Leitfaden für das Periodensystem

Die Menschen kennen Elemente wie Kohlenstoff und Gold seit der Antike. Die Elemente konnten mit keiner chemischen Methode verändert werden. Jedes Element hat eine eindeutige Anzahl von Protonen. Wenn Sie Eisen- und Silberproben untersuchen, können Sie nicht sagen, wie viele Protonen die Atome haben. Sie können die Elemente jedoch voneinander unterscheiden, da sie vorhanden sind verschiedene Eigenschaften. Möglicherweise stellen Sie fest, dass zwischen Eisen und Silber mehr Ähnlichkeiten bestehen als zwischen Eisen und Sauerstoff. Könnte es eine Möglichkeit geben, die Elemente so zu organisieren, dass Sie auf einen Blick erkennen können, welche ähnliche Eigenschaften haben?

Dmitri Mendeleev war der erste Wissenschaftler, der eine Periodensystem der Elemente ähnlich denen, die wir heute verwenden. Sie können Mendeleevs Originaltabelle (1869) sehen. Diese Tabelle zeigte, dass, wenn die Elemente durch Erhöhen geordnet wurden atomares Gewicht

Warum hat Mendeleev wohl ein Periodensystem gemacht? Viele Elemente mussten zu Mendeleevs Zeiten noch entdeckt werden. Das Periodensystem half bei der Vorhersage der Eigenschaften neuer Elemente.

Vergleichen Sie das moderne Periodensystem mit Mendeleevs Tisch. Was fällt dir auf? Mendeleevs Tisch hatte nicht sehr viele Elemente, oder? Er hatte Fragezeichen und Leerzeichen zwischen Elementen, wo er voraussagte, dass unentdeckte Elemente passen würden.

Denken Sie daran, die Anzahl der zu ändern Protonen ändert die Ordnungszahl, die die Nummer des Elements ist. Wenn Sie sich das moderne Periodensystem ansehen, sehen Sie, dass etwas übersprungen wurde Ordnungszahlen das wäre unentdeckte Elemente? Neu Elemente werden heute nicht entdeckt. Sie sind gemacht. Sie können das Periodensystem weiterhin verwenden, um die Eigenschaften dieser neuen Elemente vorherzusagen.

Das Periodensystem hilft dabei, einige Eigenschaften der Elemente im Vergleich zueinander vorherzusagen. Die Atomgröße nimmt ab, wenn Sie sich von links nach rechts über die Tabelle bewegen, und nimmt zu, wenn Sie sich in einer Spalte nach unten bewegen. Die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron aus einem Atom zu entfernen, nimmt zu, wenn Sie sich von links nach rechts bewegen, und nimmt ab, wenn Sie sich eine Säule hinunterbewegen. Die Fähigkeit zu formen eine chemische Bindung erhöht sich, wenn Sie sich von links nach rechts bewegen, und verringert sich, wenn Sie sich eine Spalte nach unten bewegen.

Der wichtigste Unterschied zwischen Mendeleevs Tisch und heutiger Tisch Die moderne Tabelle ist durch Erhöhen der Ordnungszahl und nicht durch Erhöhen des Atomgewichts organisiert. Warum wurde der Tisch gewechselt? Im Jahr 1914 erfuhr Henry Moseley, dass man die Ordnungszahlen von Elementen experimentell bestimmen kann. Vorher waren Ordnungszahlen nur die Reihenfolge der Elemente, die auf der Zunahme beruhten atomares Gewicht. Sobald Ordnungszahlen Bedeutung hatten, wurde das Periodensystem neu organisiert.

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Elemente im Periodensystem sind in Perioden (Zeilen) und angeordnet Gruppen (Säulen). Die Ordnungszahl erhöht sich, wenn Sie sich über eine Zeile oder einen Punkt bewegen.

Perioden

Zeilen von Elementen werden als Perioden bezeichnet. Die Periodennummer eines Elements bedeutet das höchste nicht angeregte Energieniveau für ein Elektron in diesem Element. Die Anzahl der Elemente in einer Periode nimmt zu, wenn Sie sich im Periodensystem nach unten bewegen, da es mehr Unterebenen pro Ebene als die Energieniveau gibt des Atoms nimmt zu.

Gruppen

Spalten mit Elementen helfen beim Definieren Elementgruppen. Elemente innerhalb einer Gruppe teilen mehrere gemeinsame Eigenschaften. Gruppen sind Elemente, die die gleiche äußere Elektronenanordnung haben. Die äußeren Elektronen werden Valenzelektronen genannt. Weil sie die gleiche Anzahl von Valenzelektronen haben, Elemente in einer Gruppenfreigabe ähnliche chemische Eigenschaften. Die über jeder Gruppe aufgeführten römischen Ziffern sind die übliche Anzahl von Valenzelektronen. Zum Beispiel eine Gruppe VA-Element wird 5 Valenzelektronen haben.

