Verknüpfung des Kern-Hülle Modells mit dem Periodensystem

Das Periodensystem der Elemente ist eines der wichtigsten Hilfsmittel für einen Chemiker. Aus ihm lassen sich zahlreiche Informationen über die verschiedenen Elemente und deren Atome entnehmen. Das im Jahr 1869 gefundene Ordnungsprinzip von Mendelejew und Meyer lässt sich dank dem „erweiterten“ Kern-Hülle Modell von Rutherford endlich näher erklären.

Die Reihenfolge der Elemente im PSE

Die Elemente sind nach der Anzahl der Protonen im Atomkern angeordnet (Ordnungszahl). Das Periodensystem der Elemente lässt sich wie ein Buch lesen. Links oben beginnend steht das kleinste und leichteste Atom - das Wasserstoff-Atom. Je weiter man nach rechts geht umso schwerer werden die Atome der verschiedenen Elemente. Ebenso nimmt die Masse mit jeder Periode (Zeile) zu. Entsprechend der Position und Reihenfolge im Periodensystem erhielt jedes Element eine sogenannte Ordnungszahl. Wasserstoff erhielt die Ordnungszahl 1, das zweite Element Helium die zwei, das dritte Element Lithium die drei und so weiter. Untersuchungen der verschiedenen Atome auf die Anzahl ihrer Protonen, Elektronen und Neutronen offenbarten, dass die Reihenfolge kein Zufall ist. Sie ergibt sich aus der Anzahl der Protonen im Atomkern. Das bedeutet umgekehrt, die Ordnungszahl gibt die Anzahl an Protonen an aus das Atom besteht. Beispiele:

Neue Elemente

Die Reihenfolge des PSE kann sich nicht mehr ändern. Jedes neu gefundene Element hat mindestens 119 Protonen. Im Jahr 1869 hatte das Periodensystem von Mendelejew und Meyer noch Lücken, weil bislang nicht alle Elemente entdeckt waren. Im Laufe der Zeit füllten sich diese Lücken zunehmend. Heute sind alle Lücken gefüllt. Entdeckt man heutzutage ein neues Element, so verändert dies die Reihenfolge des PSE nicht mehr. Jedes neue Element kann nur eine Position ganz am Ende des PSE erhalten. Warum das so ist, hängt mit der Erkenntnis zusammen, dass sich die Position eines Elements im PSE aus der Anzahl seiner Protonen ergibt. Warum ist das so? Stellen wir uns vor wir finden ein neues Atom und bestimmen dessen Anzahl an Protonen. Hat es zwischen einem und 118 Protonen, dann gehört es zu einem Element, dass bereits im PSE vorhanden ist. Unser „neues“ Atom wäre also gar kein neues. Hat es mehr wie 118 Protonen, dann handelt es sich tatsächlich um ein Atom eines neuen bisher unbekannten Elements. Da es auch keine halben Protonen oder ähnliches gibt, kann man auch kein Element finden dessen Atom beispielsweise 6,5 Protonen besitzt. Zwischen dem Element „Kohlenstoff“ (Ordnungszahl = Protonen-Anzahl = 6) und „Stickstoff (Ordnungszahl = Protonen-Anzahl = 7) undgibt es folglich definitiv kein weiteres Element.

Die Masse der Atome

Die Masse eines Atoms ergibt sich aus der Masse seiner Protonen und der Masse seiner Neutronen. Im Periodensystem der Elemente nimmt die Masse der Atome von links nach rechts und von oben nach unten hin zu. Warum das so ist, lässt sich leicht erklären. Die Masse eines Atoms wird fast ausschließlich aus der Masse seiner Protonen und seiner Neutronen gebildet. Die Elektronen und deren verschwindend kleine Masse spielen keine besondere Rolle. Da die Anzahl der Protonen mit jeder weiteren Position um genau eins zunimmt, muss auch die Masse des nächsten Elements um mindestens 1u ansteigen. Mit zunehmender Ordnungszahl steigt jedoch nicht nur die Anzahl der Protonen an, sondern (unabhängig davon) auch die Anzahl an Neutronen. Das Element „Silicium“ (Ordnungszahl 14) besitzt beispielsweise 14 Neutronen. Das Element „Phosphor“ (Ordnungszahl 15) besitzt bereits 16 Neutronen. Da die Anzahl an Protonen und Neutronen beständig zunimmt, nimmt folglich auch die Masse der Atome zu.
Verknüpfung des Kern-Hülle Modells mit dem Periodensystem
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© F. Markert 2015
3Li  4Be  5B  6C  7N  8O  9F  10Ne  11Na  12Mg  13Al  14Si  15P  16S  17Cl  18Ar  19K  20Ca  1H  2He  31Ga  32Ge  33As  34Se  35Br  36Kr  49In  50Sn  51Sb  52Te  53I  54Xe  21Sc  22Ti  23V  24Cr  25Mn  26Fe  27Co  28Ni  29Cu  30Zn  39Y  40Zr  41Nb  42Mo  43Tc  44Ru  45Rh  46Pd  47Ag  48Cd  57La  72Hf  73Ta  74W  75Re  76Os  77Ir  78Pt  79Au  80Hg  81Tl  82Pb  83Bi  84Po  85At  86Rn  37Rb  38Sr  55Cs  56Ba  89Ac  104Rf  105Db  106Sg  107Bh  108Hs  109Mt  110Ds  111  112  113  114  115  116  117  118  87Fr  88Ra Nebengruppen  I  II  VIII  VII  VI  V  IV  III Hauptgruppen  1  2  3  4  5  6  7 Periode 5B 26Fe
Das Element „Bor“ steht an fünfter Stelle im Periodensystem, weil sein Atom fünf Protonen im Atomkern hat.
8O
Das Element „Sauerstoff“ steht an achter Stelle im Periodensystem, weil sein Atom acht Protonen im Atomkern hat.
Das Element „Eisen“ steht an 26. Stelle im Periodensystem. Würde man es darstellen wollen, so müsste man 26 Protonen im Atomkern zeichnen. In der Atomhülle befinden sich zudem 26 Elektronen. Da in einem Atom immer gleich viele Protonen und Elektronen vorhanden sind.
57La  72Hf  73Ta  74W  75Re  76Os  77Ir  78Pt  79Au  80Hg  81Tl  82Pb  83Bi  84Po  85At  86Rn  55Cs  56Ba  74? Hat ein Atom 74 Protonen, dann gehört es zum Element „Wolfram“ Es gibt keine 6,5 Protonen. Daher kann es kein weiteres Element zwischen Kohlenstoff und Stickstoff geben. 13Al  14Si  15P  16S  17Cl  18Ar 28,1 27,0 31,0 32,1 35,5 39,9 6C  7N Allgemein Protonen-, Elektronen-, und Neutronenanzahl eines Atoms Übung Hinweis: Experimente Hinweis: Experimente Impressum Impressum Fehler gefunden? Fehler gefunden?