Das Periodensystem lernen, Lektion für Lektion

Kurze, klare Lektionen dazu, wie das Periodensystem funktioniert, geschrieben für die Oberstufe und das erste Studienjahr in Chemie. Beginne damit, was die Tabelle ist und wie Gruppen und Perioden angeordnet sind, und gehe dann weiter zu Valenzelektronen, Elektronenkonfigurationen, Periodentrends und mehratomigen Ionen. Jede Lektion ist mit einer interaktiven Ansicht der Tabelle verbunden, sodass du die Idee in Aktion sehen kannst.

Chemie von Grund auf

Ein kostenloser Kurs in 20 kurzen Lektionen, von den Atomen bis zu chemischen Gleichungen. Jede Lektion endet mit drei kurzen Fragen.

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Atome und Elemente

Woraus alles besteht: Elemente, Atome und die Teilchen in ihrem Inneren. · 4 Lektionen

1. 1 Was ist ein Element? Ein Element ist ein Reinstoff, der nur aus einer Atomsorte besteht. Es lässt sich durch keine chemische Reaktion in etwas Einfacheres zerlegen. Gold, Sauerstoff und Kohlenstoff sind Elemente, und jedes der 118 bekannten Elemente hat sein eigenes Kästchen im Periodensystem. 3 Min. Lesezeit
2. 2 Im Inneren des Atoms Ein Atom besteht aus drei Arten noch winzigerer Teilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen. Protonen und Neutronen sind in einem kleinen, schweren Zentrum, dem Atomkern, zusammengepackt, und Elektronen bewegen sich um ihn herum. Protonen sind positiv, Elektronen negativ, und Neutronen haben keine Ladung. 3 Min. Lesezeit
3. 3 Ordnungszahl und Atommasse Die Ordnungszahl ist die Anzahl der Protonen in einem Atom und sagt dir, um welches Element es sich handelt. Die Massenzahl ist die Anzahl der Protonen plus Neutronen. Mit diesen beiden Zahlen kannst du jedes Teilchen zählen: Protonen und Elektronen entsprechen beide der Ordnungszahl, und die Neutronen entsprechen der Massenzahl minus der Ordnungszahl. 3 Min. Lesezeit
4. 4 Was sind Isotope? Isotope sind Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl. Sie haben dieselbe Anzahl an Protonen, sind also dasselbe Element und reagieren fast genau gleich, aber ihre Massen sind verschieden. Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind zwei Isotope des Kohlenstoffs. 3 Min. Lesezeit

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Das Periodensystem lesen

Wie die Tabelle aufgebaut ist: Perioden, Gruppen, Familien, Metalle und Nichtmetalle. · 5 Lektionen

1. 5 Was ist das Periodensystem? Das Periodensystem ist eine Tabelle, die alle 118 bekannten chemischen Elemente nach ihrer Ordnungszahl anordnet, der Anzahl der Protonen im Kern jedes Atoms. Die Elemente stehen in Zeilen, den Perioden, und Spalten, den Gruppen, sodass Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften in derselben Spalte stehen. Dieses Muster erlaubt es dir, aus der Position eines Elements viel über es vorherzusagen. 4 Min. Lesezeit
2. 6 Gruppen und Perioden Gruppen sind die 18 senkrechten Spalten des Periodensystems, und Perioden sind die 7 waagerechten Zeilen. Elemente derselben Gruppe haben im Allgemeinen dieselbe Anzahl an Valenzelektronen, daher haben sie ähnliche chemische Eigenschaften. Elemente derselben Periode haben dieselbe Anzahl an Elektronenschalen, und ihre Eigenschaften ändern sich von links nach rechts allmählich. 4 Min. Lesezeit
3. 7 Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle Metalle sind glänzende, formbare Elemente, die Wärme und Elektrizität gut leiten und dazu neigen, Elektronen abzugeben; Nichtmetalle sind meist matt, spröde oder gasförmig, leiten schlecht und neigen dazu, Elektronen aufzunehmen oder zu teilen. Halbmetalle haben Eigenschaften dazwischen. Im Periodensystem füllen Metalle die linke Seite und die Mitte, Nichtmetalle stehen oben rechts, und Halbmetalle liegen entlang der Zickzack-Treppenlinie, die sie trennt. 3 Min. Lesezeit
4. 8 Elementfamilien Elementfamilien sind Gruppen von Elementen mit ähnlichen Eigenschaften, und die meisten Periodensysteme geben jeder Familie eine eigene Farbe. Diese Website verwendet zehn Familien: Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Übergangsmetalle, Metalle nach den Übergangsmetallen, Halbmetalle, reaktive Nichtmetalle, Halogene, Edelgase, Lanthanoide und Actinoide. Du erkennst jede an ihrer Farbe und ihrem Platz in der Tabelle. 3 Min. Lesezeit
5. 9 Lanthanoide und Actinoide Die Lanthanoide (Elemente 57–71) und Actinoide (Elemente 89–103) werden nur deshalb in zwei Zeilen unter dem Hauptperiodensystem gedruckt, damit es eine praktische Breite behält. Eigentlich gehören sie in die Perioden 6 und 7, direkt nach Barium (56) und Radium (88). Würde man sie an ihren Platz setzen, würde die Tabelle auf 32 Spalten gestreckt, zu breit, um bequem auf eine Seite oder einen Bildschirm zu passen. 3 Min. Lesezeit

