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Feuer, Wasser, Erde, Luft?
Alles keine Elemente! Die "echten" Elemente stehen im Periodensystem. Alltägliche Stoffe oder exotische und gefährliche Chemikalien, in der gigantischen Tabelle finden sich viele kuriose Substanzen. Das Geheimnis dieses wissenschaftlichen Meisterstücks ist die Anordnung der einzelnen Stoffe.
Das Periodensystem der Elemente (PSE) ist eine Tabelle, welche die Elementsymbole der häufigsten Elemente in Perioden (horizontal bzw. waagerecht) und Gruppen (vertikal bzw. senkrecht) ordnet. Alle Elementsymbole sind im PSE nach der Anzahl der Protonen (p⁺) im Atomkern der entsprechenden Elemente geordnet. Die Protonenzahl wird daher auch Ordnungszahl genannt. Die Anzahl der Elektronen (e⁻) in einem Atom entspricht immer der Protonenzahl, da die positiven und negativen Ladungen innerhalb von Atomen stets ausgeglichen sind. Die Anzahl der Neutronen (n±0) lässt sich aus der Differenz der Atommasse und der Ordnungszahl eines Atoms ermitteln, da Protonen und Neutronen ähnlich viel Masse besitzen. Die nachfolgende Darstellung des Periodensystems lässt sich beliebig vergrößern, da sie als skalierbare Vektorgrafik (svg) ausgeführt ist (Einige ältere Browser oder Browser auf mobilen Geräten können die Grafik möglicherweise nicht darstellen).
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Wow, das ist viel Lernstoff...
Die Fragen »Welche Elemente gehören zu einer guten Allgemeinbildung?« »Was sollte ich über die Elemente wissen?« und »Welche Elemente sollte ich auswendig lernen?« kommen immer wieder auf. Das nachfolgende, zweite Periodensystem soll sie beantworten. Die ersten zehn Elemente werden schon im ersten Lernjahr, oft in der 8. Schulklasse, behandelt und sind oft schon aus dem Alltag bekannt. In den folgenden zwei Lernjahren, also in der 9. und 10. Klasse, folgen viele Themen aus der Anorganischen Chemie, daher steigt die Zahl der zu lernenden Elemente stark an. Ab dem 4. Lernjahr, in der Oberstufe, kommen wieder einige Elemente dazu, da das Orbitalmodell vertieft und das Thema Elektrochemie behandelt wird. Alle farbig markierten Elemente werden regelmäßig in Tests und Arbeiten geprüft. Elemente, die weiß bleiben, können bei Bedarf nachgeschlagen werden.
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Elemente
Der Begriff Element lässt sich sinngemäß mit Grundstoff übersetzten. Im Mittelalter wurden Feuer, Wasser, Erde und Luft für Elemente gehalten. Diese Vorstellung ist falsch. Heute wissen wir, dass zum Beispiel Luft ein Gemisch aus den Elementen Stickstoff (N, 78%) und Sauerstoff (O, 21%) und einigen weiteren Stoffen ist. Ein Element ist ein Stoff, welcher ausschließlich aus Atomen gleicher Art, also mit derselben Zahl an Protonen, besteht. Das Element Kohlenstoff besteht zum Beispiel aus Atomen mit sechs Protonen. Eine erste Vorstellung von Atomen hatten schon die Griechen vor Jahrtausenden. Die Atom- und Teilchenvorstellungen haben sich im Laufe der Menschheitsgeschichte mehrfach geändert.
Atome
Ein Atom ist ein sehr kleines Teilchen. Es besteht aus Protonen (p+), Neutronen (n±0) und Elektronen (e-), den »subatomaren« Teilchen. Protonen und Neutronen bilden den »Atomkern«, während Elektronen eine »Atomhülle« um den Kern bilden. Der Name »Atom« kommt von dem altgriechischen Begriff »atomos«, welcher »unteilbar« bedeutet. Wir wissen heute allerdings, dass Atome doch geteilt werden können. In einigen chemischen Reaktionen wechseln Elektronen von einem Atom in ein anderes. »Radioaktive« Atome sind instabil und können unter Abspaltung von subatomaren Teilchen zerfallen oder (Gamma-)Strahlung abgeben.
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