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Periodensystem der Elemente

Jedem Schüler ist die bekannte, tabellarische Aufstellung aus dem Chemieunterricht, egal ob in der Schule oder interaktiv am PC, wohl ein Begriff: das Periodensystem der Elemente. Für viele Menschen nicht unbedingt die Lieblingslektüre. Doch wer sich etwas eingehender mit dieser komplexen Aufstellung der Elemente befasst, findet schnell heraus, dass man dieser Abbildung sehr viel Nützliches abgewinnen kann. Das Periodensystem der Elemente ist nicht einfach nur eine farbliche Zusammenstellung aller chemischen Elemente, sondern liefert außerdem genaue Anhaltspunkte über die Beziehungen dieser Elemente untereinander.

Im Periodensystem steckt zudem viel Geschichte. Für Forscher und Chemiker in der damaligen Zeit war die Einführung dieses Systems eine große Sensation, konnte man doch anhand der Eigenschaften von bereits beschriebenen Elementen Rückschlüsse auf noch unentdeckte Elemente ziehen. Das war geheimnisvoll und es existieren heutzutage zahllose Berichte über namhafte Chemiker, die damit ihr ganzes Leben lang beschäftigt waren.

Das Wichtigste in Kürze

  • Das Periodensystem enthält eine Zusammenstellung aller beschriebenen Elemente, die aufsteigend nach Kernladung sortiert sind.
  • Die Zeilen der Tabelle werden Perioden genannt, die Spalten werden als Gruppen bezeichnet.
  • Die spezielle Anordnung hat den Hintergrund, dass sich in jeder Spalte Elemente mit ähnlichen Eigenschaften wiederfinden.
  • Anhand dieser einzigartigen Aufstellung enthält der Betrachter wichtige Informationen über die Beziehungen der Elemente untereinander.
  • Heute zählt das Periodensystem 118 Elemente, die letzten davon wurden im Jahr 2015 offiziell von der dafür zuständigen International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac) anerkannt und mit Namen versehen.

Die Ursprünge des Periodensystems

Einzelne Elemente des Systems kennt der Mensch schon sehr lange. Man denke nur an Gold, Kupfer und Eisen. Bereits in der Antike wurden diese Elemente verarbeitet und mit ihnen gehandelt. Die gerade aufgezählten Elemente kann man anfassen, während andere Elemente des Systems, wie beispielsweise Gase, nicht sofort wahrnehmbar sind. Trotzdem wurden auch sie früh entdeckt.
Im Laufe der Zeit gelang es dem Menschen immer mehr und mehr Elemente zu entdecken und zu beschreiben. Im 19. Jahrhundert existierte schließlich eine Vielzahl von bekannten Elementen und ein Ende des Forschens war nicht in Sicht. Der Zusammenhang von einzelnen Elementen erschloss sich der Menschheit jedoch noch nicht.
Im Jahr 1869 kam es dann zu einer grundlegenden Veränderung. Fast zur gleichen Zeit stellten zwei Chemiker ihr beinahe identisches Periodensystem vor. Zunächst konnte der Russe Dmitri Mendelejew mit seinem neu eingeführten System punkten, nur ein paar Monate später folgte schließlich der deutsche Arzt Lothar Meyer. Damals enthielt das Periodensystem 64 bekannte Elemente und es wurde prognostiziert, dass noch drei weitere Elemente hinzukommen würden. Diese drei Elemente wurden später tatsächlich bestätigt.
Die jeweiligen Veröffentlichungen der Chemiker sind als gleichwertig anzusehen und beide Herren erhielten dafür die höchste Auszeichnung für Chemiker der damaligen Zeit.

Berühmte Elemente

Das Entdecken neuer Elemente kann keinesfalls als langweiliger Zeitvertreib bezeichnet werden. Hierfür hat eine berühmte Dame gesorgt, die äußerst hart für ihren Erfolg gearbeitet hat. Marie Curie entdeckt im Jahr 1898 das damals neue Element Polonium (Ordnungszahl 84), dessen Name auf Curies polnische Heimat zurückzuführen ist. Noch im selben Jahr findet die unermüdliche Curie ihr zweites Element und tauft es auf den Namen Radium (Ordnungszahl 88).
Curie musste einen hohen Preis für ihre Entdeckungen zahlen. Beide von ihr beschriebenen Elemente sind radioaktiv und so litt die berühmte Forscherin schon bald an der Strahlenkrankheit.

