Periodensystem (PSE)

Transkript

1 Periodensystem (PSE) - Wie sind die Elemente im PSE angeordnet? - Warum und nach welchen Kritierien können sie so angeordnet werden? - Was kann man aus dem PSE ablesen, außer der Massenzahl?

2 Fragen zum Natrium Versuch Na + H 2 O --> NaOH + H 2 (ausgleichen!) - Wie viele Teilchen NaOH entstehen bei einer Reaktion mit zehn Teilchen H 2 O? - Wie viel Mol Na muss man einsetzen, um 5 mol H 2 zu bekommen? - Wie viele Teilchen Na stecken in 46g Natriummetall? - Wie ist die Molmasse von Natrium?

3 Zusammenfassung Alkalimetalle -Alkalimetalle reagieren mit dem Sauerstoff der Luft zu Oxiden (daher Aufbewahrung in Öl oder in Glasmampulle eingeschmolzen) - Alkalimetalle reagieren mit Wasser zu Hydroxiden (Name zusammen gesetzt aus Hydorgenium = H und Oxygenium = O) und Wasserstoff. - Die Eigenschaften der Alkalimetalle (z.b. Schneidbarkeit = Härte; Reaktivität mit Wasser; Dichte) ändert sich (s. Bu. S. 80).

4 Antworten zum Natrium Versuch 2Na + 2H 2 O --> 2NaOH + H 2 - Wie viele Teilchen NaOH entstehen bei einer Reaktion mit zehn Teilchen H 2 O? 10 Teilchen NaOH - Wie viel Mol Na muss man einsetzen, um 5 mol H 2 zu bekommen? 10 mol - Wie viele Teilchen Na stecken in 46g Natriummetall? n = 2 mol --> 12x Wie ist die Molmasse von Natrium? M = 23 g/mol

5 Erdalkalimetalle - zweite Hauptgruppe - stehen links, daher auch Metalle - überziehen sich an der Luft mit Schicht aus Oxid - gleiche Reaktionen wie Alkalimetalle, aber weniger heftig - härter als Alkalimetalle und höherer Smp. und Sdp. - Exkurse: Schwerlösliche Calcium-Salze; Calcium und Karies; Magnesium im Blitzlicht

6 Halogene - Name: Salzbildner - giftige, reaktionsfähige Nichtmetalle (stehen rechts) - typische Reaktionen nicht mit Sauerstoff oder Wasser, sondern mit Metallen - Reaktionsfähigkeit nimmt nach unten ab - Bildung von Halogeniden (z.b. Natriumchlorid = Kochsalz)

7 Edelgase - spät entdeckt, da reaktionsträge und keine Verbindungen - alle in Spuren in der Luft vorhanden - farb- und geruchlose Gase (Nichtmetalle; sie stehen rechts) - spezielle Einsatzgebiete: siehe Exkurse

8 Exkurse: Speedinputs - Es sind 7 Themen zu Elementen der vier Hauptgruppen des PSE vorhanden. - Jeder nimmt sich einen Zettel/ Thema. - Die Schüler mit den gleichen Themen setzten sich zusammen, lesen den Text, versuchen ihn zu verstehen, klären Unklarheiten und überlegen sich, einen einminütigen Kurzvortrag = Speedinput - Die 7 Speedinputs werden vorgetragen. Ein Mitschreiben ist nicht nötig. - Am Ende erhält jeder Schüler alle 7 Themenzettel.

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10 Rätsel im PSE Mendelejew und Meyer haben den Elementen eine Ordnung gegeben. Die Aufreihung der Elemente nach ihrer Atommasse scheint logisch, aber......wieso können Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften zu Gruppen zusammen gefasst werden?...wieso folgt auf jedes Halogen ein Edelgas, dann ein Alkalimetall und dann ein Erdalkalimetall und...wieso nimmt die Reaktivität der Metalle nach unten zu und die der Halogene nach unten hin ab???...wieso passt die Ordnung nach der Masse bei Kalium (K) und Iod (I) nicht?

11 Mendelejew meinte: Aller Wahrscheinlichkeit nach liegt die Ursache in der inneren Mechanik der Atome und Moleküle. Bisher stellen wir uns Atome als Kugeln vor, so wie uns das Dalton vorgeschlagen hat. Was kann es also in dieser Kugel noch geben? Wir benötigen ein anderes Bild, eine andere Vorstellung, ein anderes Modell des Atoms!

12 Da stehen mir die Haare zu Berge Mendelejew meinte, dass die Atome wohl keine Kugeln seien, sondern dass es darin noch kleinere Bestandteile geben müsste. Was diese Teilchen bewirken, zeigen dir folgende Versuche!!! - Kleine Versuche: - Reibe eine Overheadfolie auf einem Blatt Papier und versuche sie dann abzuziehen. Was passiert? - Halte zwei geriebene Folien nebeneinander. Was passiert? - Reibe einen Luftballon an deinem Pullover und probiere aus, was mit deinen Haaren oder Papierschnipseln passiert.

13 Elektrische Ladung Diese Versuche und Phänomene, die z.t. der Anziehung von Magneten ähneln, haben ihre Ursache in elektrischen Ladungen. Es gibt zwei Typen davon, die negative Ladung (-) und die positive (+), die sich gegenseitig anziehen Das Papier und Folie waren zunächst unauffällig und ungeladen. Nach dem Reiben waren das Papier und Folie unterschiedlich geladen. Da wir keinen Stoff hinzugefügt haben, muss die Ladung von Papier und Folie kommen. Man stellt sich das Phänomen folgendermaßen vor...

