Wikijunior Die Elemente/ Periodensystem

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Periodensystem[Bearbeiten]

Wasserstoff
Helium
Lithium
Beryllium
Bor
Kohlenstoff
Stickstoff
Sauerstoff
Fluor
Neon
Natrium
Magnesium
Aluminium
Silicium
Phosphor
Schwefel
Chlor
Argon
Kalium
Calcium
Scandium
Titan
Vanadium
Chrom
Mangan
Eisen
Cobalt
Nickel
Kupfer
Zink
Gallium
Germanium
Arsen
Selen
Brom
Krypton
Rubidium
Strontium
Yttrium
Zirconium
Niob
Molybdän
Technetium
Ruthenium
Rodium
Palladium
Silber
Cadmium
Indium
Zinn
Antimon
Tellur
Iod
Xenon
Cäsium
Barium
Hafnium
Tantal
Wolfram
Rhenium
Osmium
Iridium
Platin
Gold
Quecksilber
Thallium
Blei
Bismuth
Polonium
Astat
Radon
Francium
Radium
Rutherfordium
Dubnium
Seaborgium
Bohrium
Hassium
Meitnerium
Darmstadtium
Roentgenium

Lanthan
Cer
Praseodym
Neodym
Promethium
Samarium
Europium
Gadolinium
Terbium
Dysporsium
Holmium
Erbium
Thulium
Ytterbium
Lutetium
Actinium
Thorium
Protacinium
Uran
Neptunium
Plutonium
Americium
Curium
Berkelium
Californium
Einsteinium
Fermium
Mendelevium
Nobelium
Lawrencium


Was ist das Periodensystem der Elemente?[Bearbeiten]

Der Wissenschaft sind viele Elemente bekannt. Viele dieser Elemente haben ähnliche Eigenschaften. Wenn man sie nach ihren Eigenschaften in Gruppen einordnet, wird es einfacher, sie zu untersuchen und sie zu vergleichen. Aus diesem Grund ist die Einordnung der Elemente in Gruppen notwendig. Das Periodensystem der Elemente ist eine Möglichkeit die bekannten Elemente in Gruppen einzuteilen.
Früher war es üblich, Elemente in zwei Gruppen einzuteilen, Metalle und Nichtmetalle. Aber man kannte auch Elemente, die Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen aufzeigten. Man nannte sie Halbmetalle.

Die Geschichte des Periodensystems der Elemente[Bearbeiten]

Frühgeschichte[Bearbeiten]

Goldklumpen
Einige Elemente sind den Menschen bereits seit der Antike bekannt. Es handelt sich dabei um Elemente, die in reiner Form in der Natur vorkommen und mit einfachen Mitteln gewonnen werden können. Das sind zum Beispiel Gold, Silber und Kupfer.
Aristoteles
Der Philosoph Aristoteles war der Überzeugung, daß alle Materie aus vier Elementen besteht. Diese vier Elemente sind Erde, Wasser, Luft und Feuer. Das erinnert an die vier Aggregatzustände (in dieser Reihenfolge): fest, flüssig, gasförmig und plasmaförmig. Er war auch der Ansicht, dass diese vier Elemente in neue Verbindungen umgewandelt werden und die uns umgebende Materie bilden.
Hennig Brand war der erster, der ein neues Element entdeckte. Er war ein deutscher Kaufmann, der mit seiner Firma pleite gegangen war. Er suchte nach dem Stein der Weisen - einem Stein, der der Sage nach ein einfaches Metall in Gold verwandeln kann. Bis 1669 experimentierte er mit menschlichem Urin. Bei der Destillation erhielt er eine weiße, glimmende Substanz. Er nannte sie Phosphorus. Bis 1680 behielt er seine Entdeckung geheim. In diesem Jahr entdeckte Robert Boyle die Substanz erneut und Brand ging mit seiner Entdeckung an die Öffentlichkeit.
Bis 1809 wurden 47 weitere Elemente entdeckt. Mit steigender Anzahl bekannter Elemente entdeckten Wissenschaftler Ähnlichkeiten in der Reaktion der Elemente. Anhand der beobachteten Reaktionen versuchten Sie die Elemente in Kategorien einzuteilen.

