Naturwissenschaften
Was ist das Periodensystem der Elemente?
Kurze Antwort
Das Periodensystem ist eine Tabelle aller 118 bekannten chemischen Elemente, geordnet nach der Ordnungszahl. Elemente in derselben Spalte haben ähnliche Eigenschaften.
In einem Satz
Das Periodensystem der Elemente (PSE) ist eine Tabelle aller 118 bekannten chemischen Elemente. Sie sind nach ihrer Ordnungszahl sortiert, und Elemente mit ähnlichen Eigenschaften stehen untereinander in derselben Spalte.
Erklärt
Was ist ein Element?
Ein Element ist ein Stoff, der nur aus einer Art von Atomen besteht. Gold, Sauerstoff, Kohlenstoff und Eisen sind Elemente. Alle anderen Stoffe entstehen, indem sich Elemente verbinden, so wie jedes Wort aus den Buchstaben des Alphabets besteht. Wasser zum Beispiel ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff.
Es sind 118 Elemente bekannt. Das Periodensystem ordnet sie nach der Ordnungszahl. Sie gibt an, wie viele Protonen im Kern eines Atoms stecken. Die Tabelle beginnt oben links mit Wasserstoff (Ordnungszahl 1) und endet unten rechts mit Oganesson (118).
Wie ist das Periodensystem aufgebaut?
- Zeilen heißen Perioden. Es gibt 7 davon. Von links nach rechts hat jedes Element ein Proton mehr als das vorherige. Die Nummer der Periode verrät, wie viele Elektronenschalen ein Atom hat.
- Spalten heißen Gruppen. Es gibt 18 davon. Elemente derselben Gruppe verhalten sich ähnlich, wie Mitglieder einer Familie. In vielen deutschen Schulbüchern werden die acht Hauptgruppen mit römischen Zahlen (I bis VIII) gezählt. Bei den Hauptgruppen-Elementen entspricht diese Nummer der Zahl der Außenelektronen.
Die wichtigsten Gruppen haben eigene Namen:
| Gruppe | Name | Beispiele | Typisch |
|---|---|---|---|
| 1 (I) | Alkalimetalle | Lithium, Natrium, Kalium | weich, reagieren heftig mit Wasser |
| 2 (II) | Erdalkalimetalle | Magnesium, Calcium | reagieren, aber weniger heftig |
| 3 bis 12 | Übergangsmetalle | Eisen, Kupfer, Gold | harte, glänzende Gebrauchsmetalle |
| 17 (VII) | Halogene | Fluor, Chlor, Brom, Iod | sehr reaktiv, bilden mit Metallen Salze |
| 18 (VIII) | Edelgase | Helium, Neon, Argon | reagieren kaum |
Wasserstoff steht zwar in Gruppe 1, ist aber kein Metall, sondern ein Gas. Weil Edelgase fast nie reagieren, ist Helium in Partyballons ungefährlich.
Die meisten Elemente sind Metalle (links und in der Mitte). Nichtmetalle wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff stehen überwiegend rechts. Mehr dazu findest du bei den Metallen.
Ein Kästchen lesen
In jedem Kästchen stehen meist vier Angaben. Beispiel Kohlenstoff:
Schritt für Schritt
- Ordnungszahl: 6Ein Kohlenstoffatom hat 6 Protonen und, wenn es ungeladen ist, auch 6 Elektronen.
- Symbol: CEin Kürzel aus einem oder zwei Buchstaben. Der erste ist immer groß.
- Name: KohlenstoffDer deutsche Name des Elements.
- Atommasse: 12,011 uWie schwer ein Atom im Durchschnitt ist. Das u steht für die atomare Masseneinheit.
Viele Symbole stammen von lateinischen oder griechischen Namen: Fe für Eisen (ferrum), Au für Gold (aurum), Ag für Silber (argentum), Pb für Blei (plumbum), Hg für Quecksilber (hydrargyrum). Na und K passen dagegen gut zu den deutschen Namen Natrium und Kalium.
Wer hat das Periodensystem erfunden?
1869 veröffentlichte der russische Chemiker Dmitri Mendelejew eine Tabelle, die die Elemente nach ihren Eigenschaften ordnete. Fast zur gleichen Zeit entwickelte der deutsche Chemiker Lothar Meyer ein sehr ähnliches System. Mendelejew ließ Lücken, wo seiner Meinung nach noch unentdeckte Elemente hingehörten, und sagte voraus, wie sie sein würden. Als Gallium (1875) und Germanium (1886) gefunden wurden, passten sie sehr genau zu seinen Vorhersagen. So wurden Forschende überzeugt, dass das Muster echt ist.
