Periodensystem der Elemente

Wie man das Periodensystem liest

Jedes Feld fasst vier Angaben zusammen. Die kleine Zahl in der Ecke ist die Ordnungszahl: die Zahl der Protonen im Kern, die überhaupt erst festlegt, welches Element vorliegt. Ändere sie, und es entsteht ein anderes Element. Die großen Buchstaben sind das chemische Symbol, eine international einheitliche Abkürzung, auch wenn mehrere davon nicht vom deutschen, sondern vom lateinischen Namen stammen: Fe für Eisen kommt von ferrum, Au für Gold von aurum, Pb für Blei von plumbum. Darunter steht der Elementname, und darunter die Atommasse in atomaren Masseneinheiten.

Auch die Anordnung selbst trägt Information. Liest man eine Zeile von links nach rechts, steigt die Ordnungszahl bei jedem Schritt um eins, und die Eigenschaften verändern sich allmählich: Metalle links weichen Nichtmetallen rechts. Liest man eine Spalte von oben nach unten, findet man Elemente mit ähnlichem Verhalten, weil sie dieselbe Zahl von Elektronen in der äußersten Schale besitzen.

Wie die Elemente angeordnet sind

Die Tabelle überlagert drei Ordnungsprinzipien.

• Perioden sind die sieben waagerechten Zeilen. Die Periodennummer gibt an, wie viele Elektronenschalen das Atom besitzt: Alles in Periode 3 hat drei Schalen.
• Gruppen sind die achtzehn senkrechten Spalten. Elemente derselben Gruppe teilen die Zahl ihrer Außenelektronen und damit ihre Chemie: Gruppe 1 sind die Alkalimetalle, Gruppe 17 die Halogene und Gruppe 18 die Edelgase.
• Blöcke sind die Bereiche, benannt nach dem Orbital, das gerade aufgefüllt wird: s, p, d und f. Der s-Block sind die beiden Spalten links, der p-Block die sechs rechts, der d-Block die zehn mittleren und der f-Block die beiden herausgelösten Zeilen unten.

Warum unten zwei lose Zeilen stehen

Der f-Block gehört eigentlich in die Lücke zwischen den Gruppen 2 und 3 der Perioden 6 und 7, aber ihn dort einzufügen würde eine 32 Spalten breite Tabelle ergeben — zu breit für eine Buchseite oder eine Klassenzimmerwand. Deshalb wird er herausgeschnitten und darunter geparkt, mit den Platzhaltern „57–71" und „89–103" an seiner eigentlichen Stelle.

Wechsle die Tabelle oben zur 32-Spalten-Ansicht, um ihn an seinen richtigen Platz zurückzusetzen.

Eine kurze Geschichte

Um 1860 kannten Chemiker etwa sechzig Elemente und ahnten, dass irgendetwas sie ordnete, aber niemand hatte das Muster zum Funktionieren gebracht. Dmitri Mendelejew veröffentlichte seine Fassung 1869, und was sie funktionieren ließ, war ein Akt des Mutes: Wo das Muster ein Element verlangte, das noch nie jemand gesehen hatte, ließ er eine Lücke und sagte voraus, wie es aussehen würde — seine Masse, seine Dichte, die Farbe seines Oxids.

Gallium kam 1875, Scandium 1879 und Germanium 1886, und alle drei glichen der Vorhersage. Die Lücken hatten die Tabelle überprüfbar gemacht, und die Tabelle bestand die Prüfung. Mendelejew ordnete nach Atomgewicht, was in ein paar hartnäckigen Fällen versagte; Henry Moseley löste das 1913, als er zeigte, dass das eigentliche Ordnungsprinzip die Kernladung ist, also die Ordnungszahl.