Periodensystem der Elemente

Das Periodensystem ordnet alle 118 Elemente nach der Zahl ihrer Protonen. Aus Periode und Hauptgruppe liest du ab, wie viele Schalen und Valenzelektronen ein Atom hat und wie das Element reagiert.

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2. Sek - 1. Jahr Gymnasium
Zyklus 3, Gymnasium
Lehrplan 21: NT.3.2.a

Zwei Jugendliche betrachten im Chemiezimmer Gläser mit Kupferdraht, Schwefel und anderen Stoffproben, die Lehrerin schaut zu.

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Das musst du wissen

Erklärung

Das Periodensystem der Elemente (PSE) ordnet alle 118 in einer Tabelle. Sie stehen nach der , der Zahl der im Kern. Aus dem Platz eines Elements liest du ab, wie seine gebaut sind und wie es reagiert.

Was in einem Kästchen steht

Ein Element ist ein Stoff aus Atomen mit gleich vielen Protonen. Jedes Element hat im PSE ein Kästchen mit:

dem Elementsymbol, z. B. C für Kohlenstoff,
der Ordnungszahl, der Zahl der Protonen,
der Atommasse in der Einheit u.

Wo was steht, zeigt die Legende deines Periodensystems.

MerkeOrdnungszahl = Zahl der Protonen = Zahl der im neutralen Atom.

Elementsymbole lesen

Der erste Buchstabe ist gross, ein zweiter immer klein. Co ist das Metall Cobalt, CO dagegen ein Gas aus Kohlenstoff und Sauerstoff.

Manche Symbole kommen vom lateinischen Namen:

FeEisen (ferrum)
CuKupfer (cuprum)
AgSilber (argentum)
AuGold (aurum)
PbBlei (plumbum)

Perioden: die Zeilen

Die sieben Zeilen heissen Perioden. Die Nummer der Periode sagt, auf wie vielen Schalen die Elektronen eines Atoms verteilt sind.

Natrium steht in der 3. Periode. Seine 11 Elektronen liegen auf drei Schalen: 2, 8 und 1. Von links nach rechts kommt in einer Periode je ein Proton und ein Elektron dazu.

MerkeNummer der Periode = Zahl der Schalen.

Hauptgruppen: die Spalten

Die Spalten heissen Gruppen. In der Sek zählst du meist die acht Hauptgruppen mit I bis VIII. Die Nummer der Hauptgruppe ist die Zahl der , der Elektronen auf der äussersten Schale.

Gleich viele Valenzelektronen heisst: ähnliches Verhalten. Ausnahme: Helium steht in Gruppe VIII, hat aber nur 2.

MerkeNummer der Hauptgruppe = Zahl der Valenzelektronen.

Elementfamilien

Einige Hauptgruppen haben eigene Namen:

I AlkalimetalleLi, Na, K: weich, heftig mit Wasser
II ErdalkalimetalleMg, Ca: etwas ruhiger
VII HalogeneF, Cl, Br, I: bilden
VIII EdelgaseHe, Ne, Ar: reagieren fast nie

Wasserstoff steht über Gruppe I, ist aber ein Gas und kein Alkalimetall.

Metalle, Nichtmetalle und Nebengruppen

Links und unten stehen die Metalle, rechts oben die Nichtmetalle. Dazwischen liegen auf einer schrägen Linie Halbmetalle wie Silicium. Etwa vier von fünf Elementen sind Metalle.

Ab der 4. Periode stehen zwischen Gruppe II und III die Nebengruppen, darunter Eisen, Kupfer und Gold. Zählt dein PSE von 1 bis 18, sind die Hauptgruppen 1, 2 und 13 bis 18.

Trends im Gymnasium

Im Gymnasium liest du Trends ab:

Der Atomradius, die Grösse des Atoms, nimmt in einer Periode nach rechts ab und in einer Gruppe nach unten zu.
Die nimmt nach rechts zu und nach unten ab. Fluor hat den höchsten Wert.