Beispiele
| Element | Symbol | Ordnungszahl | Wissenswertes |
|---|---|---|---|
| Wasserstoff | H | 1 | das leichteste und häufigste Element im Universum |
| Helium | He | 2 | ein Edelgas, das in Ballons verwendet wird |
| Kohlenstoff | C | 6 | steckt in allen Lebewesen |
| Sauerstoff | O | 8 | wir brauchen ihn zum Atmen |
| Natrium | Na | 11 | bildet mit Chlor Kochsalz (NaCl) |
| Eisen | Fe | 26 | magnetisch, wird zu Stahl verarbeitet |
| Gold | Au | 79 | rostet nicht und läuft nicht an |
Rechenbeispiel Natrium: Natrium hat die Ordnungszahl 11 und steht in Periode 3 und Gruppe 1. Ein Natriumatom hat also 11 Protonen, 11 Elektronen, 3 Elektronenschalen (mit 2, 8 und 1 Elektron) und genau 1 Außenelektron. Dieses eine Elektron gibt es gern ab, deshalb reagiert Natrium so heftig.
Fest, flüssig oder gasförmig? Bei Zimmertemperatur sind die meisten Elemente fest. Nur zwei sind flüssig: das Metall Quecksilber und das Nichtmetall Brom. Elf Elemente sind gasförmig, darunter Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und alle Edelgase bis zum Radon. Mehr dazu bei fest, flüssig, gasförmig.
Häufige Fehler
- "Wasser ist ein Element." Wasser (H₂O) ist eine Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff.
- Perioden und Gruppen verwechseln. Perioden sind die Zeilen (waagerecht), Gruppen die Spalten (senkrecht).
- Ordnungszahl und Atommasse verwechseln. Die Ordnungszahl ist eine ganze Zahl (Protonen), die Atommasse meist eine Kommazahl.
- "Die Symbole passen immer zum deutschen Namen." Viele stammen aus dem Lateinischen, wie Pb für Blei oder Ag für Silber.
- "Alle Metalle sind fest." Quecksilber ist bei Zimmertemperatur flüssig.
- "Alle Elemente kommen in der Natur vor." Rund 90 kommen natürlich vor, der Rest wurde in Laboren hergestellt.
Kurzes Quiz
Das Periodensystem
Teste dein Wissen mit 4 kurzen Fragen.
Frage 1 von 4
Wie viele Elemente stehen heute im Periodensystem?
Üben
Probier es aus
Teste dich selbst mit einem Periodensystem. Die Lösungen stehen darunter.
- Welches Element hat die Ordnungszahl 8?
- Wie viele Protonen hat ein Kohlenstoffatom?
- Magnesium steht in Periode 3 und Gruppe 2. Wie viele Elektronenschalen und wie viele Außenelektronen hat es?
- Für welches Element steht das Symbol Ag?
- Warum reagiert Neon fast nie mit anderen Stoffen?
Lösungen: 1) Sauerstoff. 2) 6. 3) 3 Schalen und 2 Außenelektronen (2, 8, 2). 4) Silber (lateinisch argentum). 5) Neon ist ein Edelgas: Seine äußere Elektronenschale ist voll besetzt.
Finde danach die Elemente in den Materialien bei dir zu Hause: Alufolie (Aluminium), Kupferdraht (Kupfer), der Graphit in einem Bleistift (Kohlenstoff, nicht Blei!).
Aufgaben zum Periodensystem
Schritt für Schritt üben im ganzen Kurs: Naturwissenschaften · Klasse 8
Für Erwachsene
Verwandte Themen
Atome
Ein Atom ist der winzige Baustein aller Stoffe. In der Mitte sitzt der Kern aus Protonen und Neutronen, außen die Elektronen. Die Zahl der Protonen bestimmt das Element.
Materialien
Materialien sind das, woraus Gegenstände bestehen, etwa Holz, Metall, Kunststoff und Glas. Ihre Eigenschaften wie hart, biegsam oder wasserdicht entscheiden, wofür sie taugen.
Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase
Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase sind die drei Aggregatzustände. Feststoffe behalten ihre Form, Flüssigkeiten fließen und nehmen die Form ihres Gefäßes an, Gase breiten sich in jedem Raum aus.
Elemente, Verbindungen und Gemische
Ein Element besteht aus nur einer Atomsorte. Eine Verbindung besteht aus mehreren Elementen, chemisch gebunden in festem Verhältnis, wie H₂O. Ein Gemisch mischt Stoffe ohne Bindung und ist trennbar.
Stoffmenge und das Mol
Das Mol ist die Zähleinheit der Chemie, 1 mol sind 6,02 · 10²³ Teilchen. Die Stoffmenge berechnet man aus Masse und molarer Masse, n = m / M.
Chemische Reaktionen
Bei einer chemischen Reaktion verwandeln sich Stoffe in neue Stoffe mit anderen Eigenschaften. Verbrennen, Rosten, Backen und Kochen sind chemische Reaktionen.