Das Grundprinzip des Periodensystems

Als Basis für die Zusammenstellung der einzelnen Elemente dient eine Tabelle, in welcher die Elemente nach zwei Prinzipien angeordnet werden. Sie werden zum einen nach ansteigender Ordnungszahl sortiert. Die Ordnungszahl gibt die Anzahl der Protonen im Atomkern wieder. Jedes Element zeichnet sich also durch die Anzahl der Protonen aus. Zum anderen ist die grafische Zusammenstellung so gestaltet, dass Elemente, die ein ähnliches chemisches Verhalten aufweisen, beieinanderstehen.  Je höher die Ordnungszahl ist, desto mehr ähneln sich auch die Eigenschaften der entsprechenden Elemente. Jedes Element ist in einem Gitterkästchen untergebracht. Aus diesem Kästchen entnimmt der aufmerksame Betrachter noch weitere wichtige Informationen über das Element, wie beispielsweise das Atomgewicht, Name und Symbol des Elementes und die jeweilige Dichte.
Die Gitterkästchen sind außerdem unterschiedlich eingefärbt. Zudem kann auch die Schriftfarbe variieren. So zeigt die Schriftfarbe beim Element Wasserstoff etwa an, dass es sich hierbei um ein Gas handelt. Betrachtet man hingegen das Gitterkästchen des Elementes Helium fällt auf, dass es zur Gruppe der Edelgase gehört, denn das Kästchen weist die für Edelgase bestimmte Füllfarbe auf. Eine Legende zur Erklärung der jeweiligen Farben und Informationen ist immer auf den teils unterschiedlichen Grafiken zu finden.
Jede Periode in diesem System ist unterschiedlich lang. So sind zum Beispiel in der ersten Periode nur zwei Elemente aufgeführt, nämlich Wasserstoff und Helium.

Die Gruppen des Periodensystems der Elemente

Die Hauptgruppen im Periodensystem sind:

  1. Alkalimetalle und Wasserstoff
  2. Erdalkalimetalle
  3. Borgruppe
  4. Kohlenstoff-Silicium-Gruppe
  5. Stickstoff-Phosphor-Gruppe
  6. Chalkogene
  7. Halogene
  8. VIII Edelgase

Die Nebengruppen umfassen:

  • Scandiumgruppe
  • Titangruppe
  • Vanadiumgruppe
  • Chromgruppe
  • Mangangruppe
  • Eisengruppe, zusammen mit Cobalt- und Nickelgruppe
  • Kupfergruppe
  • Zinkgruppe

Der Umfang des Periodensystems

Im Jahr 2015 wurde das Periodensystem der Elemente zuletzt aktualisiert. Die Elemente, die damals hinzukamen, tragen die Ordnungszahlen 113, 115, 117 und 118. Die siebte Periode ist damit vervollständigt.
Nicht jedes beschriebene Element kommt auch natürlich vor. Lediglich die Ordnungszahlen 1 bis 94 beschreiben Elemente, die nicht künstlich erzeugt werden müssen.

Kein Ende in Sicht

Forscher gehen davon aus, dass es noch mehr Elemente zu entdecken gibt. Dies würde bedeuten, dass das Periodensystem um eine achte Reihe ergänzt werden müsste. Die entsprechenden Elemente wären allesamt künstlicher Natur und hätten eines gemeinsam: Sie würden bereits nach sehr kurzer Zeit in ein leichteres Element zerfallen. Die Existenz eines neuen Elementes muss demnach anhand einer messbaren Zerfallskette nachgewiesen werden.

ChiLe – Chemie interaktiv lernen

Wer, im Rahmen der Schule oder des Studiums mehr mit Chemie zu tun hat, der weiß, wie anstrengend das Lernen sein kann. Hier kann es helfen, Chemie interaktiv zu lernen (kurz „ChiLe“). Auch das Periodensystem der Elemente lässt sich interaktiv lernen. Auf der Webseite https://www.periodensystem.info/periodensystem/ findet sich eine entsprechende interaktive Karte aller Elemente. Chemie interaktiv lernen also leicht gemacht.

Das Periodensystem der Elemente in seiner heutigen Verwendung

Abgesehen von seinem standardmäßigen Gebrauch im gängigen Chemieunterricht, wird das Periodensystem heute noch dazu verwendet, um die einzelnen Elemente in einer übersichtlichen Darstellung anzuordnen. Außerdem kann man durch diese Anordnung Informationen über mögliche chemische Reaktionen gewinnen.
Das Periodensystem ist also weit mehr als eine plumpe Darstellung der bereits bekannten und beschriebenen Elemente. Es ist vielmehr ein Wissensschatz der modernen Menschheitsgeschichte und ein Ende der Forschung und Weiterentwicklung ist nicht in Sicht.

Quellen:

  • eigene Recherche
  • www.chemieunterricht-interaktiv.de
  • wikipedia.de
  • periodensystem.info
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