Periodensystem der Elemente - PSEHistorische Entwicklung• Möglichkeiten der Reindarstellung• Möglichkeiten der Reindarstellung• seit 18. Jhdt. wissenschaftliche Beschreibung der Elemente• 1817 Johann Wolfgang Döbereiner:

– ähnliche Elemente in „Triaden“ sortiert• 1863 Newland: „Oktavengesetz“

– Elemente nach Atomgewicht geordnet– Elemente nach Atomgewicht geordnetwiederkehrende ähnliche Eigenschaften

• 1868/69:Di it i I M d l j (1834 1907)• Dimitri I. Mendelejew (1834-1907)

• Lothar Meyer (1830-1895)– Alle bekannten Elemente (ca. 60) eingeordnet( ) g– Elemente mit ähnlichen Eigenschaften in Gruppen– einige Plätze in ihrem System blieben frei– Eigenschaften noch nicht entdeckten Elemente voraussagbarEigenschaften noch nicht entdeckten Elemente voraussagbar

P i dPerioden-system

hnach Mendelejew1834 19071834-1907

Periodensystem der Elemente - PSE

1913 Mosley:• 1913 Mosley:– Tellur (Massenzahl 127,6) > Iod (126,9)– Kernladungszahl als Sortierkriteriumg

Anzahl der Protonen / Ordnungszahl

• Natürliche radioaktive Elemente 1937 bis 1945:Technetium, Promethium, Astat und Franciumauf der Erde nur in natürlichen ZerfallsreihenL t t El t h ä li h di kti• Letzte Elemente: schwer zugänglich, radioaktiv

Periodensystem der Elemente

Aufbau des PeriodensystemsHauptgruppenHauptgruppen

PSE umfaßt sieben Perioden (waagerechte Zeilen)PSE umfaßt sieben Perioden (waagerechte Zeilen)PSE umfaßt 8 Haupt- und 8 Nebengruppen (Spalten)Gruppe: Elemente mit ähnlichen chem. Eigenschaften.Gruppe: Elemente mit ähnlichen chem. Eigenschaften.1. Hauptgruppe (Alkalimetalle) 2. Hauptgruppe (Erdalkalimetalle od. Berylliumgruppe) 3. Hauptgruppe (Erdmetalle od. Borgruppe) 4. Hauptgruppe (Kohlenstoffgruppe) 5 Hauptgruppe (Stickstoffgruppe)5. Hauptgruppe (Stickstoffgruppe) 6. Hauptgruppe (Chalkogene od. Sauerstoffgruppe) 7. Hauptgruppe (Halogene)7. Hauptgruppe (Halogene) 8. Hauptgruppe (Edelgase)

Aufbau des PeriodensystemsNebengruppenNebengruppen

1 Nebengruppe (Kupfergruppe)1. Nebengruppe (Kupfergruppe) 2. Nebengruppe (Zinkgruppe) 3. Nebengruppe (Scandiumgruppe)3. Nebengruppe (Scandiumgruppe) 4. Nebengruppe (Titangruppe) 5. Nebengruppe (Vanadiumgruppe) 6. Nebengruppe (Chromgruppe) 7. Nebengruppe (Mangangruppe) 8 Nebengruppe wird weiter unterteilt in:8. Nebengruppe wird weiter unterteilt in:

– Eisengruppe (Eisen, Cobalt und Nickel) – Gruppe der Platinmetalle:

• leichte Platinmetalle (Ruthenium, Rhodium, Palladium) • schwere Platinmetalle (Osmium, Iridium, Platin)

Elemente Lanthan bis Ytterbium: LanthanoidenElemente Lanthan bis Ytterbium: LanthanoidenElemente Actinium bis Lawrencium : :Actinoiden

PSE - Beschriftung

Oft üblich:Oft üblich:• Hauptgruppen werden im römischen Ziffern bezeichnet • und Nebengruppen mit arabischen Ziffern.und Nebengruppen mit arabischen Ziffern. Chemical Abstracts Service: bis 1986• Hauptgruppen mit einer römischen Ziffer und A:Hauptgruppen mit einer römischen Ziffer und A:

