Allgemeine Informationen zum Periodensystem

Das Periodensystem ist ein faszinierendes Ordnungssystem, das die Natur den Elementen gegeben hat. Der russische Chemiker Dimitri Mendelejew und der deutsche Chemiker Lothar Meyer haben dies unabhängig voneinander fast zeitgleich in den 1860er Jahren erkannt. Beide haben ihre Erkenntnisse Jahr 1869 in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht. 

Damals waren noch längst nicht alle Elemente bekannt, doch aufgrund der vorhandenen „Lücken“ im Periodensystem konnte die Existenz weiterer noch nicht entdeckter Elemente vorhergesagt werden. So wurde z.B. ein Element "Eka-Silicium" postuliert, das im Periodensystem unter dem Element Silicium stehen sollte. Es war eine großartige Bestätigung des Periodensystems, als "Eka-Silicium", das inzwischen Germanium heißt, später auch entdeckt wurde und seine chemischen und physikalischen Eigenschaften den Vorhersagen verblüffend genau entsprachen. 


Hier geht es zu zwei Erklärvideos im YouTube-Kanal musstewissen Chemie, in denen das Periodensystem der Elemente anschaulich dargestellt wird

Periodensystem der Elemente, Teil 1      Periodensystem der Elemente, Teil 2 


Im Periodensystem der Elemente werden alle chemischen Elemente nach steigender Kernladungszahl sortiert: von Wasserstoff mit der Ordnungszahl 1 bis zum schwersten heute bekannten Element, dem Organesson (Ordnungszahl 118). Die Kernladungszahl, auch Ordnungszahl genannt, definiert die Anzahl der Protonen, der positiv geladenen Teilchen in einem Atom. Wassestoff hat also ein Proton, Organissum hat 118 Protonen. Diese Reihe der 118 Elemente wird in mehreren Zeilen dargestellt, die als Perioden bezeichnet werden. Die Elemente, die dadurch im Periodensystem untereinander, also in einer Spalte stehen, bilden eine Gruppe. Das Periodensystem hat 18 Gruppen, von denen acht als Hauptgruppen bezeichnet werden.

Nach dem Bohr’schen Atommodell besteht ein Atom aus einem Kern, der die positiv geladenen Protonen und ungeladene Neutronen enthält und einer Hülle, die die negativ geladenen Elektronen enthält. Bei einem elektrisch ungeladenen Atom  muss die Anzahl von Protonen und Elektronen immer gleich sein. Da die Ordnungszahl und damit die Anzahl der Protonen im Periodensystem von links nach rechts und von Reihe zu Reihe zunehmen, steigt auch die Anzahl der Elektronen. Nach einer sehr einfachen, doch für das Verständnis des Periodensystems sehr zutreffenden Vorstellung, besteht die Hülle eines Atoms aus verschiedenen Bahnen, auch „Schalen“ genannt, die unterschiedlich viele Elektronen aufnehmen können.

In der ersten Periode stehen nun die leichtesten beiden Elemente Wasserstoff und Helium mit einem bzw. zwei Protonen und Elektronen. Dabei befinden sich die Elektronen in der innersten Schale, die als K-Schale bezeichnet wird. Sie kann nicht mehr als zwei Elektronen aufnehmen. In der zweiten und 3. Periode stehen die Elemente, in denen zusätzlich zur K-Schale auch die sogenannten L-Schalen mit jeweils acht Elektronen aufgefüllt werden. Ab der vierten Periode wird zwischen die 2. Hauptgruppe (Kalzium, Ordnungszahl 20) und die 3. Hauptgruppe (Gallium, Ordnungszahl 31) ein Block von 10 Nebengruppenelementen mit den Ordnungszahlen 21 bis 30 eingeschoben. In diesem wird nicht wie bisher die äußerste Schale, sondern die zweitäußerste Schale, die jeweils 10 Elektronen aufnehmen kann, aufgefüllt. Wenn diese Schale vollständig gefüllt ist, wird ab dem Element Gallium wieder die äußerste Schale aufgefüllt. Ab der sechsten Periode wird auch der Block der Nebengruppenelemente noch einmal unterteilt, indem jeweils 14 Elemente eingeschoben werden. In diesen Elementen, die als Lanthanoide und Actinoide bezeichnet werden, wird die drittäußerste Schale mit jeweils 14 Elektronen aufgefüllt, bevor dann weiter die zweitäußerste Schale der Nebengruppen und dann die äußerste Schale der Hauptgruppe gefüllt werden.

Das Periodensystem ist nun so eingeteilt, dass Elemente mit der gleichen Anzahl von Elektronen in der äußersten Schale untereinander stehen und eine Gruppe bilden. Da die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale, der sogenannten Valenzelektronen, die Eigenschaften der Elemente wesentlich beeinflussen, haben die Elemente einer Gruppe auch ähnliche Eigenschaften. Dadurch konnten Mendelejew, Meyer und andere Wissenschaftler die Existenz noch unbekannter Elementen voraussagen.

Periodensystem für Fortgeschrittene

Dieses Periodensystem, entwickelt von der European Chemical Society zeigt das Periodensystem auf eine andere Weise. Mit verschiedenen Farben ist die Verfügbarkeit der Element dargestellt. Das Smartphone-Symbol kennzeichnet Elemente, die in einem handelsüblichen Smartphone verbaut ist und die graue Farbe zeigt Elemente an, die unter fragwürdigen Bedingungen gewonnen werden, also in Ländern, in denen Krieg herrscht und/oder Kinderarbeit üblich ist.

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zuletzt geändert am: 17.12.2018 - 15:50 Uhr von K.J.Schmitz