.

Arten von Chemischen Bindungen

1. Ionische Bindung

Die Vereinigung durch elektrostatische Anziehungskräfte zwischen Ionen entgegengesetzter Ladung.

• Prozess: Metallische Elemente verlieren in der Regel Elektronen aus der äußeren Schale, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, und bilden dabei Kationen (positive Ionen). Nichtmetallische Elemente neigen dazu, Elektronen aufzunehmen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, und bilden dabei Anionen (negative Ionen).
• Typisch für: Elektronentransfer zwischen Metallen und Nichtmetallen.

2. Kovalente Bindung

Die Vereinigung zweier Atome, die ein oder mehrere Elektronenpaare teilen. Diese Bindung entsteht, wenn die Tendenz der Atome, Elektronen zu verlieren oder zu gewinnen, nicht stark unterschiedlich ist.

• Typisch für: Nichtmetall + Nichtmetall (Teilen von Elektronen).

3. Metallische Bindung

Die Verbindung zwischen positiven Metallionen und einer gemeinsamen „Elektronenwolke“, wodurch kristalline Netzwerke entstehen.

• Typisch für: Bindung zwischen Metallatomen.