I a, II a, … bis VIII a• Nebengruppen mit einer römischen Ziffer und B

III b IV b V b VI b VII b VIII b VIII b VIII b I b II bIII b, IV b, V b, VI b, VII b, VIII b, VIII b, VIII b, I b, II bIUPAC: ab 1986• PSE-Gruppen mit arabischen Ziffern durchnummeriert:• PSE-Gruppen mit arabischen Ziffern durchnummeriert:

1 bis 18

PSE-Entdeckung

PSE -Dichte

PSE - Aggregatzustände

• Fest: fast alle Elemente!Fest: fast alle Elemente!• Flüssig: nur Brom und Quecksilber bei Raumtemperatur• Gasförmig: Edelgase, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff• Radioaktiv: alle ab Blei!

PSE - Schmelzpunkte

• Helium: 0,95 K bis Kohlenstoff: 3823 K

PSE - Siedepunkte

• Helium: 4,22 K bis Wolfram: 6200 K.

PSE – biologische Bedeutung

• Einige Elemente biologisch unbedingt notwendig!Einige Elemente biologisch unbedingt notwendig!• Einige Elemente biologisch wichtig!• Einige Elemente vermutlich biologische Bedeutung!

Chemische Elemente im Körper

PSE – Metalle / Nichtmetalle

M t ll f t ll El t !• Metalle: fast alle Elemente!• Nichtmetalle: nur Edelgase, Halogene, H, O, S, N, P, C• Halbmetalle: Metallisch und nichtmetallische Erscheinungsformen

Gren e Diagonale d rch PSE!• Grenze: Diagonale durch PSE!

PSE – elektrische Leitfähigkeit

Metalle gute Leiter, Temp!g , pHalbmetalle schlechte LeiterNichtmetalle IsolatorenTendenz: metallische Charakter:• nimmt von oben nach unten zu!nimmt von oben nach unten zu!• nimmt von links nach rechts ab!Halbmetallen:Halbmetallen:• Leitfähigkeit steigt mit Temp.• Bor Silicium Germanium ArsenBor, Silicium, Germanium, Arsen,

Selen, Antimon,Tellur

PSE – Säure / Base

• Metalle immer Basen!Metalle immer Basen!• Nichtmetalle immer Säuren!• Edelgase weder Säuren noch Basen – keine Reaktion!• Nebengruppenmetalle zum Teil sowohl Säuren als auch Basen (amphoter!)g pp ( p )

PSE – ElektronegativitätLinus PaulingLinus Pauling

• Metall-Atome halten ihre e- nur wenig fest• Nichtmetall-Atome ziehen ihre e- stark an.

Elektronegativität ist ein Mass für das Bestreben der Atome innerhalb einerBestreben der Atome innerhalb einer Verbindung, Elektronen an sich zu ziehen

• EN bei kleinen Atomen groß:EN nimmt von unten nach oben zuEN nimmt von unten nach oben zuEN nimmt von links nach rechts zu

• Fluor + 4, Cäsium die niedrigste ENtö hi t i h W ti k itstöchiometrische Wertigkeit:

Zahl der Wasserstoffatome, die ein Element binden oder ersetzen kann:– Metalle: Zahl der Valenzelektronen– Nichtmetalle: Zahl der Elektronen, die zur

Edelgaskonfiguration fehlen.

Häufigkeit der ElementeNr. Elementname Symbol Massenanteil % Atomanteil %1 Sauerstoff O 49 2 54 61 Sauerstoff O 49,2 54,62 Silicium Si 25,7 16,23 Aluminium Al 7,5 4,94 Eisen Fe 4 7 1 54 Eisen Fe 4,7 1,55 Calcium Ca 3,4 1,56 Natrium Na 2,6 2,07 K li K 2 4 1 17 Kalium K 2,4 1,18 Magnesium Mg 1,9 1,49 Wasserstoff H 0,9 15,810 Titan Ti 0,6 0,211 Chlor Cl 0,2 0,112 Phosphor P 0,1 0,0513 Mangan Mn 0,1 0,0414 Kohlenstoff C 0,09 0,1315 Schwefel S 0,05 0,00415 Schwefel S 0,05 0,00416 Barium Ba 0,05 0,0007

Rest: (67 natürlich vorkommende Elemente) 0,51 (0,4753)