Aggregatzustände. Atomradien

Transkript

1 Elementgruppen

2 Aggregatzustände Atomradien

3 Biologische Bedeutung Dichte

4 Elektronegativität Entdeckung der Elemente

5 Ionenradien Ionisierungsenergie

6 Natürliche Isotope Kovalenzradien

7 Metalle und Nichtmetalle Säure/Base- Zustände

8 Schmelzpunkte Siedepunkte

9 Elementnamen Diese Tabelle enthält eine Liste aller 111 gegenwärtig bekannten Elemente nach der Ordnungszahl sortiert. Daneben stehen die heute gültigen IUPAC-Nomenklaturnamen in deutsch und englisch. Außerdem sind die weltweit gültigen Elementsymbole verzeichnet, die beim Schreiben von Formeln und Reaktionsgleichungen verwendet werden müssen. Zur Bedeutung der Namen sind in den jeweiligen Elementbeschreibungen Angaben gemacht. Für die neuentdeckten Elemente 110 und 111 sind noch keine eingängigen Namen beschlossen worden; man kann aber davon ausgehen, daß - wie seit einigen Jahrzehnten üblich - Forschernamen gewählt werden. Relative Atommasse Die relative Atommasse gibt an, wie groß die Masse eines Atoms im Vergleich zum zwölften Teil der Masse des häuftigsten Kohlenstoffisotops (C-12) ist. Die relative Atommasse ist eine dimensionslose Zahl und hat keine Einheit. Die kleinste relative Atommasse hat Wasserstoff mit 1, Mit steigender Ordnungszahl nimmt sie mehr oder weniger kontinuierlich zu. Dennoch hat nicht jedes Element mit der höheren Ordnungszahl auch die größere rel. Atommasse. So hat beispielsweise Tellur (OZ = 52) eine größere rel. Atommasse als Iod (OZ = 53). Das schwerste Element ist das im Dezember 1994 künstlich erzeugte Eka-Gold mit einer relativen Atommasse von ca Atomradien Der Atomradius beschreibt die Hälfte der kürzesten Entfernung, bis auf die sich Atome gleicher Sorte im Grundzustand nähern können. Die Einheit für den Atomradius ist Pikometer (pm). Ein Pikometer entspricht Meter.Innerhalb einer Elementgruppe nehmen die Atomradien von oben nach unten zu. Die Radien nehmen von links nach rechts ab. Die kleinsten Atomradien haben Wasserstoff und Sauerstoff; die größten haben Cäsium und Francium. Dichte Die Dichte ist eine SI-Einheit, die als Quotient von Masse und Volumen angegeben wird (Gramm geteilt durch Kubikzentimeter). Sie ist eine Materialkonstante, die von der Temperatur und, insbesondere bei gasförmigen Körpern, vom Druck abhängt. Deshalb muß zum Wert der Dichte auch die Temperatur und bei Gasen auch der Luftdruck angegeben werden. Die niedrigste Dichte haben Wasserstoff und Helium sowie Lithium; die höchsten haben die Edelmetalle Iridium, Osmium und Platin. Achtung: Für Feststoffe und Flüssigkeiten wird die Dichte in g/cm³ bei 20 C und für gasförmige Elemente in g/l bei 1013 hpa angegeben. Elektronegativität Die Elektronegativität ist ein Maß für die Anziehung, die ein Atom auf das bindende Elektronenpaar einer Atombindung ausübt. Die allgemein gebräuchliche Abkürzung ist EN. Es handelt sich bei der Elektronegativität um eine Größe, die nicht direkt meßbar ist. Vielmehr muß sie aus verschiedenen anderen Größen wie zum Beispiel Ionisierungsenergie, Bindungsenergie etc. gebildet werden. Die Elektronegativität nimmt generell von links nach rechts und von unten nach oben zu. Fluor ist das elektronegativste aller Elemente. Die Alkalimetalle Kalium, Rubidium, Cäsium und Francium haben dagegen die niedrigste Elektronegativität. Bei der Elektronegativität nach Bohr bzw. nach Allred & Rochow handelt es sich um dimensionslose Größen, da sie bei der Einführung ihrer Skala jeweils einen Wert als Bezugsgröße definiert haben und sich alle anderen Werte an diesem orientieren. Die unterschiedlichen Werte für die EN nach Bohr, Allred & Rochow sowie nach Pearson (absolut) resultieren aus verschiedenen Berechnungsmethoden. Die Einheit für die Pearson-Werte wird mit Elektronenvolt (ev) angegeben. Entdeckung der Elemente Am Ende des 17. Jahrhunderts waren erst 14 Elemente als solche bekannt und beschrieben (u.a. Metalle wie Eisen, Kupfer, Silber und Gold oder Nichtmetalle wie Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor). Die Datierung der Entdeckung solcher Elemente, die bereits seit der Frühzeit oder Antike bekannt sind, ist nur ungenau und kann je nach Literaturquelle um mehrere Jahrhunderte schwanken. Sicherere Datierungen sind erst ab dem 18. Jahrhundert möglich. Seit dieser Zeit machte man sich verstärkt an die wissenschaftliche Beschreibung der Elemente. Die meisten Elemente wurden im 19. Jahrhundert entdeckt und beschrieben. Um die Jahrhundertwende waren nur noch zehn der natürlichen Elemente unbekannt. In unserem Jahrhundert wurden vor allem schwer zugängliche, oftmals radioaktive Elemente dargestellt. Viele dieser Elemente kommen natürlicherweise nicht vor und sind Produkt von künstlichen Kernverschmelzungsprozessen. Erst im Dezember 1994 wurden die beiden künstlichen Elemente Eka-Platin und Eka-Gold hergestellt.