Grund: Nach rechts ziehen mehr Protonen die Elektronen derselben Schale stärker an.

Mendelejews Idee

1869 ordnete Dmitri Mendelejew die damals bekannten Elemente nach ihrer Masse und nach ähnlichen Eigenschaften. Wo nichts passte, liess er Lücken.

Er sagte voraus, dass dort noch unbekannte Elemente fehlen. Gallium (1875) und Germanium (1886) wurden später entdeckt und passten genau.

Periodensystem der Elemente: Übersicht mit Was in einem Kästchen steht; Perioden: die Zeilen; Hauptgruppen: die Spalten. Beispiel: Es ist Magnesium (Mg, Ordnungszahl 12), ein Erdalkalimetall mit den Schalen 2, 8 und 2. — Periodensystem der Elemente auf einen Blick: die wichtigsten Regeln mit Beispiel.

Häufige Fehler

✕Die Elemente stehen nach ihrer Atommasse.
✓Sie stehen nach der Ordnungszahl. Argon (18) ist mit 39.9 u schwerer als Kalium (19) mit 39.1 u und steht trotzdem davor.
✕Die Periode sagt, wie viele Valenzelektronen ein Atom hat.
✓Die Periode sagt die Zahl der Schalen. Die Zahl der Valenzelektronen steht in der Nummer der Hauptgruppe.
✕Co und CO sind dasselbe.
✓Co (zweiter Buchstabe klein) ist das Element Cobalt. CO (zwei Grossbuchstaben) ist eine Verbindung aus C und O.
✕Wasserstoff ist ein Alkalimetall, weil er in Gruppe I steht.
✓Wasserstoff hat 1 Valenzelektron und steht darum über Gruppe I. Er ist aber ein Nichtmetall und bei Raumtemperatur ein Gas.

Begriffe zum Nachschlagen

Periodensystem: Die Tabelle aller Elemente, geordnet nach der Ordnungszahl. Abgekürzt PSE.
Elementsymbol: Die Abkürzung eines Elements aus einem oder zwei Buchstaben, z. B. O für Sauerstoff, Fe für Eisen.
Ordnungszahl: Die Zahl der Protonen im Kern. Sie bestimmt das Element und seinen Platz im PSE.
Periode: Eine Zeile im PSE. Ihre Nummer ist die Zahl der Elektronenschalen.
Hauptgruppe: Eine der acht Hauptspalten im PSE. Ihre Nummer ist die Zahl der Valenzelektronen.
Valenzelektronen: Die Elektronen auf der äussersten Schale. Sie bestimmen, wie ein Element reagiert.
Alkalimetalle: Die Metalle der Hauptgruppe I, z. B. Natrium und Kalium. Sie sind weich und reagieren heftig mit Wasser.
Halogene: Die Elemente der Hauptgruppe VII, z. B. Chlor und Iod. Der Name heisst «Salzbildner».
Edelgase: Die Elemente der Hauptgruppe VIII, z. B. Helium und Neon. Ihre äusserste Schale ist voll, darum reagieren sie fast nie.
Elektronegativität: Wie stark ein Atom in einer Bindung die Elektronen zu sich zieht. Fluor zieht am stärksten.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Atome: Protonen, Neutronen, Elektronen Schalenmodell und Orbitale

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Ein Kästchen lesen: Sauerstoff

Im PSE steht bei Sauerstoff: Symbol O, Ordnungszahl 8, Atommasse 16.00 u. Er steht in der 2. Periode und in Hauptgruppe VI. Was verrät das über ein Sauerstoffatom?

Lösung Schritt für Schritt

Ordnungszahl 8 heisst: 8 Protonen im Kern.
Das neutrale Atom hat gleich viele Elektronen wie Protonen, also 8.
2. Periode heisst: zwei Schalen. Die erste fasst 2 Elektronen, auf der zweiten liegen die restlichen 6.
Hauptgruppe VI heisst: 6 Valenzelektronen. Das passt zur zweiten Schale.
Sauerstoff steht rechts oben, ist also ein Nichtmetall.