Antoine-Laurent de Lavoisier[Bearbeiten]

Antoine-Laurent de Lavoisier
Antoine Lavoisier schrieb 1789 sein Buch "Elementare Abhandlung über die Chemie". Dieses Buch ist das erste moderne Chemiebuch. Es enthält eine Reihe von Elementen, die nicht weiter zerlegt werden können. Lavoisier beschreibt unter anderem den Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor, Quecksilber, Zink und Schwefel. Diese Auflistung bildet den Grundstein für die heute bekannten Elemente. Seine Liste enthielt jedoch auch das Licht und Wärme. Lavoisier war der Meinung, dass diese Feststoffe sind. Viele führende Chemiker seiner Zeit schenkten den Ansichten Lavoisiers keine Beachtung. Jedoch war sein Buch über die Chemie sehr gut geschrieben und fand unter der jungen Generation viel Beachtung.
Er unterschied die Elemente lediglich in "Metalle" und "Nichtmetalle". Diese Einteilung wurde jedoch nicht akzeptiert.

Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois[Bearbeiten]

Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois
Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois war ein französischer Geologe. Er ordnete die bekannten Elemente nach ihrem Atomgewicht an. Chancourtois erkannte, dass die Gewichtsunterschiede zwischen den Elementen immer gleich groß sind. Er leitete aus dieser Erkenntnis eine erste Periodische Tafel ab. Er ordnete die Elemente auf einer Spirale an, die sich um einen Zylinder wand. Dabei erkannte er, dass Elemente mit gleichen Eigenschaften untereinander zu liegen kamen. Zusätzlich zu den Elementen enthielt sein Diagramm noch Ionen und Verbindungen. Seine Ausführung erschien 1862. Er benutzte in der Hauptsache geologische und keine chemischen Ausdrücke und benutzte auch keine Diagramme. Aus diesem Grund wurde seine Arbeit wenig beachtet. Erst als Dimitri Mendeleev seine Arbeiten veröffentlichte, änderte sich das.

John Newlands[Bearbeiten]

John Newlands war ein englischer Chemiker, der 1865 die bis dahin bekannten 56 Elemente in 11 Gruppen einordnete. Diese Gruppen teilte er nach ähnlichen physikalischen Eigenschaften ein. Dabei entdeckte er, dass viele sehr ähnliche Elemente sich in einem Atomgewicht um acht oder einem Vielfachen von acht unterscheiden. Mit seinem "Gesetz der Oktaven" stellte er diese Regelmäßigkeit in die Nähe der Musik. Seine Zeitgenossen machten sich deshalb über ihn lustig. Es dauerte noch 50 Jahre, bis Lewis seine "Theorie der Valenzen" veröffentlichte und damit die Wichtigkeit des Vielfachen der Acht erkannt wurde.

Die erste Periodische Tafel[Bearbeiten]

