Übung » Chemie

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Perioden

 

1.     Einleitung

2.     Übersicht

3.     Faustregeln

4.     Kontrollfragen

 

1. Einleitung

Unter einer Periode versteht man in der Chemie eine horizontale Zeile des Periodensystems der Elemente. Die Perioden-Nummern 1 bis 7 entspricht der Hauptquantenzahl (n) des jeweiligen Elektronenorbitals, die oft noch angegebenen Perioden-Buchstaben K bis Q bezeichnen die jeweils äußerste Schale des Elements, im Schalenmodell des Atoms. Die Hauptquantenzahl gibt den Abstand des betreffenden Orbitals vom Atomkern, sowie die Energie der auf diesem Orbital, bzw. dieser Schale befindlichen Elektronen an. Je größer dieser Wert für n ist, desto höher ist der Energiegehalt und das Elektronenorbital, bzw. die Elektronenschale. Näheres zu den zugrundeliegenden Atommodellen erfährst du im Kapitel Mikrokosmos.

2. Übersicht

Innerhalb einer Periode steigt die Kernladungs- (= Ordnungs-)zahl von links nach rechts an. Bis auf die erste Periode, die nur die Elemente Wasserstoff und Helium enthält, umfasst jede Periode acht Hauptgruppenelemente. Ab der 4. Periode (einschließlich) kommen jeweils zehn Nebengruppenelemente hinzu. Die 6. Periode enthält zusätzlich 14 Lanthanoide, die 7. Periode 14 Actinoide. Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht der Perioden­ sowie deren zugehörigen Schale, im PSE:

Periode oder Hauptquantenzahl
Bezeichnung der äußersten Elektronenschale

1. Periode

K

2. Periode

L

3. Periode

M

4. Periode

N

5.Periode

O

6. Periode

P

7. Periode

Q
­

­

3. Faustregeln

Wie bei den Gruppen des Periodensystems, sind auch innerhalb der Perioden Tendenzen in den Kenngrößen des PSE auszumachen:

Effektive Kernladung

Innerhalb einer Zeile steigt die effektive Kernladung, wenn wir uns im PSE nach rechts bewegen.

Ionen- und Atomradien

Alkalimetalle stellen die größten Elemente des PSE dar, wogegen der Atomradius der Edelgase im Vergleich klein ist. Somit kann gesagt werden, dass der Radius innerhalb der Perioden von links nach rechts kleiner wird. Hier spielt die steigende Anzahl der Protonen (von links nach rechts) eine Rolle, die eine stärkere Anziehung der Elektronen in der Schale bewirken und somit das Atom "kompakter" machen. Innerhalb einer Gruppe steigt der Atomradius von oben nach unten aufgrund der Besetzung äußerer Orbitale. Für den Ionenradius gilt, dass Kationen kleiner (weniger Elektronen) und Anionen größer sind als ihre jeweiligen Atome. Das liegt daran, dass hier bei gleichbleibender Protonenanzahl entweder Elektronen in der Valenzschale fehlen (Kation), was zu einem positiven Ladungsüberschuss und einer Kompression der Hülle führt, oder Elektronen hinzukommen (Anion), wodurch ein negativer Ladungsüberschuss zu einer Ausdehnung der Elektronenhülle führt.  

Ionisierungsenergie

Elemente links im PSE (Metalle) neigen mehr dazu ein Kation zu bilden, als Elemente weiter rechts davon (Halogene, Edelgase,…). Die Ionisierungsenergie steigt deshalb von links nach rechts innerhalb einer Periode und sinkt von oben nach unten innerhalb einer Gruppe.

Elektronenaffinität

Elemente die rechts in den Perioden stehen sind sehr elektronegativ und neigen somit dazu Anionen zu bilden (also ein oder mehrere weitere Elektronen aufzunehmen).

Kontrollfragen:


1

Welche Aussagen zum Element Kalzium sind zutreffend?

  1. Kalzium hat eine höhere effektive Kernladung als Kalium.
  2. Kalzium hat einen kleineren Atomradius als Magnesium.
  3. Kalzium hat einen kleineren Atomradius als Natrium.
  4. Kalzium bildet bevorzugt Anionen aus.
  5. Kalzium bildet bevorzugt Kationen aus.
    6.

Da Kalzium (Ca) weiter rechts im PSE steht als Kalium (K), hat es eine höhere Kernladungszahl (um eins erhöht). Da Ca in einer höheren Periode als Magnesium und auch Natrium ist, hat Ca eine Schale mehr. Zwar hat Ca eine höhere Kernladungszahl, kann aber durch diese Entfernung die Elektronen weniger stark anziehen und hat somit einen größeren Atomradius. 

2

Welche Aussagen zum Thema Ionisierungsenergie bezogen auf die Perioden im PSE treffen zu?

  1. Lithium hat eine niedrigere Ionisierungsenergie als Beryllium.
  2. Die Ionisierungsenergie innerhalb einer Periode nimmt von links nach rechts zu.
  3. Ionisierungsenergien und Elektronegativitäten haben dieselbe Tendenz (Richtung).
  4. Je größer der Atomradius, desto geringer die Ionisierungsenergie.
  5. Je größer die Kernladungszahl, desto niedriger die Ionisierungsenergie.
    6.

Die Ionisierungsenergie ist die Energie die aufgewendet werden muss um einem Atom im Gaszustand das am schwächsten gebundene Elektron zu entreißen. Sie nimmt im PSE von links nach rechts und von unten nach oben zu und hat somit die selbe Tendenz wie die Elektronegativität. Die Kernladungszahl nimmt zwar auch von links nach rechts zu, allerdings von oben nach unten. Der Atomradius verhält sich genau entgegengesetzt der Ionisierungsenergie. Er nimmt also von rechts nach links und von oben nach unten zu.

3

Welche Schale ist kennzeichnend für die 4. Periode des Periodensystems?

    6.

Die K-Schale ist die Schale der ersten Periode. Danach verhält es sich analog wie das Alphabet. Die L-Schale ist ab der zweiten, die M-Schale ab der dritten, die N-Schale aber der vierten und die O-Schale aber der 5. Periode und so weiter. Die Schalen (sind die Perioden im PSE), werden nach den Haputquantenzahlen (n=1,2,3,...) nummeriert. Die Elektronen die eine Schale aufnehmen kann ist begrenzt auf 2n2 Elektronen.

4

Welche der folgenden Eigenschaften sind Ursache dafür, dass der­ Atomradius innerhalb einer Periode von links nach rechts abnimmt?

  1. Kernladungszahl
  2. Ordnungszahl
  3. Elektronenzahl
  4. Elektronenschalenanzahl
  5. Elektronegativität
    6.

Die Tendenz von der Abnahme des Atomradius in der Periode ist durch die steigende Kernladungszahl oder auch Ordnungszahl bedingt. Dass der Atomradius innerhalb einer Gruppe von oben nach unten zunimmt ist erklärt durch die steigende Anzahl an Elektronenschalen.

5

Welches der folgenden Elemente der 2. Periode (Li, Be, B, C, N, O, F,) hat den größten Atomradius?

    6.

Der Atomradius ist abhängig von der Kernladungszahl und der äußersten besetzten Schale. Folgend ist die Tendenz der Größe des Atomradius: Li > Be > B > C > N > O > F.

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