1 Das Periodensystem der Elemente (PSE)

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1 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 1 G P E R I U P P E O D E Abbildung 1: Perioden und Gruppen 1 Das Periodensystem der Elemente (PSE) Man unterscheidet Perioden von Gruppen (siehe Abbildung auf dieser Seite), die Gruppen unterteilt man weiterhin in Haupt- und Nebengruppen 1.1 Die Alkalimetalle Zu den Alkalimetallen gehören alle Elemente ohne Wasserstoff der 1. Hauptgruppe: Li: Lithium Na: Natrium K: Kalium Rb: Rubidium Cs: Cäsium F r : Francium (nur radioaktive Isotope) Eigenschaften der Alkalimetalle Alkalimetalle sind sehr weich, sehr reaktionsfreudig, sehr spezifisch leicht (Li, Na und K schwimmen in Wasser) und laufen an Luft oder entzünden sich sogar = Aufbewahrung unter Petrolium oder Schutzgas

2 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) ( 1 ) N a t r i u m * ( 2 ) W a s s e r Abbildung 2: Natrium reagiert mit Wasser Versuch: Natrium reagiert mit Wasser Skizze auf dieser Seite Beobachtung: Natrium reagiert mit Wasser (entzündet sich sogar!) und ein zuvor dazugegebener Phenolphtalein-Indikator färbt sich lila. Auswertung: 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H Tendenzen innerhalb der 1. Hauptgruppe Die Reaktionsfreudigkeit nimmt mit steigender Periode zu. Die Ionisierungsenthalpie nimmt mit steigender Periode ab. Die Schmelz- und Siedetemperatur nehmen mit steigender Periode ab. Der Atom- und Ionenradius nehmen mit steigender Periode zu Verwendung und Vorkommen Lithium: In Spodumen (LiAlSi 2 O 6 ) in USA und Kanada In Legierungen bei der Luft- und Raumfahrt Als Lithiumdeuterid als Brennstoff für Wasserstoffbomben Als Li-Akku Als Psychopharmakum (bei manischen Psychosen) Natrium: Häufigkeit ca. 2,7 Prozent In Kochsalz (N acl)

3 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 3 In Natronlauge (NaOH) Kalium: Häufigkeit ca. 1,8 Prozent In Kaliumchlorid (KCl) In Sprengstoffen (z.b. Schwarzpulver KNO 3 ) Als Düngesalz Rubidium und Cäsium: Nahezu bedeutungslos Cäsiumatomuhr 1.2 Halogene 7. Hauptgruppe des Periodensystems: F : Fluor Cl: Chlor Br: Brom I: Iod At : Astat Alle Haloge verfügen über die gleiche Anzahl Valenzelektronen. = Sie nehmen bei Rxen jeweils ein e auf = Bildung einwertiger Anionen X Typische Rxen der Halogene Rx von Chlor mit Wasserstoff: Skizze: auf der nächsten Seite Beobachtung: Explosion Auswertung: H 2 + Cl 2 = 2HCl

4 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 4 ( 1 ) W a s s e r s t o f f u n d C h l o r ( 2 ) S t a n d z y l i n d e r 1 L i c h t 2 Abbildung 3: Rx von Chlor mit Wasserstoff Allgemein: H 2 + X 2 = 2HX Rx von Halogenen mit unedlen Metallen: Auswertung: * 2F e + 3Cl 2 = 2F ecl 3 * 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3 * Mg + I 2 = MgI 2 Allgemein: Halogene reagieren mit Metallen unter Bildung von Salzen (Name der Gruppe: Halogen : griechisch für Salzbildner ) Verwendung und Vorkommen Fluor: Als Flussspat (CaF 2 ) Zur Kariesvorbeugung in Zahnpasten (NaF ) Als Uranhexafluorit (zur Anreicherung von Kernbrennstoff) Chlor: In Salzen (KCl, NaCl) Zur Desinfektion (Trinkwasseraufbereitung, Schwimmbäder) In Polyvinylchlorid (Kunststoffherstellung) Als Bleichmittel Brom: Als Flammschutzmittel Als Kampfgas Als roter Farbstoff Eosin

5 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 5 Iod: Reichert sich in Tangen und Fischen an Zur Vorbeugung gegen Aufnahme von I bei Unfällen mit radioaktiven Stoffen Als Desinfektionsmittel Astat: Radioaktiv, Halbwertszeit 8,3 Stunden Seltenstes Element auf der Erde

6 Na Mg Al Si P S Cl Ar Kernladungszahl Anz. d. Valenzelektr Atromr. in pm (isoliert) Atromr. in pm (metallisch) Ionenr. in pm Na +, 97 Mg 2+, 66 Al 3+, 51 Si 4+, 42; Si 4, 271; P 3, 212 S 2, 184 Cl, 181 Metallcharakter , Ionisierungsenergie in kj mol Elekronenaffinität in kj mol Wertigkeit gegen Wasser-/Sauerstoff 1/1 2/2 3/3 4/4 5, 3/5 2/4, 6 1/7 bis Die 3. Periode Abbildung 4: Alle Elemente der 3. Periode Eine Übersicht aller Elemente der 3. Periode ist auf dieser Seite abgebildet. 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 6

7 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 7 n H n H e m L i m B e h B n C n N n O n F n N e m N a m M g m A l h S i n P n S n C l n A r m K m C a m G a h G e h A s n S e n B r n K r m R b m S r m I n m S n m S b h T e n I n X e m C s m B a m T i m P b m B i m P o n A t n R n m F r m R a Abbildung 5: Nichtmetalle, Halbmetalle und Metalle Tendenzen Der Atomradius nimmt mit steigender Gruppenzahl ab. Der Ionenradius nimmt mit steigender Gruppenzahl ab. Der Metallcharakter nimmt mit steigender Gruppenzahl ab. Die 1. Ionisierungsenthalpie nimmt mit steigender Gruppenzahl zu. Die Elektronenaffinität nimmt mit steigender Gruppenzahl ab. 1.4 Die Hauptgruppen Nr. u. VE-Anz. Bezeichnung Eigenschaften 1 Alkalimetalle Sind Metalle, sehr rxsfreudig 2 Erdalkalimetalle Sind Metalle, recht rxsfreudig 3 Borgruppe Sind Halbmetalle (Bor), ansonsten Nichtmetalle 4 Kohlenstoffgruppe Sind Nichtmetalle, Halbmetalle und Metalle 5 Stickstoffgruppe Sind Nichtmetalle, Halbmetalle und Metalle 6 Chalkogene Sind Nichtmetalle, Halbmetalle und Metalle 7 Halogene Sind Nichtmetalle, sehr rxsfreudig 8 Edelgase Chemisch inerte Gase 1.5 Zusammenfassung Die Abbildung auf dieser Seite fasst die Metallcharakteristik der Elemente zusammen.

8 1 DAS PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE (PSE) 8 Eigenschaft Mit steigender Periode Mit steigender Gruppe Atomradius nimmt zu bleibt konstant 1. Ionisierungsenthalpie nimmt ab nimmt zu Metallcharakter nimmt zu nimmt ab Rxsfreudigkeit n/a wird kleiner zur Mitte hin