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Werkstofftechnik 1 - Periodensystem der Elemente

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Werkstofftechnik 1

Periodensystem der Elemente

In diesem Abschnitt werden wir Ihnen zuerst die Eigenschaften von Elementen erklären und in diesem Zusammenhang auch auf Atome und ihren Aufbau eingehen. Sauerstoff ( $ O_2 $ ) und Wasserstoff ( $ H_2 ) werden als Elemente bezeichnet. Insgesamt gibt es derzeit 118 bekannte Elemente, die allesamt im Periodensystem der Elemente (kurz: PSE) aufgeführt sind.

Periodensystem der Elemente
Periodensystem der Elemente

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Der Wort Element ist der Überbegriff für eine ganz bestimmte Atomsorte. Ein Atom hingegen ist der kleinste Baustein, aus dem sich Stoffe aufbauen lassen.

Faktisch bedeutet das:

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Gibt es 118 bekannte Elemente, so muss es auch 118 Atomarten geben.

Alle Elemente sind nach steigender Kernladung geordnet. In diesem Zusammenhang spricht man auch von der Ordnungszahl

Die 118 Elemente des Periodensystems gliedern sich in:

  • 81 natürliche Elemente,
  • 24 künstliche Elemente,
  • 13 radioaktive Elemente.

Das Periodensystem selbst besteht aus 18 Gruppen, welche sich entsprechend nach Spalten sortieren und 7 Perioden, bzw. Schalen, die in Form von Zeilen unterschieden werden. 

Die Hauptgruppen haben Namen, die teilweise ihre Eigenschaft ausdrücken. Die Nebengruppen umfassen alle Metalle sowie Lanthanide und Actinide. Die Nummer einer Hauptgruppe gibt die Anzahl der Außenelektronen an, welche maximal den Wert 8 annehmen kann. Hierbei unterscheidet man zwischen $ p^6$-Elektronen und $ s^2$-Elektronen. Die Nebengruppenelemente sind mit $ s^2$-Elektronen vollbesetzt. Bei Lanthanide und Actinide werden die f-Elektronen besetzt und binden sich mit gleichen oder anderen Atomen, wodurch Mischbindungen entstehen. 

Die Liste der Hauptgruppen und Nebengruppen sei im Folgenden dargestellt:

Hauptgruppen:

  • Alkalimetalle,
  • Erdalkalimetalle,
  • Erdmetalle,
  • Kohlenstoffgruppe,
  • Stickstoffgruppe
  • Chalkogene
  • Halogene
  • Edelgase

Nebengruppen

  • Scandiumgruppe,
  • Titangruppe
  • Vanadiumgruppe
  • Chromgruppe,
  • Mangangruppe
  • Eisengruppe,
  • Platingruppe

Sowie Lanthanide und Actinide

Einige Charakterisierungsmerkmale der Elemente im Periodensystem

  • Bei Hauptgruppenelementen nimmt der Atomradius von links nach rechts ab und von oben nach unten zu
  • Bei allen Elementen außer Edelmetallen nimmt die Negativität der Elektronen von links nach rechts zu und von oben nach unten ab. 
  • Bei allen Elementen nimmt die Basizität von links nach rechts ab und von oben nach unten zu.
  • Die Masse der Elemente nimmt von links nach rechts, sowie von oben nach unten zu. 
  • Die Ionisierungsenergie nimmt von links nach rechts zu und von oben nach unten ab.