14 Elektrische Aufladung Vorher: gleich viele positive (+) und negative (-) Ladungen Nachher: ungleiche Verteilung Da, nach der Aufladung, das Papier immer noch Papier war und die Folie eine Folie, wurden beim Aufladen also keine Atome oder Moleküle übertragen, sondern es müssen andere Teilchen gewesen sein. Bestandteile der Atome.

15 Bewegliche und feste Ladungen Woher weiß man, dass gerade negative Ladungen vom Papier auf die Folie übertragen werden? Das Teilchen mit negativer Ladung nennt man Elektron.

16 Atommodell von Thomson

17 Was wissen wir schon? - Die Anordnung der Elemente im PSE und deren Eigenschaften, sind nicht nur mit steigender Atommasse erklärbar. - Stoffe können elektrisch aufgeladen werden. - Es gibt positive und negative elektrische Ladungen, die sich gegenseitig anziehen. - Nur die negativen Ladungen sind beweglich und können übertragen werden. Es sind die Elektronen. - Thomson meinte: Die Elektronen sind wie Rosinen in einem Rosinenkuchen verteilt. - Rutherford fand etwas anderes heraus!

18 Streuversuch

19 Der Schüler von Thomson Das Atommodell von Sir Ernest Rutherford Jedes Atom enthält ein zentrales Teilchen (in der Mitte des Atoms), welches winzig klein ist, aber eine große Masse besitzt. Dieses Teilchen sei der Atomkern. Dieser hat eine positive Ladung. Die Elektronen, welche die negative Ladung tragen sind gleichmäßig um den Kern verteilt. Sie bilden die Hülle des Atoms.

20 Modelle bis jetzt Teilchenmodell Atommodelle Dalton Thomson Rutherford Alk. Alk. H 2 O Alk. Alk. Alk. Elementare Stoffe sind aus kleinen kugelförmigen Teilchen aufgebaut, den Atomen. Verschiedene Atome unterscheiden sich in Masse und Größe.

21 Begriffe zum Wiederholen Massenerhaltungsgesetz; Gesetz des konstanten Proportionen; Daltonsches Atommodell; Atommasse und atomare Masseneinheit u; Anzahlverhältnis; Verhältnisformel; Formeleinheit; Molekülformel; Summenformel; Stoffmenge; Molmasse; Molvolumen; Volumengesetz von Gay-Lussac; Satz von Avogadro; Konzentration; Massen- und Volumenprozent; Avogadrozahl; Normalzustand; Periode; Gruppe; Elektron; Wichtigste Hauptgruppen im PSE; Angaben im PSE; Atommodelle

22 Aufgaben Letzte Stunde Chemie - Was ist der Atomrumpf? - Was sind Valenzelektronen? - Haben Metalle viele oder wenige Valenzelektronen? - Wie können Metalle die e - -Zahl der Edelgase erreichen? - Wie ändert sich die Reaktivität der Metalle von oben nach unten und wieso? - Wie ändert sich die Reaktivität der Metalle von links nach rechts und wieso? - Wie erreichen Nichtmetalle die e - -Zahl der Edelgase? - Welche Ladung haben die typischen Ionen der Edelgase und wie lässt sich das berechnen? - Wie ändert sich die Reaktivität der Nichtmetalle von oben nach unten und wieso? - Wie verhalten sich positive und negative Ionen zueinander?

23 Ionenverbindungen/ Salze Metalle und Nichtmetalle reagieren miteinander zu Ionenverbindungen/ Salzen. Die positiven Metallionen und die negativen Nichtmetallionen bilden ein Salzgitter, dessen kleinste wiederkehrende Atomgruppe als Formeleinheit des Salzes bezeichnet wird.

24 Alles Salze, oder was? Wasser (H 2 O) ist aller Erfahrung nach kein Salz. Es ist ja auch kein Metallatom in der Formel enthalten. - Wie viele Valenzelektronen hat Sauerstoff und wie kann es die e - -Zahl eines Edelgases erreichen? - Wie ist das beim Wasserstoff? Reagieren Nichtmetalle miteinander, so benötigen beide zusätzliche Elektronen. Nichtmetallverbindungen haben einen Trick. Sie teilen sich Elektronen, so dass alle Atome die e - -Zahl eines Edelgases erreichen.

25 Nichtmetallverbindungen/ Moleküle Nichtmetalle reagieren miteinander zu Molekülen. Sie bilden als Feststoffe Gitter, welche als kleinste Einheiten immer noch aus Molekülen bestehen, wie z.b. Trinkalkohol (Ethanol) C 2 H 5 OH. Jetzt wird auch klar, warum die bekannten Gase, als zweiatomige Moleküle vorkommen.

26 Rätsel des PSE gelöst Mendelejew und Meyer haben den Elementen eine Ordnung gegeben. Die Aufreihung der Elemente nach ihrer Atommasse scheint logisch, aber......wieso können Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften zu Gruppen zusammen gefasst werden?...wieso folgt auf jedes Halogen ein Edelgas, dann ein Alkalimetall und dann ein Erdalkalimetall und...wieso nimmt die Reaktivität der Metalle nach unten zu und die der Halogene nach unten hin ab???...wieso passt die Ordnung nach der Masse bei Kalium (K) und Iod (I) nicht?