Das Periodensystem der Elemente?
Was ist das eigentlich?
Alle die es bereits wissen, können diesen Abschnitt getrost überspringen. Sie dürfen ihn aber trotzdem gerne lesen. Für alle anderen eine kleine Einleitung:
Zunächst etwas zum Aufbau und der Geschichte des Periodensystems:
Aufgeteilt ist das Periodensystem in (wie der Name schon sagt) in Perioden und Spalten. Damit will man verdeutlichen, das sich das ganze immer wiederholt. Die Perioden beginnen immer links und verlaufen horizontal nach rechts. Dabei nimmt die Ordnungszahl beginnend bei Wasserstoff immer um 1 zu, bis das rechte Ende – die Edelgase erreicht ist. Dann beginnt wieder eine neue Reihe. In einer Spalte (auch Gruppe genannt) sind immer chemisch miteinander verwande Elemente angeordnet. Z.B. Alkalimetalle, Halogene etc. Es gibt Hauptgruppen und Nebengruppenelemente.
Über Schalen, Atommasse, usw. will ich jetzt nicht näher eingehen.
Geschichte:
Ende des 18. Jahrhunderts entdeckten der russische Chemiker Dmitri Mendelejew und der deutsche Chemiker Lothar Mayer voneinander unabhängig eine gewisse Ähnlichkeit der Elemente. Sie entwickelten ein System das später das Periodensystem der chemischen Elemente genannt wurde. Das brachte unter anderem die Möglichkeit, die Eigenschaften der noch nicht entdeckten Elemente relativ genau vorherzusagen.
Vorkommen in der Natur:
Sehr unterschiedlich ist die Mengenverteilung der Elemente auf der Erde. Während die häufigsten 10 Elemente bereits etwa 99,5% aller Elemente ausmachen, verteilen sich die restlichen gerade mal auf auf ein halbes Prozent! Darunter so viele bekannte Metalle wie z.B. Kupfer, Nickel etc. Oder Wasserstoff, von dem man vermuten würde er müsste in riesigen Mengen vorhanden sein. Denkt man nur an die gewaltigen Wassermengen auf unserer Erde! Oder das krasse Gegenteil: Von einigen künstlich erzeugten Elementen existieren teilweise nur einige Atome! Auch im Universum wurden bisher praktisch alle Elemente nachgewiesen, die Mengenverteilung ias aber eine ganz andere.
Eigenschaften:
Unterschiedlicher könnten die Eigenschaften der Elemente kaum sein. Während einige sehr reaktionsfreudig sind – Alkalimetalle zum Beispiel die sogar mit Wasser reagieren, sind andere sehr reaktionsträge und gehen kaum Verbindungen ein – Edelmetalle und Edelgase.
Aggregatzustand, Dichte Schmelz und Siedepunkt:
Aggregatzustand:
Die meisten Elemente sind bei Raumtemperatur (20° Celsius) fest. Es gibt nur 2 flüssige Elemente: Brom und Quecksilber und 11 gasförmige: Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor, Chlor und die 6 Edelgase.
Dichte:
Die Dichte schwankt bei den festen Elementen zwischen 0,53g/cm³ bei Lithium und 22,59g/cm³ bei Osmium, dem schwersten aller bekannten Elemente. Stellt man sich einen Stab (bei Osmium nur ein Würfel) mit einer Fläche von 1cm² vor, wäre der Osmium Würfel dann logischerweise 10 mm lang, um die Dichte von 22,59g zu erreichen. Ein Lithiumstab mit dem gleichen Gewicht wie der Osmiumwürfel wäre dann 426,2 mm lang, also knapp einen halben Meter! Man denkt bei Lithium fast man hätte ein Stück Styropor in der Hand. Ein Quader Styropor von 1 dm³ wiegt zwar nur etwa 170g, ein gleichgroßer Quader aus Lithium 530 Gramm, also etwa ein Pfund. Osmium wird man aber kaum mit einer Hand anheben können, er wiegt ja dann sagenhafte 22,56 Kilogramm!
Schmelz und Siedepunkte:
Gase haben naturgemäß die niedrigsten Schmelz und Siedepunkte. Da sie ja bei Raumtemperatur bereits gasförmig sind, muß sie erstmal stark abkühlen um zuerst den Siedepunkt zu erreichen. Helium hat von allen Gasen den niedrigsten Siedepunkt von -272,2° Celsius bzw. Schmelzpunkt von -269.9° Celsius. Damit liegt Helium mit seinem Siedepunkt schon knapp am absoluten Nullpunkt von -273,15° Celsius, der Anfang der Kelvin Temperaturscala. Kälter geht es nicht mehr! Bei den Elementen die bei Raumtemperatur fest sind hat Cäsium mit 28,4° Celsius den niedrigsten Schmelzpunkt, den höchsten Schmelzpunkt hat Wolfram mit 3407° Celsius. Bei den Siedepunkten liegt Brom am untersten Bereich, während der höchste Siedepunkt von 5927° Celsius wiederum von Wolfram erreicht wird. Quecksilber schmilzt übrigends bei -38,9° Celsius, Brom bei -7,3°.