Periọdensystem der Elemẹnte

Die Überlegungen zur Anordnung der chemischen Elemente führten im 19. Jh. zu den 1868/69 von D. I. Mendelejew und 1872 von L. Meyer eingeführten Systematiken. In ihnen wurde die Ähnlichkeit chemischer Eigenschaften der verschiedenen Elemente als Ordnungsprinzip verwendet. Erst im frühen 20. Jh. erfolgte die Anordnung aufgrund der Kernladung. Letztere wird durch elektrisch positiv geladene Bestandteile, die Protonen, hervorgerufen. Deren Ladung wird durch gleich viele elektrisch negativ geladene Teilchen, die Elektronen, in einer den Kern umgebenden Hülle neutralisiert. Letztere bestimmen aber den Ablauf chemischer Reaktionen, d. h. die chemischen Eigenschaften der Elemente. Daher entsprechen sich die beiden Ordnungsprinzipien.

Das Periodensystem der Elemente besteht aus übereinander stehenden Zeilen, in denen die Kernladungszahlen von links nach rechts und von oben nach unten ansteigen. Die Zeilen werden als Perioden bezeichnet. Die einzelnen Zeilen haben üblicherweise keinen eigenen Namen. Chemische Elemente, die gleichartige chemische Eigenschaften aufweisen, stehen im Periodensystem der Elenente übereinander und werden als Hauptgruppe bezeichnet, z. B. die Alkalielemente (1. Hauptgruppe), Halogene (7. Hauptgruppe) oder Edelgase (8. Hauptgruppe). Wegen der physikalischen Wechselwirkungen zwischen den Elektronen eines Atoms weichen die meisten Metalle vom allgemeinen Schema ab und werden in den sog. Nebengruppen versammelt. Für sie gilt ebenfalls das Anwachsen der Ordnungszahl innerhalb der Periode und die chemische Ähnlichkeit der Metalle innerhalb der Nebengruppe. Es stehen z. B. alle Edelmetalle in einer Nebengruppe übereinander. Aufgrund solcher Gesetzmäßigkeiten innerhalb des Periodensystems der Elemente war es möglich, Aussagen über zu jener Zeit noch unbekannte Elemente zu machen.

Neben dem chemischen Verhalten gibt es weitere Ähnlichkeiten innerhalb des Periodensystems der Elemente. So nimmt z. B. in den Perioden die Wertigkeit gegenüber Sauerstoff regelmäßig zu. Die Wertigkeit gegenüber Wasserstoff nimmt allerdings nur bis zur 4. Hauptgruppe zu, um danach wieder abzusinken. Innerhalb der Perioden nimmt der Atomdurchmesser von der 1. bis zur 7. Hauptgruppe ab, gleichzeitig wächst er innerhalb der Hauptgruppen von oben nach unten an. Die Elektronegativität (Maß für das Bestreben eines Atoms, in einem Molekül die Bindungselektronen an sich zu ziehen) wächst innerhalb der Periode von links nach rechts und fällt innerhalb der Hauptgruppen von oben nach unten (Ausnahme: Edelgase). Gleiches gilt einschließlich der Edelgase für die Ionisierungsenergie, die Energie, die aufgebracht werden muss, um ein Elektron aus der Hülle zu entfernen. Grund dieser Regelmäßigkeit ist die mit wachsendem Atomradius sinkende Anziehungskraft zwischen Atomkern und Atomhülle.