Es gibt zwei Gruppen. Die Elemente der Gruppe A werden als repräsentative Elemente bezeichnet. Die Elemente der Gruppe B sind die nicht repräsentativen Elemente.

Jeder Quadrat auf dem Periodensystem gibt Auskunft über ein Element. Auf vielen gedruckten Periodensystemen finden Sie ein Element Symbol, Ordnungszahl, und atomares Gewicht.

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Elemente werden nach ihren Eigenschaften klassifiziert. Die Hauptkategorien von Elementen sind die Metalle, Nichtmetalle und Metalloide.

Metalle

Sie sehen jeden Tag Metalle. Aluminiumfolie ist ein Metall. Gold und Silber sind Metalle. Wenn Sie jemand fragt, ob ein Element ein Metall, ein Metalloid oder ein Nichtmetall ist und Sie die Antwort nicht kennen, raten Sie, dass es ein Metall ist.

Was sind Eigenschaften von Metallen?

Metalle haben einige gemeinsame Eigenschaften. Sie sind glänzend (glänzend), formbar (kann gehämmert werden) und sind gute Dirigenten von Wärme und Strom. Diese Eigenschaften resultieren aus der Fähigkeit, die Elektronen in den äußeren Schalen von Metallatomen leicht zu bewegen.

Was sind die Metalle?

Die meisten Elemente sind Metalle. Es gibt so viele Metalle, dass sie in Gruppen eingeteilt sind: Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle. Die Übergangsmetalle können in kleinere Gruppen wie die Lanthaniden und Actiniden unterteilt werden.

Gruppe 1: Alkali Metalle

Die Alkalimetalle befinden sich in der Gruppe IA (erste Spalte) des Periodensystems. Natrium und Kalium sind Beispiele für diese Elemente. Alkalimetalle bilden Salze und viele andere Verbindungen. Diese Elemente sind weniger dicht als andere Metalle, bilden Ionen mit einer Ladung von +1 und haben die größten Atomgrößen von Elementen in ihren Perioden. Die Alkalimetalle sind hochreaktiv.

Gruppe 2: Erdalkalimetalle

Die Erdalkalien befinden sich in Gruppe IIA (zweite Spalte) des Periodensystems. Calcium und Magnesium sind Beispiele für Erdalkalien. Diese Metalle bilden viele Verbindungen. Sie haben Ionen mit einer Ladung von +2. Ihre Atome sind kleiner als die der Alkalimetalle.

Gruppen 3-12: Übergangsmetalle

Die Übergangselemente befinden sich in den Gruppen IB bis VIIIB. Eisen und Gold sind Beispiele für Übergangsmetalle. Diese Elemente sind sehr hart mit hohen Schmelzpunkten und Siedepunkten. Die Übergangsmetalle sind gute elektrische Leiter und sind sehr formbar. Sie bilden positiv geladene Ionen.

Die Übergangsmetalle enthalten die meisten Elemente, sodass sie in kleinere Gruppen eingeteilt werden können. Die Lanthaniden und Actiniden sind Klassen von Übergangselementen. Ein anderer Weg zu Gruppenübergangsmetalle ist in Triaden, die Metalle mit sehr ähnlichen Eigenschaften sind, in der Regel zusammen gefunden.

Metalltriaden

Die Eisentriade besteht aus Eisen, Kobalt und Nickel. Direkt unter Eisen, Kobalt und Nickel befindet sich die Palladium-Triade aus Ruthenium, Rhodium und Palladium, während sich unter ihnen die Platin-Triade aus Osmium, Iridium und Platin befindet.

Lanthaniden

Wenn Sie sich das Periodensystem ansehen, sehen Sie, dass sich unter dem Hauptteil des Diagramms ein Block mit zwei Elementreihen befindet. Die oberste Reihe hat Ordnungszahlen nach Lanthan. Diese Elemente werden Lanthaniden genannt. Die Lanthaniden sind silberne Metalle, die leicht anlaufen. Sie sind relativ weiche Metalle mit hohen Schmelz- und Siedepunkten. Die Lanthaniden reagieren zur Bildung viele verschiedene Verbindungen. Diese Elemente werden in Lampen, Magneten, Lasern und zur Verbesserung der Eigenschaften anderer Metalle.