10 Häufigkeit in der Erdkruste In dieser Tabelle finden Sie eine Liste der Elemente und ihre Häufigkeit in der Erdkruste. Die Erdkruste bildet den äußeren Teil der Erde und reicht ca km ins Erdinnere. Ihre Zusammensetzung ist sehr vielgestaltig. Die wichtigsten Elemente nach Atom-Prozent geordnet sind Sauerstoff (60,4%), Silicium (20,4%) und Aluminium (6,3%). Darauf folgen Wasserstoff (2,9%), Natrium (2,6%), Calcium (1,9%), Eisen (1,9%), Magnesium (1,8%), Kalium (1,4%) und Titan (0,2%). Diese zehn Elemente bilden 99,8% der Erdkruste. Wenn man die Elemente der Erdkruste nach Gewichtsprozent ordnet, fällt in Vergleich zur Verteilung nach Atomprozent eine Verschiebung der Anteile auf: Sauerstoff (46,6%), Silicium (27%) und Aluminium (8%) sind zwar immer noch die drei häufigsten Elemente, dafür ist nun aber Eisen (6%) an die vierte Stelle gerückt, gefolgt von Magnesium (4%), Calcium (2,4%), Kalium (2,3%) und Natrium (2,1%). - An dieser Stelle sind die Elementhäufigkeiten in ppm angegeben (ppm = parts per million = Teile pro Million Teile). Erste Ionisierungsenergie Die erste Ionisierungsenergie beschreibt die Energie, die notwendig ist, um einem Atom im Grundzustand ein Elektron zu entreißen. Die Angaben erfolgen in der SI-Einheit Elektronen-Volt. Metalle haben eine niedrige und Nichtmetalle eine hohe Ionisierungsenergie. Die höchsten Ionisierungsenergien haben die Edelgase Helium und Neon; die niedrigsten haben die Alkalimetalle Cäsium und Francium. - Folgerichtig wird die Energiemenge, die notwendig ist, um dem Atom weitere Elektronen zu entreißen, als zweite, dritte etc. Ionisierungsenergie bezeichnet. Kovalenzradien Die kleinsten Kovalenzradien haben Wasserstoff, Fluor und Chlor; die größten weisen die Alkalimetalle Cäsium, Rubidium und Kalium auf. Die Einheit für den Kovalenzradius eines Elements ist Pikometer (pm). Ein Pikometer entspricht Meter. Oxidationszustände Die Oxidationszahlen eines Elements bezeichnen die positive oder negative Ladung des Atoms in einer bestimmten Verbindung. Hierbei geht man von der hypothetischen Annahme aus, daß alle an der Verbindung beteiligten Elemente als Ionen vorliegen. Bei der Aufstellung von Redoxgleichungen erweist sich der Gebrauch von Oxidationszahlen als sehr nützlich. Schmelz- und Siedepunkte in Kelvin Kelvin ist die SI-Einheit für Temperatur. Die Kelvin-Skala geht vom absoluten Nullpunkt aus. Eine Temperatur von 0 Kelvin entspricht dabei -273,15 C. Der Schmelzpunkt eines Elements ist die Temperatur, an der es vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Den niedrigsten Schmelzpunkt aller Elemente hat Helium mit 0,95 K. Den höchsten Schmelzpunkt hat Kohlenstoff mit 3823 K. Arsen sublimiert bei ca. 886 K, geht also direkt von festen in den gasförmigen Zustand über. Der Siedepunkt eines Elements ist die Temperatur, an der es vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Den niedrigsten Siedepunkt hat Helium mit 4,22 K. Den höchsten hat Wolfram mit 6200 K.