Aufbau des Periodensystems (PSE)

🗂️ Interaktives Lernmodul: Aufbau & Lesen des Periodensystems (PSE) 4 Bausteine + DIN-A4-Arbeitsblatt

Fach: Chemie (FOS) | Thema: Geschichte, Ordnungszahl, Neutronenberechnung, Schalenbau & Hauptgruppen

Name:

Baustein 1: Geschichte (1869)

Baustein 2: Die PSE-Kachel

Baustein 3: Schalen & Familien

Baustein 4: PSE-Detektiv

Baustein 1: Wie entstand das Periodensystem? (Meyer & Mendelejew 1869) Schritt 1 von 4

Mitte des 19. Jahrhunderts kannten Chemiker bereits rund 60 Elemente – doch es fehlte jede Ordnung. Erst als nach dem Karlsruher Kongress (1860) verlässliche Atommassen vorlagen, gelang im Jahr 1869 zwei Wissenschaftlern unabhängig voneinander der große Durchbruch:

1869 in Deutschland & Russland

🇩🇪 Lothar Meyer & 🇷🇺 Dmitri Mendelejew

Beide schrieben die bekannten Elemente auf Karten und sortierten sie nach steigender relativer Atommasse.

Dabei fiel ihnen auf: In regelmäßigen (periodischen) Abständen kehren Elemente mit sehr ähnlichen chemischen Eigenschaften wieder! Diese stellten sie untereinander in Spalten (Gruppen).

Der Geniestreich 1869

🔍 Mut zur Lücke & Vorhersagen

Wenn ein Element von seinen Eigenschaften her nicht in die Spalte passte, ließen sie im System einfach einen Platz frei!

Mendelejew sagte 1871 sogar die Eigenschaften noch völlig unbekannter Elemente voraus (z. B. „Eka-Silicium“) – 15 Jahre später entdeckte Clemens Winkler in Freiberg genau dieses Element und nannte es Germanium (Ge)!

Die moderne Korrektur (ab 1913)

⚛️ Vom Gewicht zur Kernladungszahl

An wenigen Stellen passte die Sortierung nach der Masse nicht: Argon (Masse 40) ist ein reaktionsträges Edelgas, Kalium (Masse 39) ein heftig reagierendes Leichtmetall.

Heute wissen wir: Elemente werden streng nach ihrer Ordnungszahl (Kernladungszahl = Protonenzahl) sortiert (Argon = 18 Protonen, Kalium = 19 Protonen)!

✍️ Sicherung Baustein 1 (Historische & moderne Ordnung):
1. Nach welchem Kriterium ordneten Lothar Meyer und Dmitri Mendelejew 1869 ursprünglich die Elemente?

Nach steigender und ähnlichen chemischen Eigenschaften.

2. Nach welcher Größe sind die Elemente im modernen Periodensystem lückenlos von 1 bis 118 geordnet?
Nach steigender .

Baustein 2: Die PSE-Kachel als Steckbrief – Ordnungszahl & Neutronenberechnung Schritt 2 von 4

Jedes Kästchen in deinem Periodensystem verrät dir auf einen Blick den kompletten Bauplan des Atomkerns und die Gesamtzahl der Elektronen:

11 23,0

Natrium

Zahl links oben (11) = Ordnungszahl (= Kernladungszahl):
Sie gibt die Anzahl der Protonen (p⁺) im Atomkern an. Da jedes Atom elektrisch neutral ist, besitzt es in seiner Hülle genauso viele Elektronen (e⁻)! (Natrium hat also 11 Protonen und 11 Elektronen).
Zahl rechts oben (23,0) = Relative Atommasse:
Nur Protonen (Masse 1) und Neutronen (Masse 1) bestimmen die Atommasse. Wenn du die Atommasse auf eine ganze Zahl rundest (Massenzahl), gilt immer:

Anzahl der Neutronen (n⁰) = gerundete Atommasse − Ordnungszahl (Protonenzahl)
Beispiel Natrium: 23 − 11 = 12 Neutronen im Atomkern

✍️ Training 2.1 (Kachel-Auswertung am Beispiel Fluor):
In deinem PSE findest du für Fluor (F) links oben die Ordnungszahl 9 und rechts oben die relative Atommasse 19,0.
Bestimme daraus alle drei Elementarteilchen eines Fluor-Atoms:

Protonen (p⁺) = | Elektronen (e⁻) = | Neutronen (n⁰) =

✍️ Training 2.2 (Kachel-Auswertung mit Runden – Aluminium & Argon):
1. Aluminium (Al): Ordnungszahl = 13, relative Atommasse = 27,0.

Protonen = | Elektronen = | Neutronen =

2. Argon (Ar): Ordnungszahl = 18, relative Atommasse = 39,95 (gerundet 40).

Protonen = | Elektronen = | Neutronen =

Baustein 3: Perioden, Hauptgruppen (Familiennamen) & Schalenbau nach Bohr Schritt 3 von 4

Die Zeile (Periode) und die Spalte (Hauptgruppe) verraten dir sofort das komplette Schalenmodell nach Bohr:

1. Periode (waagerechte Zeile 1 bis 7) = Anzahl der besetzten Elektronenschalen (K, L, M, N ...)
2. Hauptgruppe (senkrechte Spalte I bis VIII) = Anzahl der Außenelektronen (bestimmt die Elementfamilie!)

Die wichtigsten Elementfamilien (Hauptgruppen) im Überblick:

I. Hauptgruppe (1 Außen-e⁻):
Alkalimetalle (Li, Na, K – außer dem Nichtmetall H). Sehr weiche, heftig reagierende Metalle.