Sauerstoff: 8 Protonen, 8 Elektronen auf zwei Schalen (2 und 6), 6 Valenzelektronen, Nichtmetall.

Beispiel 2Vom Platz zum Element

Ein Element steht in der 3. Periode und in Hauptgruppe II. Welches ist es, und wie sind seine Elektronen verteilt?

Lösung Schritt für Schritt

Die 3. Periode beginnt mit Natrium (Ordnungszahl 11) in Gruppe I.
Gruppe II ist der nächste Platz, also Ordnungszahl 12: Magnesium (Mg).
3. Periode heisst drei Schalen, Gruppe II heisst 2 Valenzelektronen. Die 12 Elektronen liegen also so: 2, 8 und 2.
Gruppe II sind die Erdalkalimetalle.

Es ist Magnesium (Mg, Ordnungszahl 12), ein Erdalkalimetall mit den Schalen 2, 8 und 2.

Beispiel 3Jodsalz in der Küche

Ein Mädchen salzt in der Familienküche einen Topf mit kochendem Wasser, die Familie schaut zu und rüstet Gemüse.

Lea salzt in Winterthur das Pastawasser mit Jodsalz. Kochsalz ist eine Verbindung aus Natrium und Chlor, im Jodsalz steckt zusätzlich etwas Iod (im Alltag «Jod»), gebunden als Salz. Warum stehen Chlor und Iod im PSE in derselben Spalte?

Lösung Schritt für Schritt

Chlor (Cl, Ordnungszahl 17) steht in der 3. Periode und in Hauptgruppe VII. Es hat also 7 Valenzelektronen.
Iod (I, Ordnungszahl 53) steht in der 5. Periode, ebenfalls in Hauptgruppe VII. Auch Iod hat 7 Valenzelektronen.
Gleich viele Valenzelektronen heisst: ähnliches Verhalten. Beide sind Halogene.
Halogen heisst «Salzbildner»: Beide bilden mit Metallen Salze, z. B. Natriumchlorid und Kaliumiodid.

Chlor und Iod haben beide 7 Valenzelektronen. Darum stehen sie in Hauptgruppe VII, den Halogenen, und bilden mit Metallen ähnliche Salze.

Beispiel 4Heliumballone an der Chilbi

Ein Kind hält an der Chilbi in Luzern bunte Ballone, dahinter ein Karussell und die Kapellbrücke.

An der Chilbi in Luzern füllt ein Stand Ballone mit Helium. Wasserstoff wäre noch leichter. Warum nimmt man trotzdem Helium? Und wie viele Protonen, und Elektronen hat ein Heliumatom (Ordnungszahl 2, Atommasse 4 u)?

Lösung Schritt für Schritt

Ordnungszahl 2 heisst: 2 Protonen und im neutralen Atom 2 Elektronen.
Neutronen: Atommasse minus Protonen. $4 - 2 = 2$
Helium steht in der 1. Periode bei den Edelgasen. Seine einzige Schale ist mit 2 Elektronen voll.
Darum reagiert Helium fast nie und brennt nicht. Wasserstoff dagegen reagiert mit dem Sauerstoff der Luft und kann explodieren.

Helium ist ein Edelgas und brennt nicht, darum ist es sicherer. Ein Heliumatom hat 2 Protonen, 2 Neutronen und 2 Elektronen.