Mendeleevs Periodische Tafel
Dimitri Mendeleev entwickelte als erster eine Periodische Tafel der Elemente, die der heutigen Form sehr nahe kommt. Er ordnete die Elemente auf einer Tafel nach ihrem Atomgewicht an. Es wird über ihn gesagt, dass er auf langen Zugfahrten ein "chemisches Solitaire" spielte. Auf den Karten waren die Elemente und ihre unterschiedlichen Eigenschaften aufgelistet. Am 6.März 1869 reichte er sein Arbeit bei der russischen chemischen Gesellschaft ein. Der Name der Arbeit war "Die Abhängigkeit der chemischen Eigenschaften der Elemente vom Atomgewicht". Seine Tafel wurde in einer kleinen russischen Zeitschrift veröffentlicht. Wenig später wurde sie erneut veröffentlicht, dieses Mal in der deutschen Zeitschrift "Zeitschrift für Chemie". Er erstellte folgende Regeln:
Dimitri Mendeleev
1. Ordnet man die Elemente ihrem Atomgewicht entsprechend an, zeigen sie eine eindeutige Regelmäßigkeit in ihren Eigenschaften.
2. Elemente die hinsichtlich ihrer Eigenschaften sehr ähnlich sind, unterscheiden sich entweder kaum in ihrem Atomgewicht (z.B. Pt, Ir, Os) oder ihr Gewicht wächst gleichmäßig an (z.B. K, Rb, Cs).
3. Die Anordnung der Elemente oder von Elementgruppen in der Reihenfolge ihres Atomgewichtes entspricht ihren sogenannten Valenzen, ebenso wie ihren charakteristischen chemischen Eigenschaften. Dies zeigt sich unteranderem in der Gruppe Li, Be, Ba, C, N, O und Sn.
4. Diejenigen Elemente, die leicht flüchtig sind, haben ein geringes Atomgewicht.
5. Die Höhe des Atomgewichtes bestimmt den Charakter des Elementes, ebenso wie das Ausmaß eines Moleküls den Charakter einer Verbindung bestimmt.
6. Wir müssen mit der Entdeckung vieler neuer Elemente rechnen - zum Beispiel mit Elementen, die dem Aluminium und Silizium ähnlich sind. Deren Atomgewicht würde zwischen 65 und 75 liegen.
7. Das Atomgewicht eines Elementes sollte in manchen Fällen den Atomgewichten seiner benachbarten Elemente angepasst werden. Dementsprechend muss das Atomgewicht von Tellurium zwischen 123 und 126 liegen. Es kann nicht 128 sein.
8. Gewisse Eigenschaften der Elemente können vorhergesagt werden, wenn das Atomgewicht bekannt ist.

Vorteile[Bearbeiten]

Mendeleev sagte die Entdeckung weitere Elemente voraus und ließ entsprechend Platz in seinem Periodensystem der Elemente. Diese Elemente waren Eka-Aluminium (heute Gallium), Eka-Boron (Scandium) und Eka-Silizium (Germanium). Als diese Elemente entdeckt wurden, konnten sie ohne Probleme eingeordnet werden.
Er sagte die Eigenschaften sowohl dieser noch unbekannten Elemente als auch Verbindungen mit diesen sehr genau voraus.
Er wies darauf hin, dass einige der damals angegebenen Atomgewichte nicht richtig waren.
Er sah Lücken in seinem Periodensystem vor, um Abweichungen im Atomgewicht auszugleichen.

Nachteile[Bearbeiten]

Es gab keinen Platz für die Isotope der Elemente.
Seine Tafel enthielt keine Edelgase, da diese zu diesem Zeitpunkt noch nicht entdeckt waren. Sir William Ramsay fügte die Edelgase später als Gruppe 0 hinzu, was die bestehende Periodische Tafel nicht beeinträchtigte.
Ohne das Wissen von Mendeleev arbeitete Lothar Meyer ebenfalls an einem Periodensystem. Er veröffentlichte seine Arbeit 1864. In seinem Periodensystem ordnete Meyer lediglich 28 Elemente nach ihren Valenzen an. Er kam nie auf die Idee, neue Elemente vorherzusagen oder die Atomgewichte bekannter Elemente zu korrigieren. Nur wenige Monate nach Mendeleev veröffentlichte er ein nahezu identisches Periodisches System. Einige Leute sehen Mendeleev und Meyer als gleichwertige Entdecker an. Andere Leute sind jedoch der Meinug, dass Mendeleev der wichtigere Entdecker ist, weil er die Eigenschaften der noch nicht entdeckten Elemente genau vorhergesagt hat. Auf jeden Fall beeindruckten die Vorhersagen Mendeleevs seine Zeitgenossen und wurden später bestätigt. Ein englischer Chemiker entwickelte 1864 ein Periodensystem, welches dem von Mendeleev sehr ähnlich sah.

Henry Moseley[Bearbeiten]

Glenn Seaborg 1964
1914 entdeckte Henry Moseley einen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge von Röntgenstrahlen, die auf ein Element gerichtet waren und dem Atomgewicht diese Elements. Bis zu dieser Entdeckung waren die Atomnummern lediglich aufeinanderfolgende Nummern basierend auf dem Atomgewicht der Elemente. Es wurde erkannt, dass die Atomnummern eine experimentell nachweisbare Grundlage haben.
Die Forschung von Moseley ergab ferner, dass es zu diesem Zeitpunkt keine bekannten Elemente mit den Atomnummern 43 beziehungweise 61 gab. Diese beiden Elemente sind radioaktiv und kommen in der Natur nicht vor. Moseley sagte ebenfalls neue Elemente voraus.