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Elektronen

Schalen, Valenzelektronen und Elektronenkonfigurationen sowie die Trends, die sie erklären. · 4 Lektionen

1. 10 Elektronenschalen Elektronenschalen sind die Energieniveaus, in denen sich die Elektronen eines Atoms befinden, in Schichten um den Kern angeordnet. Die erste Schale fasst bis zu 2 Elektronen und die zweite bis zu 8, und bei den ersten 20 Elementen hört auch die dritte Schale bei 8 auf, was das 2-8-8-Muster ergibt. Das Bohrsche Atommodell zeichnet Schalen als Kreise um den Kern, ein praktisches, aber vereinfachtes Bild. 3 Min. Lesezeit
2. 11 Was sind Valenzelektronen? Valenzelektronen sind die Elektronen in der äußersten Schale eines Atoms, die an der chemischen Bindung beteiligt sind. Bei Hauptgruppenelementen entspricht die Anzahl der Valenzelektronen der letzten Ziffer der Gruppennummer: Sauerstoff in Gruppe 16 hat 6, und Chlor in Gruppe 17 hat 7. Valenzelektronen entscheiden, welche Ionen ein Element bildet und wie viele Bindungen es eingeht. 4 Min. Lesezeit
3. 12 Elektronenkonfigurationen schreiben Eine Elektronenkonfiguration zeigt, wie die Elektronen eines Atoms auf Unterschalen verteilt sind, geschrieben mit einem hochgestellten Wert für die Anzahl der Elektronen in jeder, etwa 1s² 2s² 2p⁴ für Sauerstoff. Um eine zu schreiben, entnimmst du die Anzahl der Elektronen der Ordnungszahl und füllst die Unterschalen in der Reihenfolge des Aufbauprinzips (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d usw.). Die Edelgas-Kurzschreibweise verkürzt lange Konfigurationen, und einige Elemente, etwa Chrom und Kupfer, brechen das Muster. 4 Min. Lesezeit
4. 13 Periodische Trends Periodische Trends sind regelmäßige Muster in den Eigenschaften der Elemente im Periodensystem. Von links nach rechts durch eine Periode nimmt der Atomradius im Allgemeinen ab, während Elektronegativität und Ionisierungsenergie zunehmen; innerhalb einer Gruppe von oben nach unten nimmt der Atomradius zu, während Elektronegativität und Ionisierungsenergie abnehmen. Der metallische Charakter verläuft gegenläufig und ist links unten in der Tabelle am größten. 4 Min. Lesezeit

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Chemie mit Elementen

Ionen, Bindungen, Formeln, Mol und Gleichungen: Elemente zusammenbringen. · 7 Lektionen