Jetzt du

Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

Einstieg5Üben5Knacknüsse5

1
Welches Element hat das Symbol Fe?
Lösung zeigen
Ergebnis: Eisen
1. Fe kommt vom lateinischen Namen ferrum.
2. Im PSE steht Fe bei Ordnungszahl 26: Eisen.
2
Kohlenstoff hat die Ordnungszahl 6. Wie viele Protonen und wie viele Elektronen hat ein neutrales Kohlenstoffatom?
Lösung zeigen
Ergebnis: 6 Protonen und 6 Elektronen
1. Die Ordnungszahl ist die Zahl der Protonen: 6.
2. Im neutralen Atom gibt es gleich viele Elektronen wie Protonen: 6.
3
Stickstoff (N) hat die Ordnungszahl 7. In welcher Periode und in welcher Hauptgruppe steht er?
Lösung zeigen
Ergebnis: 2. Periode, Hauptgruppe V
1. 7 Elektronen verteilen sich auf zwei Schalen: 2 und 5.
2. Zwei Schalen heisst 2. Periode.
3. 5 Valenzelektronen heisst Hauptgruppe V.
4
Zu welcher Elementfamilie gehört Neon (Ne)?
Lösung zeigen
Ergebnis: Zu den Edelgasen (Hauptgruppe VIII)
1. Neon steht ganz rechts im PSE, in Hauptgruppe VIII.
2. Die Elemente der Hauptgruppe VIII heissen Edelgase.
5
Ist Schwefel (S) ein Metall oder ein Nichtmetall?
Lösung zeigen
Ergebnis: Ein Nichtmetall
1. Schwefel steht in der 3. Periode in Hauptgruppe VI, also rechts oben.
2. Rechts oben stehen die Nichtmetalle.

6
Ein Element steht in der 3. Periode und in Hauptgruppe VII. Welches ist es?
Lösung zeigen
Ergebnis: Chlor (Cl, Ordnungszahl 17)
1. Die 3. Periode beginnt mit Natrium (11) in Gruppe I.
2. Gruppe VII ist sechs Plätze weiter: 11 + 6 = 17.
3. Ordnungszahl 17 ist Chlor, Schalen 2, 8 und 7.
7
Calcium (Ca) hat die Ordnungszahl 20 und steht in der 4. Periode, Hauptgruppe II. Wie verteilen sich seine Elektronen auf die Schalen?
Lösung zeigen
Ergebnis: 2, 8, 8, 2
1. 4. Periode heisst vier Schalen.
2. Hauptgruppe II heisst 2 Valenzelektronen auf der vierten Schale.
3. Die übrigen 18 Elektronen liegen auf den Schalen davor: 2, 8 und 8.
8
Lithium und Kalium reagieren beide heftig mit Wasser. Erkläre mit dem PSE, warum sie sich so ähnlich verhalten.
Lösung zeigen
Ergebnis: Beide stehen in Hauptgruppe I und haben je 1 Valenzelektron.
1. Lithium und Kalium stehen in derselben Spalte, Hauptgruppe I.
2. Darum haben beide genau 1 Valenzelektron.
3. Gleich viele Valenzelektronen heisst ähnliches Verhalten. Beide sind Alkalimetalle.
9
Ordne nach steigender Ordnungszahl: Al, Na, Si, Mg.
Lösung zeigen
Ergebnis: Na, Mg, Al, Si
1. Ordnungszahlen: Na 11, Mg 12, Al 13, Si 14.
2. Aufsteigend sortiert: Na, Mg, Al, Si.
10
Natrium hat die Ordnungszahl 11 und die Atommasse 23 u. Wie viele Neutronen hat ein Natriumatom?
Lösung zeigen
Ergebnis: 12 Neutronen
1. Die Masse steckt fast ganz in Protonen und Neutronen, je etwa 1 u.
2. Neutronen = Atommasse minus Protonen: 23 − 11 = 12.