Glenn T. Seaborg[Bearbeiten]

Während des Manhattan-Projekts von 1944 hatte Glenn T. Seaborg erhebliche Schwierigkeiten, die beiden Elemente Americium und Curium zu isolieren. Er nahm an, dass diese beiden neuen Elemente einer neuen Serie an Elementen angehörten. Dieses würde auch die Unterschiede zwischen ihren tatsächlichen und den vorhergesagten Eigenschaften erklären. Entgegen dem Rat seiner Kollegen änderte er die Periodische Tafel von Mendeleev erheblich und fügte die Aktinoidenreihe hinzu.


Liste der chemischen Elemente[Bearbeiten]

1 Wasserstoff H 2 Helium He 3 Lithium Li 4 Beryllium Be 5 Bor B 6 Kohlenstoff C 7 Stickstoff N 8 Sauerstoff O
9 Fluor F 10 Neon Ne 11 Natrium Na 12 Magnesium Mg 13 Aluminium Al 14 Silizium Si 15 Phosphor P 16 Schwefel S
17 Chlor Cl 18 Argon Ar 19 Kalium K 20 Kalzium Ca 21 Scandium Sc 22 Titan Ti 23 Vanadium V 24 Chrom Cr
25 Mangan Mn 26 Eisen Fe 27 Kobalt Co 28 Nickel Ni 29 Kupfer Cu 30 Zink Zn 31 Gallium Ga 32 Germanium Ge
33 Arsen As 34 Selen Se 35 Brom Br 36 Krypton Kr 37 Rubidium Rb 38 Strontium Sr 39 Yttrium Y 40 Zirkonium Zr
41 Nobium Nb 42 Molybdän Mo 43 Technetium Tc 44 Ruthenium Ru 45 Rhodium Rh 46 Palladium Pd 47 Silber Ag 48 Kadmium Cd
49 Indium In 50 Zinn Sn 51 Antimon Sb 52 Tellur Te 53 Jod I 54 Xenon Xe 55 Cäsium Cs 56 Barium Ba
57 Lanthan La 58 Cer Ce 59 Praseodym Pr 60 Neodym Nd 61 Promethium Pm 62 Samarium Sm 63 Europium Eu 64 Gadolinium Gd
65 Terbium Tb 66 Dysprosium Dy 67 Holmium Ho 68 Erbium Er 69 Thulium Tm 70 Ytterbium Yb 71 Lutetium Lu 72 Hafnium Hf
73 Tantal Ta 74 Wolfram W 75 Rhenium Re 76 Osmium Os 77 Iridium Ir 78 Platin Pt 79 Gold Au 80 Quecksilber Hg
81 Thallium Tl 82 Blei Pb 83 Wismut Bi 84 Polonium Po 85 Astat At 86 Radon Rn 87 Franzium Fr 88 Radium Ra
89 Aktinium Ac 90 Thorium Th 91 Protactinium Pa 92 Uran U 93 Neptunium Np 94 Plutonium Pu 95 Amerikium Am 96 Curium Cm
97 Berkelium Bk 98 Kalifornium Cf 99 Einsteinium Es 100 Fermium Fm 101 Mendelevium Md 102 Nobelium No 103 Lawrencium Lr 104 Rutherfordium Rf
105 Dubnium Db 106 Seaborgium Sg 107 Bohrium Bh 108 Hassium Hs 109 Meitnerium Mt 110 Darmstadtium Ds 111 Röntgenium Rg 112 Copernicium Cn
113 Ununtrium Uut 114 Flerovium Fl 115 Ununpentium Uup 116 Livermorium Lv 117 Ununseptium Uus 118 Ununoctium Uuo 119 Ununennium Uue 120 Unbinilum Ubn



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