Die Elemente

Materie ist aus Atomen aufgebaut, die durch elektrische Kräfte zu Molekülen oder Festkörpern gebunden sind. Der Name "Atom" leitet sich aus dem Griechischen ab und bedeutet unteilbar. Die Physiker früherer Zeiten hatten sich überlegt, dass man einen Stoff nicht in beliebig kleine Teile spalten kann, sondern das es ein kleinstes Teil gibt, das Atom genannt wird. Heute wissen wir, das ein Atom auch wiederum eine innere Struktur besitzt und einen positiv geladenen Atomkern besitzt, der von einer negativ geladenen Elektronenhülle umgeben ist. Es sind bis jetzt 118 verschiedene Atomsorten, Elemente genannt, bekannt. Diese sind im Periodensystem angeordnet.

Das Periodensystem der Elemente

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Element:Molybden
Ordnungszahl: 42
Atomgewicht:95.96 u
Elektronenkonfiguration:[Kr] 4d5 5s1

Die Elemente sind im Periodensystem der Elemente im 18 Gruppen einsortiert. Die physikalischen Eigenschaften der Atome werden durch der Ladung der Atomkerne bestimmt, die aus positiv geladenen Protonen sowie den ungeladenen Neutronen zusammengesetzt sind. Der Ordnungsparameter Z beschreibt die Anzahl der Protonen, die jeweils eine Ladung von einer Elementarladung e tragen. Die Masse der Atome wird im wesentlichen von der Anzahl von Protonen und Neutronen im Atomkern bestimmt. Atome eines Elements können bei gleicher Protonenzahl eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen enthalten. Diese Atome werden Isotope genannt.

Die Einordnung der Elemente in die Gruppen des Periodensystems erfolgt anhand der Elektronen in der Elektronenhülle, die die chemische Eigenschaften bestimmen. Die Elektronen in der Elektronenhülle können aufgrund von quantenphysikalischen Regeln nur bestimmte Energieniveaus besetzen. Innerhalb der Energieniveaus ordnen sich die Elektronen in Schalen an, in denen jeweils nur eine feste Anzahl von Elektronen Platz findet. So können in der ersten Schale (s-Schale) nur zwei Elektronen untergebracht werden, in der zweiten Schale (p-Schale) 6 Elektronen, in der dritten Schale (d-Schale) 10 Elektronen und in der vierten Schale (f-Schale) 14 Elektronen. Zum ersten Energieniveau existiert nur die s-Schale, daher gibt es in der ersten Periode nur die Elemente Wasserstoff und Helium. Ab dem zweiten Energieniveau werden die Elektronen dann auch auf die p-Schalen verteilt; ab der vierten auf die d-Schalen und ab der sechsten auf die f-Schalen.
Dabei gilt im allgemeinen folgende Reihenfolge:

1. Periode1s
2. Periode2s 2p
3. Periode3s 3p
4. Periode4s 3d 4p
5. Periode5s 4d 5p
6. Periode6s 4f 5d 6p
7. Periode7s 5f 6d 7p

Die Elemente Technetium und Promethium sowie alle Elemente mit einer größeren Ordnungszahl als 87 sind radioaktiv, d.h. sie zerfallen mit der Zeit zu Elementen mit niedrigerer Ordnungszahl. Die Elemente oberhalb einer Ordnungszahl von 94 kommen nicht natürlich auf der Erde vor. Sie wurden aber in Kernexperimenten im Labor hergestellt und werden als künstliche Elemente bezeichnet.

Referenzen:
Pure Appl. Chem., Vol. 83, No. 2, pp. 359 - 396,2011
en.wikipedia.org/wiki/Electron_configurations_of_the_elements_(data_page)