Periodensystem
Elementfamilien
Senkrechte Einteilung
der Gruppen:
Römische
Zahlen: Einteilung in Hauptgruppen (I-VIII) und Nebengruppen (veraltet)
Arabische
Zahlen: Einteilung in Gruppen (1-18) nach IUPAC
Einteilung in Gruppen
Das Periodensystem ist so angelegt, dass
Elemente mit stofflich ähnlichen Eigenschaften in Gruppen aufgeteilt
sind. Die stofflichen Ähnlichkeiten ergeben sich aus der ähnlichen
Elektronenverteilung in der Valenzschale.
Die Hauptgruppenzahl entspricht der Zahl der Valenzelektronen.
Beispiele für bestimmte
Gruppen
Alkalimetalle
In der I. Hauptgruppe (nach IUPAC
1. Gruppe) stehen alle Alkalimetalle untereinander,
wobei Wasserstoff nicht zu diesen Metallen zählt. Der Name leitet
sich vom arabischen Wort "al kali" ab, welches das in der Pflanzenasche
enthaltene Kaliumcarbonat bezeichnet, das mit Wasser eine Lauge bildet.
Alle Elemente der Gruppe (Lithium, Natrium,
Kalium, Rubidium,
Caesium und Francium)
reagieren heftig mit Wasser unter Wasserstoff- und Laugenbildung. Die hohe
Reaktionsfähigkeit der Alkalimetalle erklärt sich in dem einzigen
Valenzelektron. Dieses kann leicht
abgegeben werden. Die Atome der Alkalimetalle besitzen eine sehr niedrige
Elektronegativität. Es ist auch nur wenig
Ionisierungsenergie notwendig, um dieses einzelne
Elektron zu entziehen. Alkalimetalle treten daher generell einwertig auf.
Die Pinkfärbung
des Phenolphthaleins zeigt an,
dass bei der Reaktion
von Natrium mit Wasser eine Lauge entsteht
Erdalkalimetalle
In der II. Hauptgruppe (nach IUPAC
2. Gruppe) finden sich die Erdalkalimetalle (Beryllium,
Magnesium, Calcium,
Strontium, Barium
und Radium), die mit Ausnahme des Berylliums
ebenfalls gerne mit Wasser reagieren und alkalische Lösungen bilden.
Die Oxide dieser Elemente wurden früher als alkalische Erden bezeichnet.
Die Atome der Erdalkalimetalle mit ihren beiden Valenzelektronen
geben diese Elektronen gerne ab, damit sie die Edelgaskonfiguration
erreichen. Daher treten sie generell zweiwertig auf.
Calcium reagiert
mit Wasser und bildet unter Wasserstoffentwicklung eine Lauge
Chalkogene
Die VI. Hauptgruppe (nach IUPAC
16. Gruppe) umfasst die Chalkogene. Zu ihnen gehören Sauerstoff,
Schwefel, Selen, Tellur,
Polonium und Ununhexium.
Der Name leitet sich vom Griechischen ab und bedeutet so viel wie "Erzbildner".
Verbindungen der Chalkogene mit Metallen sind in vielen Erzen enthalten.
Zum Erreichen der Edelgaskonfiguration
können sie sechs Elektronen abgeben oder zwei aufnehmen. Daher treten
bei den Chalkogenen mehrere Wertigkeiten auf.
Chalkogene bilden
mit Metallen zahlreiche Erze, z.B. das Roteisenerz (Eisenoxid)
Halogene
In der VII. Hauptgruppe (nach
IUPAC 17. Gruppe) stehen die Halogene, was soviel wie "Salzbildner" (griech.)
bedeutet. Fluor, Chlor,
Brom, Iod (und wahrscheinlich
auch Astat) reagieren teilweise heftig mit den
Metallen und bilden die entsprechenden Salze. Die
Elektronegativität der Halogene ist relativ
hoch. Daher nehmen sie gerne ein Elektron auf, um die Edelgaskonfiguration
zu erreichen. Die Halogene treten gegenüber weniger elektronegativen
Elementen stets einwertig auf.
Halogene reagieren
heftig mit Metallen (hier Chlor mit Eisen) und bilden dabei Salze
Edelgase
Die Edelgase in der VIII. Hauptgruppe
(nach IUPAC 18. Gruppe) wie Helium, Neon,
Argon, Krypton, Xenon
oder Radon (wahrscheinlich auch Ununoctium)
sind gasförmige Nichtmetalle, die äußerst ungern mit anderen
Stoffen reagieren, so "edel" benehmen sie sich. Die Edelgase besitzen auf
der Valenzschale bereits die "ideale" Edelgaskonfiguration,
so dass eine sehr hohe Ionisierungsenergie aufgewendet
werden muss, um Elektronen aus der Schale zu entfernen. Aus diesem Grunde
existieren nur sehr wenige Edelgasverbindungen.
Edelgase sind sehr
reaktionsträge und zeigen bei Glimmentladungen farbiges Licht
b)
Übergangselemente
Bei den Übergangselementen
(veraltet: Nebengruppenelemente) werden die d-Orbitale mit Elektronen besetzt:
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Sc
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Ti
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V
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Cr
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Mn
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Fe
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Co
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Ni
|
Cu
|
Zn
|
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Y
|
Zr
|
Nb
|
Mo
|
Tc
|
Ru
|
Rh
|
Pd
|
Ag
|
Cd
|
|
Lu
|
Hf
|
Ta
|
W
|
Re
|
Os
|
Ir
|
Pt
|
Au
|
Hg
|
|
Lr
|
Rf
|
Db
|
Sg
|
Bh
|
Hs
|
Mt
|
Ds
|
Rg
|
Uub
|
Die Lanthanoide
(auch Lanthaniden) beginnen mit dem Element Nr. 57, Lanthan. Bei ihnen
werden die 4f-Orbitale mit Elektronen besetzt. Alle Elemente sind dem Lanthan
sehr ähnlich: silberweiße, reaktionsfähige Metalle, die
an feuchter Luft oxidieren und mit Wasser oder verdünnten Mineralsäuren
unter Wasserstoffentwicklung reagieren. Viele Lanthanoide sind im fein
verteilten Zustand pyrophor, d.h. sie entzünden sich von selbst.
Lanthan zerfällt
ällmählich und bildet mit der Luftfeuchtigkeit grauweißes
Lanthanhydroxid
Bei den Actinoiden
(auch Actiniden) werden die 5f-Orbitale mit Elektronen besetzt. Alle Elemente
sind dem Element Actinium sehr ähnlich:
Es sind silberweiße, reaktionsfähige Metalle, die hoch toxisch
und radioaktiv sind. Die künstlich hergestellten Elemente jenseits
des Urans heißen Transurane.
|
Lanthanoide
|
La
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Ce
|
Pr
|
Nd
|
Pm
|
Sm
|
Eu
|
Gd
|
Tb
|
Dy
|
Ho
|
Er
|
Tm
|
Yb
|
|
Actinoide
|
Ac
|
Th
|
Pa
|
U
|
Np
|
Pu
|
Am
|
Cm
|
Bk
|
Cf
|
Es
|
Fm
|
Md
|
No
|