11
Ein Atom hat 2 Elektronen auf der ersten, 8 auf der zweiten und 5 auf der dritten Schale. Welches Element ist es, und wo steht es im PSE?
Lösung zeigen
Ergebnis: Phosphor (P, Ordnungszahl 15), 3. Periode, Hauptgruppe V
1. Elektronen zusammenzählen: 2 + 8 + 5 = 15. Das ist die Ordnungszahl.
2. Ordnungszahl 15 ist Phosphor.
3. Drei Schalen heisst 3. Periode, 5 Valenzelektronen heisst Hauptgruppe V.
12
Chlor hat die Atommasse 35.45 u. Warum ist das keine ganze Zahl, obwohl Protonen und Neutronen je etwa 1 u wiegen?
Lösung zeigen
Ergebnis: Chlor ist eine Mischung aus Atomen mit 18 und mit 20 Neutronen. Die Atommasse ist ihr Durchschnitt.
1. Alle Chloratome haben 17 Protonen, aber nicht alle gleich viele Neutronen.
2. Etwa drei Viertel haben 18 Neutronen (Masse 35 u), die übrigen 20 Neutronen (Masse 37 u). Solche Varianten heissen Isotope.
3. Das PSE gibt den Durchschnitt an. Er liegt näher bei 35, weil diese Atome häufiger sind.
13
Tellur (Te) hat die Atommasse 127.6 u, Iod (I) 126.9 u. Trotzdem steht Tellur vor Iod. Warum?
Lösung zeigen
Ergebnis: Das PSE ordnet nach der Ordnungszahl: Tellur hat 52 Protonen, Iod 53.
1. Geordnet wird nicht nach der Masse, sondern nach der Ordnungszahl.
2. Tellur hat die Ordnungszahl 52, Iod 53. Also kommt Tellur zuerst.
3. Das passt auch zu den Eigenschaften: Iod hat 7 Valenzelektronen und gehört zu den Halogenen.
14
Natrium und Chlor stehen beide in der 3. Periode. Welches Atom ist grösser? Begründe.
Lösung zeigen
Ergebnis: Natrium ist grösser.
1. Beide Atome haben drei Schalen.
2. Chlor hat 17 Protonen, Natrium nur 11. Die 17 Protonen ziehen die Elektronen stärker zum Kern.
3. Darum ist das Chloratom kleiner. In einer Periode nimmt der Atomradius nach rechts ab.
15
Kalium reagiert mit Wasser noch heftiger als Natrium. Erkläre das mit dem PSE.
Lösung zeigen
Ergebnis: Das Valenzelektron von Kalium liegt auf der vierten Schale, weiter vom Kern entfernt. Kalium gibt es leichter ab.
1. Beide haben 1 Valenzelektron, das sie bei der Reaktion abgeben.
2. Natrium hat drei Schalen, Kalium vier: Beim Kalium ist das Valenzelektron weiter vom Kern entfernt.
3. Der Kern hält es schwächer fest, darum gibt Kalium es leichter ab und reagiert heftiger.

Verwechselt dein Kind Perioden und Hauptgruppen oder fehlt der Zusammenhang zum Schalenmodell, übt eine Lehrperson das Lesen des PSE Schritt für Schritt mit ihm. Chemie-Nachhilfe für die Sek und das Gymnasium

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Codes nach dem Lehrplan 21 der Deutschschweiz, Umschreibung in eigenen Worten. Wann genau das Thema drankommt, legt das Lehrmittel der Schule fest. Alle Themen nach Lehrplan 21

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Wie viele Elemente gibt es im Periodensystem?

Heute sind 118 Elemente bekannt und benannt, das letzte ist Oganesson mit der Ordnungszahl 118. Damit sind alle sieben Perioden gefüllt. Die schwersten Elemente gibt es nicht in der Natur, sie wurden nur im Labor hergestellt.

Muss man das Periodensystem auswendig lernen?

Meistens nicht. In vielen Prüfungen darfst du ein Periodensystem benutzen, frag deine Lehrperson. Die Symbole der häufigsten Elemente und die Bedeutung von Periode und Hauptgruppe solltest du aber sicher kennen.

In welcher Klasse lernt man das Periodensystem?

In der Sek im Fach Natur und Technik, meist in der 2. oder 3. Sek. Im Gymnasium wird es vertieft, etwa mit Trends wie Atomradius und Elektronegativität.

Was ist der Unterschied zwischen Periode und Hauptgruppe?

Eine Periode ist eine Zeile, eine Hauptgruppe eine Spalte. Die Periode sagt, wie viele Schalen ein Atom hat, die Hauptgruppe, wie viele Valenzelektronen auf der äussersten Schale liegen.