1. 14 Ionen und Ladungen Ein Ion ist ein Atom oder eine Atomgruppe, die eine elektrische Ladung trägt, weil sie Elektronen aufgenommen oder abgegeben hat. Atome, die Elektronen abgeben, werden zu positiven Ionen, den Kationen, und Atome, die Elektronen aufnehmen, werden zu negativen Ionen, den Anionen. Bei vielen Elementen kannst du die Ladung allein aus der Gruppennummer vorhersagen: Natrium in Gruppe 1 bildet Na⁺, und Chlor in Gruppe 17 bildet Cl⁻. 4 Min. Lesezeit
2. 15 Was sind mehratomige Ionen? Ein mehratomiges Ion ist eine Gruppe aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Atomen, die eine elektrische Gesamtladung trägt und in Verbindungen als eine Einheit auftritt. Häufige Beispiele sind Hydroxid (OH⁻), Nitrat (NO₃⁻), Carbonat (CO₃²⁻), Sulfat (SO₄²⁻), Phosphat (PO₄³⁻) und Ammonium (NH₄⁺). Die meisten mehratomigen Ionen sind negativ, und viele enthalten Sauerstoff. 4 Min. Lesezeit
3. 16 Chemische Bindungen Eine chemische Bindung ist die Anziehung, die Atome in Elementen und Verbindungen zusammenhält. Bei einer Ionenbindung überträgt ein Atom Elektronen auf ein anderes, und die entgegengesetzt geladenen Ionen ziehen sich an; bei einer kovalenten Bindung (Atombindung) teilen Atome Elektronenpaare; und bei einer Metallbindung teilen Metallatome ein „Meer“ aus Elektronen, die sich frei bewegen. Welche Art entsteht, hängt vor allem davon ab, ob die Atome Metalle oder Nichtmetalle sind. 4 Min. Lesezeit
4. 17 Chemische Formeln lesen Eine chemische Formel verwendet Elementsymbole und kleine Zahlen, um zu zeigen, welche Atome in einem Stoff stecken und wie viele von jedem. Die kleine Zahl hinter einem Symbol, der Index, zählt die Atome dieses Elements, daher hat H₂O 2 Wasserstoffatome und 1 Sauerstoffatom. Klammern, Koeffizienten und der Punkt bei Hydraten fügen ein paar weitere Regeln hinzu, doch jede ist nur eine Art Multiplizieren oder Addieren. 3 Min. Lesezeit
5. 18 Was ist ein Mol? Ein Mol ist eine Zähleinheit, die Chemiker für Atome und Moleküle verwenden, so wie ein Dutzend 12 bedeutet. Ein Mol enthält 6,022 × 10²³ Teilchen, eine Zahl, die Avogadro-Zahl heißt. Die Masse eines Mols eines Stoffes in Gramm, seine molare Masse, ergibt sich direkt aus den Atommassen im Periodensystem und erlaubt dir, zwischen Gramm und Teilchenzahlen umzurechnen. 3 Min. Lesezeit
6. 19 Chemische Gleichungen ausgleichen Eine chemische Gleichung auszugleichen bedeutet, dafür zu sorgen, dass auf beiden Seiten des Pfeils von jedem Element gleich viele Atome stehen. Dazu setzt du ganzzahlige Koeffizienten vor die Formeln, niemals durch Ändern der Indizes. Zum Beispiel bilden Wasserstoff und Sauerstoff Wasser in der ausgeglichenen Gleichung 2H₂ + O₂ → 2H₂O. 3 Min. Lesezeit
7. 20 Chemische und physikalische Vorgänge Ein physikalischer Vorgang verändert Größe, Form oder Zustand eines Stoffes, doch danach ist es noch derselbe Stoff, etwa wenn Eis zu Wasser schmilzt. Ein chemischer Vorgang, auch chemische Reaktion genannt, verwandelt Stoffe in neue mit anderen Eigenschaften, etwa wenn Eisen zu Rost wird. Die entscheidende Frage lautet immer: Ist ein neuer Stoff entstanden? 4 Min. Lesezeit