Teil 1 von 3: Aufbau des PSE´s und Ableitung des Aufbaus der Element-Atome

Periodensystem der Elemente (PSE) – eine Einführung

In diesem Video wird erklärt, welches System hinter der Anordnung der Elemente im PSE steckt.

Wiederholung Bohr‘sches Atommodell (1:01)

Das Bohr‘sche Atommodell besagt, dass die Atome jeden Elements aus einem Kern und einer Hülle bestehen, in der die Elektronen den Kern auf festen Bahnen/ Energieniveaus umkreisen.

Im Kern befinden sich positiv geladene Protonen (p⁺) und elektrisch neutrale Neutronen (n^{+/- 0}). Die Hülle besteht aus Elektronen (e^-) die negativ geladen sind und sich auf Schalen oder Kreisbahnen um den Kern bewegen. Die Atome der Elemente sind immer elektrisch neutral, dh. sie bestehen immer aus gleich vielen Protonen und Elektronen. Enthält ein Teilchen mehr Protonen als Elektronen handelt es sich um ein Kation, enthält es mehr Elektronen als Protonen heißt es Anion.

Beispiel Wasserstoffatom (2:00)

Das Wasserstoffatom ist das einfachste Atom. Es besteht aus einem Proton im Kern, dementsprechend muss auch ein Elektron darum kreisen, um das Atom „neutral zu machen“. Die innerste Kreisbahn wird immer zuerst besetzt, sie heißt K-Schale.

Beispiel Helium (3:14)

Helium hat im Kern zwei Protonen, also auch zwei Elektronen in der K-Schale. Neutronen werden hier vernachlässigt.

Lithium

Im Lithiumkern befinden sich drei Protonen. Also besitzt Lithium auch drei Elektronen. Auf der innersten engen Kreisbahn, der K-Schale, haben jedoch nicht mehr als zwei Elektronen Platz. Das heißt, das dritte Elektron des Lithiums bewegt sich weiter weg vom Kern auf der nächstäußeren Schale, der L-Schale.

Beryllium

Beryllium hat vier Protonen im Kern und vier Elektronen, die sich auf Kreisbahnen um den Kern bewegen.

Schlussfolgerung (5:07)

Wie man erkennt: Je weiter man im PSE voranschreitet kommt von einem zum nächsten Element immer ein Proton im Kern dazu und damit auch ein Elektron. Die Ordnungszahl, die über jedem Elementnamen steht, entspricht der Anzahl der Protonen im Kern des Elements und damit auch seiner Elektronenzahl.

(6:55) Am wichtigsten für die Eigenschaften des Elements sind die Valenzelektronen.

Valenzelektronen sind die Elektronen auf der äußersten, nicht voll besetzten Schale. Betrachtet man nun die Perioden des PSE, also die horizontalen Reihen, so erkennt man:
In der obersten Reihe oder 1. Periode stehen nur Wasserstoff und Helium, denn hier wird die erste Schale mit Elektronen besetzt, und dort passen nur höchstens zwei drauf.
In der 2. Periode stehen schon mehr Elemente. Sie haben alle eine mit zwei Elektronen voll besetzte Unterschale und von links nach rechts ein (Lithium) bis acht (Neon) Elektronen auf der nächstäußeren Schale.
In der 3. Periode wird dann analog die dritte Schale besetzt usw.

Natrium beispielsweise hat zwei voll besetzte Unterschalen und ein Elektron in der äußersten unvollständig besetzten Schale, also ein Valenzelektron.
Die Nummer der Hauptgruppe, also die römische Zahl über den vertikalen Spalten, gibt also die Anzahl der Valenzelektronen der darunter stehenden Elemente an. Beispielsweise hat Magnesium aus der 2. Hauptgruppe ein Valenzelektron mehr als Natrium, das in der 1. Hauptgruppe steht.
Wichtig wird die Anzahl der Valenzelektronen, wenn man die Bindigkeit eines Elements betrachten will, denn nur Valenzelektronen stehen für Atombindungen zur Verfügung. (mit Einschränkungen, die für die Schule nicht relevant sein sollten)