II. Hauptgruppe (2 Außen-e⁻):
Erdalkalimetalle (Be, Mg, Ca). Reaktionsfreudige Leichtmetalle.

VII. Hauptgruppe (7 Außen-e⁻):
Halogene („Salzbildner“: F, Cl, Br, I). Sehr reaktionsfähige Nichtmetalle.

VIII. Hauptgruppe (8 Außen-e⁻):
Edelgase (He mit 2, Ne, Ar). Voll besetzte Außenschale, extrem reaktionsträge!

Weitere Hauptgruppen: III. = Borgruppe (Erdmetalle) (B, Al) | IV. = Kohlenstoffgruppe (C, Si) | V. = Stickstoffgruppe (N, P) | VI. = Chalkogene (Sauerstoffgruppe / „Erzbildner“) (O, S).

👆 Klicke im interaktiven Periodensystem (Z = 1 bis 20) auf ein beliebiges Element:

✍️ Training 3 (Vom PSE direkt zum Schalenmodell & Familiennamen):
1. Klicke oben auf Magnesium (Mg, Z=12): In welcher Periode und Hauptgruppe steht es?

Magnesium steht in der . Periode ( Schalen) und in der . Hauptgruppe ( Außenelektronen; Familie: Erdalkalimetalle).

2. Wie lautet die vollständige Schalenbesetzung (K, L, M) für Silicium (Si, Z=14)?

K-Schale: e⁻ | L-Schale: e⁻ | M-Schale: e⁻

3. Ordne die Familiennamen den Hauptgruppen zu:

I. Hauptgruppe (ohne H): | VII. Hauptgruppe: | VIII. Hauptgruppe:

Baustein 4: Der PSE-Detektiv – Steckbriefe & Elementsuche Schritt 4 von 4

Zeige zum Abschluss, dass du das Periodensystem in beide Richtungen sicher lesen kannst:

🔍 Detektiv-Rätsel 1 (Von den Koordinaten zum Element):
Ein unbekanntes Element besitzt Elektronen auf 3 Schalen (K, L, M) und hat genau 5 Elektronen in der äußersten Schale.

Wie heißt dieses Element (Symbol oder Name)? → | Wie viele Protonen hat es im Kern? →

🔍 Detektiv-Rätsel 2 (Komplette PSE-Auswertungstabelle für dein Arbeitsblatt):
Fülle mithilfe deines Periodensystems (oder des Simulators in Baustein 3) die komplette Übersichtstabelle aus:

Element & Familie	Ordnungszahl (Z)	Protonen / Elektronen	Rel. Atommasse (gerundet)	Periode (Schalen)	Hauptgruppe (Außen-e⁻)
Kohlenstoff (C) Kohlenstoffgruppe	6	6 p⁺ / 6 e⁻	12
Chlor (Cl) Halogene	17		35	3
Kalium (K) Alkalimetalle		19 p⁺ / 19 e⁻	39		1

📝 Arbeitsblatt: Aufbau & Lesen des Periodensystems der Elemente (PSE)

Fach: Chemie (FOS) | Thema: Ordnungszahl, Neutronen, Schalenbau & Elementfamilien

Name:

Baustein 1: Geschichtliche Entwicklung (1869) & modernes Ordnungsprinzip PSE Baustein 1

1869 (Lothar Meyer & Dmitri Mendelejew): Beide ordneten die damals rund 60 bekannten Elemente unabhängig voneinander nach steigender und stellten Elemente mit ähnlichen Eigenschaften untereinander.
Heutiges Ordnungsprinzip: Im modernen Periodensystem sind alle Elemente streng nach steigender geordnet.

Baustein 2: Informationen einer PSE-Kachel & Berechnung der Neutronenzahl PSE Baustein 2

Ordnungszahl = Kernladungszahl = Anzahl der Protonen (p⁺) = Anzahl der Elektronen (e⁻)
Anzahl der Neutronen (n⁰) = gerundete relative Atommasse − Ordnungszahl

Fluor (F, Z = 9, Masse = 19,0): Protonen, Elektronen und $19 - 9 =$ Neutronen.
Aluminium (Al, Z = 13, Masse = 27,0): p⁺, e⁻, n⁰. | Argon (Ar, Z = 18, Masse ≈ 40): p⁺, e⁻, n⁰.

Baustein 3: Koordinatensystem (Schalenbau nach Bohr) & Familiennamen der Hauptgruppen PSE Baustein 3

Periode (Zeile 1–7) = Anzahl der Elektronenschalen | Hauptgruppe (Spalte I–VIII) = Anzahl der Außenelektronen

Wichtige Familiennamen: I. Hauptgruppe (ohne H): | II. HG: Erdalkalimetalle | VI. HG: Chalkogene | VII. HG: | VIII. HG: .
Magnesium (Mg, Z = 12): . Periode ( Schalen), . Hauptgruppe ( Außen-e⁻). | Silicium (Si, Z = 14): K = , L = , M = e⁻.

Baustein 4: Zusammenfassende PSE-Auswertungstabelle (Detektiv-Check) PSE Baustein 4

Gesuchtes Element (3. Periode, 5. Hauptgruppe): (Ordnungszahl / Protonenzahl: ).

Element & Familie	Ordnungszahl	Protonen / Elektronen	Rel. Atommasse	Periode (Schalen)	Hauptgruppe (Außen-e⁻)
Kohlenstoff (C)	6	6 p⁺ / 6 e⁻	12
Chlor (Cl) – Halogen	17		35	3
Kalium (K) – Alkalimetall		19 p⁺ / 19 e⁻	39		1