Actinides

Die Aktiniden befinden sich in der Reihe unterhalb der Lanthaniden. Ihre Ordnungszahlen folgen Actinium. Alle Aktiniden sind radioaktiv mit positiv geladenen Ionen. Sie sind reaktive Metalle die Verbindungen mit den meisten Nichtmetallen bilden. Die Aktiniden werden in Arzneimitteln und Nukleargeräten verwendet.

Gruppen 13-15: Nicht alle Metalle

Die Gruppen 13-15 umfassen einige Metalle, einige Metalloide und einige Nichtmetalle. Warum sind diese Gruppen gemischt? Der Übergang von Metall zu Nichtmetall erfolgt schrittweise. Obwohl diese Elemente nicht ähnlich genug sind, um Gruppen in einzelnen Spalten zu enthalten, haben sie einige gemeinsame Eigenschaften. Sie können vorhersagen, wie viele Elektronen benötigt werden, um eine Elektronenhülle zu vervollständigen. Die Metalle in diesen Gruppen werden genannt Grundmetalle.

Nichtmetalle & Metalloide

Elemente, die nicht die Eigenschaften von Metallen haben, werden als Nichtmetalle bezeichnet. Einige Elemente haben einige, aber nicht alle Eigenschaften der Metalle. Diese Elemente werden Metalloide genannt.

Was sind Eigenschaften von Nichtmetallen?

Die Nichtmetalle sind schlechte Wärme- und Stromleiter. Feste Nichtmetalle sind spröde und fehlen metallischer Schimmer. Die meisten Nichtmetalle gewinnen leicht Elektronen. Die Nichtmetalle befinden sich oben rechts im Periodensystem und sind durch eine Linie, die diagonal durch das Periodensystem verläuft, von den Metallen getrennt. Die Nichtmetalle können in Klassen von Elementen mit ähnlichen Eigenschaften unterteilt werden. Die Halogene und die Edelgase sind zwei Gruppen von Nichtmetallen.

Gruppe 17: Halogene

Die Halogene befinden sich in Gruppe VIIA des Periodensystems. Beispiele für Halogene sind Chlor und Jod. Sie finden diese Elemente in Bleichmitteln, Desinfektionsmitteln und Salzen. Diese Nichtmetalle bilden Ionen mit einer Ladung von -1. Das physikalische Eigenschaften der Halogene variieren. Die Halogene sind hochreaktiv.

Gruppe 18: Edelgase

Die Edelgase befinden sich in Gruppe VIII des Periodensystems. Helium und Neon sind Beispiele für Edelgase. Diese Elemente werden verwendet, um beleuchtete Schilder, Kältemittel und Laser herzustellen. Die Edelgase sind nicht reaktiv. Dies liegt daran, dass sie wenig dazu neigen, Elektronen zu gewinnen oder zu verlieren.

Wasserstoff

Wasserstoff hat eine einzige positive Ladung, wie der Alkali Metalle, aber bei RaumtemperaturEs ist ein Gas, das nicht wie ein Metall wirkt. Daher wird Wasserstoff normalerweise als Nichtmetall bezeichnet.

Was sind die Eigenschaften der Metalloide?

Elemente, die einige Eigenschaften von Metallen und einige Eigenschaften von Nichtmetallen aufweisen, werden als Metalloide bezeichnet. Silizium und Germanium sind Beispiele für Metalloide. Die Siedepunkte, Schmelzpunkteund die Dichten der Metalloide variieren. Die Metalloide sind gute Halbleiter. Die Metalloide befinden sich entlang der diagonalen Linie zwischen den Metallen und Nichtmetalle im Periodensystem.

Denken Sie daran, dass auch in gemischten Gruppen von Elementen die Trends im Periodensystem immer noch wahr. AtomgrößeDie Leichtigkeit des Entfernens von Elektronen und die Fähigkeit, Bindungen zu bilden, können vorhergesagt werden, wenn Sie sich über den Tisch bewegen.

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Testen Sie Ihr Verständnis dieser Periodensystemstunde, indem Sie prüfen, ob Sie die folgenden Fragen beantworten können:

Rezensionsfragen

1. Das moderne Periodensystem ist nicht die einzige Möglichkeit, die Elemente zu kategorisieren. Wie können Sie die Elemente auf andere Weise auflisten und organisieren?
2. Listen Sie die Eigenschaften der Metalle, Metalloide und Nichtmetalle auf. Nennen Sie ein Beispiel für jeden Elementtyp.
3. Wo in ihrer Gruppe würden Sie Elemente mit den größten Atomen erwarten? (oben, Mitte, unten)
4. Vergleichen und kontrastieren Sie die Halogene und Edelgase.
5. Welche Eigenschaften können Sie verwenden, um Alkali, Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle voneinander zu unterscheiden?