Wie ist das Periodensystem aufgebaut?

Das Periodensystem listet alle bekannten Elemente nach steigender Ordnungszahl auf, die einfach die Anzahl der Protonen im Kern ist. Wenn das die einzige Überlegung wäre, wäre das Diagramm einfach eine Linie, aber das ist nicht der Fall. Eine Elektronenwolke umgibt den Kern jedes Elements, typischerweise eine für jedes Proton. Elemente verbinden sich mit anderen Elementen und mit sich selbst, um ihre äußeren Elektronenschalen gemäß der Oktettregel zu füllen, die angibt, dass eine vollständige äußere Schale eine ist, die acht Elektronen hat. Obwohl die Oktettregel für schwerere Elemente nicht so streng gilt wie für leichtere, bildet sie dennoch die Grundlage für die Organisation des Periodensystems.

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Das Periodensystem listet die Elemente nach steigender Ordnungszahl auf. Die Form des Diagramms mit sieben Reihen und acht Spalten basiert auf der Oktettregel, die vorschreibt, dass sich Elemente kombinieren, um stabile äußere Schalen von acht Elektronen zu erhalten.

Das auffälligste Merkmal des Periodensystems ist, dass es als Diagramm mit sieben Zeilen und acht Spalten angeordnet ist, obwohl die Anzahl der Spalten zum unteren Rand des Diagramms hin zunimmt. Chemiker bezeichnen jede Zeile als Periode und jede Spalte als Gruppe. Jedes Element in einer Periode hat den gleichen Grundzustand und die Elemente werden weniger metallisch, wenn Sie sich von links nach rechts bewegen. Elemente derselben Gruppe haben unterschiedliche Grundzustände, aber sie haben die gleiche Anzahl von Elektronen in ihren äußeren Schalen, was ihnen ähnliche chemische Eigenschaften verleiht.

Der Trend von links nach rechts geht zu einer höheren Elektronegativität, die ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms ist, Elektronen anzuziehen. So steht beispielsweise Natrium (Na) knapp unter Lithium (Li) in der ersten Gruppe, die zu den Alkalimetallen gehört. Beide haben ein einzelnes Elektron in der äußeren Schale, und beide sind hochreaktiv und versuchen, das Elektron abzugeben, um eine stabile Verbindung zu bilden. Fluor (F) und Chlor (Cl) befinden sich in denselben Perioden wie Li bzw. Na, aber sie befinden sich in Gruppe 7 auf der gegenüberliegenden Seite des Diagramms. Sie sind Teil der Halogenide. Sie sind auch sehr reaktiv, aber sie sind Elektronenakzeptoren.

Die Elemente der Gruppe 8, wie Helium (He) und Neon (Ne), haben vollständige Außenhüllen und sind praktisch nicht reaktiv. Sie bilden eine besondere Gruppe, die Chemiker die Edelgase nennen.

Der Trend zur zunehmenden Elektronegativität führt dazu, dass die Elemente im Periodensystem von links nach rechts zunehmend nichtmetallisch werden. Metalle verlieren ihre Valenzelektronen leicht, während Nichtmetalle sie leicht aufnehmen. Daher sind Metalle gute Wärme- und Stromleiter, während Nichtmetalle Isolatoren sind. Metalle sind bei Raumtemperatur formbar und fest, während Nichtmetalle spröde sind und in festem, flüssigem oder gasförmigem Zustand vorliegen können.

Die meisten Elemente sind entweder Metalle oder Halbmetalle, deren Eigenschaften irgendwo zwischen Metallen und Nichtmetallen liegen. Die Elemente mit dem meisten metallischen Charakter befinden sich im unteren linken Teil des Diagramms. Die mit den wenigsten metallischen Qualitäten befinden sich in der oberen rechten Ecke.

Der Großteil der Elemente passt nicht bequem in die saubere Gruppen- und Periodenanordnung, die von vorgestellt wird Der russische Chemiker Dmitri Ivanovitch Mendeleev (1834-1907), der als erster das Periodensystem entwickelte. Diese Elemente, die als Übergangselemente bekannt sind, nehmen die Mitte der Tabelle ein, von den Perioden 4 bis 7 und zwischen den Gruppen II und III. Da sie Elektronen in mehr als einer Schale teilen können, sind sie nicht eindeutig Elektronendonatoren oder -akzeptoren. Diese Gruppe umfasst solche gewöhnlichen Metalle wie Gold, Silber, Eisen und Kupfer.

Außerdem erscheinen am unteren Ende des Periodensystems zwei Gruppen von Elementen. Sie werden Lanthanoide bzw. Actiniden genannt. Sie sind da, weil im Diagramm nicht genügend Platz für sie ist. Die Lanthanoide gehören zur Gruppe 6 und gehören zwischen Lanthan (La) und Hafnium (Hf). Die Actiniden gehören zur Gruppe 7 und gehen zwischen Actinium (Ac) und Rutherfordium (Rf).