Ph 12
Ausblick
Periodensystem der Elemente (PSE)
Ph 12Ausblick |
Periodensystem der Elemente (PSE) |
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 Mendelejew (1834 - 1907) |
Das Periodensystem der Elemente wurde fast zur gleichen Zeit von J. L. Meyer und D. Mendelejew aufgestellt. Sie ordneten die Elemente nach ihren Atommassen und gruppierten dabei Elemente mit gleichen chemischen Eigenschaften übereinander. |
 J. L. Meyer (1830 -1895) |
Später (Moseley) ordnete man die Elemente nicht mehr nach ihren Atommassen sondern nach der Ordnungszahl (=Kernladungszahl Z).
Die Anordnung erfolgt in sieben waagrechten Perioden und achtzehn senkrechten Gruppen. Die Elemente einer Gruppe sind chemisch verwandt, was sich z.B. in ihrem Säure-Basen-Verhalten äußert.
| Die periodische Struktur bei der Anordnung der Elemente wird aber auch an einigen eher physikalischen Parametern deutlich, wie die folgende Abbildung über die erste Ionisierungsenergie Eion zeigt. So sind die Alkalimetalle Lithium, Natrium usw. relativ leicht, die Edelgase Helium, Neon, Argon usw. relativ schwer zu ionisieren. |
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| Aber auch das Molvolumen, das einen Rückschluss auf das Atomvolumen zulässt, schwankt periodisch. Hier zeigt sich, dass gerade die Alkaliatome ein relativ hohes Volumen besitzen. Geht man vom bohrschen Atommodell aus, so kann man gut verstehen, dass die Alkalimetalle größere Atomvolumina haben als ihre Nachbarn, da bei ihnen gerade immer eine neue Schale "aufgemacht" wurde. |
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Noch viel deutlicher wird der Schalenaufbau der Atome durch das Röntgenabsorptionsspektrum aufgezeigt. Aus ihm kann man entnehmen, dass die Niveaus, die zu einer Schale gehören energetisch deutlich von den Niveaus anderer Schalen getrennt sind. Darüber hinaus zeigt dieses Spektrum auch, dass die einzelnen Schalen eine Feinstruktur aufweisen. Dies heißt, dass es innerhalb einer Schale verschiedene Quantenzustände gibt, die sich deutlich von einander unterscheiden.
Zur Kennzeichnung dieser unterschiedlichen Zustände hat man vier Quantenzahlen zur Verfügung, mit denen man auch die unterschiedlichen Lösungen der Schrödinger-Gleichung klassifizieren kann.
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Name
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Bereich
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Hauptquantenzahl n
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n =1 (K); n = 2 (L); n = 3 (M); n = 4 (N); . . . . .
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Nebenquantenzahl l
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l = 0 (s); l = 1 (p); l = 2 (d);
l = 3 (f); . . . . (n - 1)
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magnetische Quantenzahl m
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Spin-Quantenzahl s
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s = -1/2; s = +1/2
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Hinweis:
Oft werden die Haupt- und Nebenquantenzahl nicht mit Ziffern sondern mit den
in Klammern geschriebenen Buchstaben belegt.
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Zusammen mit diesen in der obigen Tabelle beschriebenen Regeln für die Bereiche der Quantenzahlen und dem - nicht beweisbaren - Prinzip, das Wolfgang Pauli 1925 aufgestellt hat, kann man sich nun die Besetzungszahlen der einzelnen Schalen zusammenstellen.
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n
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l
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m
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s
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Bezeichnung
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Elektronenzahl
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Elektronenzahl
in der Schale |
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1 (K)
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0 (s)
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0
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-1/2; +1/2;
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1s2
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2
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2
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2 (L)
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8
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3 (M)
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18
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4 (N)
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32
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Ein sehr schönes Applet von "Physik 2000", das mehr die
physikalischen Eigenschaften eines Elements darstellt (z.B. Emissionsspektrum;
energetische Elektronenanordnung) finden sie unter der Adresse: Sie brauchen nur ein Element in dem grau dargestellten Periodensystem anklicken (dieses verbirgt sich hinter dem blauen Feld: Physics 2000) und dann erhalten Sie ein Bild, wie es nebenstehend dargestellt ist (Shell View). Wenn Sie den Knopf "Nucleus View" anklicken erhalten Sie auch ein Bild vom Kernaufbau. |
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Ein hervorragende und sehr ausführliche Periodentafel, bei der auf die chemischen Eigenschaften eines Elements eingegangen wird, findet man bei Herrn Seilnacht (Tuttlingen). Auch hier brauchen Sie nur ein Element anzuklicken und sie erhalten sehr viel gut aufbereitete Information. Adresse:
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