Was bedeutet die Periodennummer?

Elemente des Periodensystems gehören zu Gruppen und Perioden. Die Gruppen des Periodensystems sind die Spalten. Die Perioden des Periodensystems sind die Zeilen.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Elemente derselben Periode haben dieselbe Hauptquantenzahl, die sowohl die Größe als auch die Energie der äußersten Elektronenhülle eines Atoms beschreibt.

Die Elektronen eines Atoms umkreisen den Kern in einer unscharfen Wolke, die von der Wahrscheinlichkeit bestimmt wird. Es kann jedoch nützlich sein, sich Elektronenbahnen als starre Schalen vorzustellen, die eine Reihe verschiedener möglicher Elektronenorbitale enthalten. Mit zunehmender Ordnungszahl eines Atoms müssen seine Schalen immer mehr Elektronen aufnehmen. Die äußerste Schale wird Valenzschale genannt; die Periodennummer bezieht sich auf diese Schale.

Die Anordnung der möglichen Position eines Elektrons in einem Atom wird durch Quantenzahlen bestimmt. Die Hauptquantenzahl n entspricht der Größe und Energie von Elektronenschalen. Es kann ganzzahlige Werte ungleich null haben: 1, 2, 3 und so weiter. Mit steigender Zahl nehmen sowohl die Größe als auch die Energie der Elektronenhülle zu. Die zweite Quantenzahl l entspricht der Form der Orbitale innerhalb einer Schale. Diese Zahlen werden typischerweise mit ihren entsprechenden Buchstaben bezeichnet: 0 = s, 1 = p, 2 = d und 3 = f. Der Wert von l kann zwischen null und n-1 liegen. Wenn ein Elektron beispielsweise eine Hauptquantenzahl von 2 hat, könnte es in einer von zwei verschiedenen Orbitalformen existieren, s oder p. Die dritte Quantenzahl m entspricht der Orientierung der Orbitale. Die dritte Quantenzahl muss immer zwischen -l und +l liegen. Daher gibt es ein s-Orbital, drei p-Orbitale, fünf d-Orbitale und sieben f-Orbitale.

Ein einzelnes Elektronenpaar füllt ein Orbital. Wasserstoff hat ein Elektron, so dass er das erste Orbital besetzt: 1s. Helium hat zwei Elektronen, die beide noch in das 1s-Orbital passen. Das nächste Element, Lithium, hat drei Elektronen. Die ersten beiden passen in das 1s-Orbital. Das dritte Elektron muss sich jedoch in einem neuen Orbital befinden. Die Hauptquantenzahl 1 beschränkt die zweite Quantenzahl auf Null, was wiederum bedeutet, dass auch die dritte Null sein muss. Daher wird der gesamte mit der ersten Schale verbundene Raum eingenommen. Das nächste Elektron muss in einer neuen Schale und einem neuen Orbital existieren: dem 2s-Orbital. Dies bedeutet, dass die Hauptquantenzahl zugenommen hat; das Element muss sich in einer anderen Periode befinden. Lithium beginnt erwartungsgemäß mit der 2. Gruppe des Periodensystems, da seine Valenzschale die Hauptquantenzahl 2 hat.

Atome ändern die Hauptquantenzahlen nicht, wenn Sie sich im Periodensystem von links nach rechts bewegen. Daher befinden sich die Elektronen alle in ungefähr der gleichen Entfernung vom Kern. Es werden jedoch mehr Protonen hinzugefügt. Dies erzeugt eine größere positive Ladung am Kern, was zu einem stärkeren Einwärtsziehen der Elektronen führt. Daher nimmt der Atomradius oder der Abstand vom Kern zum äußersten Rand des Atoms tatsächlich ab, wenn Sie sich über eine Periode bewegen. Auf der anderen Seite, wenn Sie sich im Periodensystem nach unten bewegen, erhöht sich die Periodennummer. Die Hauptquantenzahl steigt und damit die Elektronenwolke an Größe. Der Atomradius nimmt wiederum zu, wenn Sie sich im Periodensystem nach unten bewegen.