Transcript
Chemische Elemente: Vom Urstoff (Grundstoff) zum Periodensystem Als chemisches Element versteht man einen Stoff, der sich mit chemischen Mitteln nicht weiter auftrennen lässt. Es besteht aus gleichen Atomen. Gegenwärtig sind 113 (2004) chemische Elemente bekannt; das Element 112 wurde erstmals 1996, das Element 114 1999 synthetisiert (die ebenfalls 1999 bekannt gegebene Entdeckung der Elemente mit den Ordnungszahlen 116 und 118 wurde revidiert). In der Natur kommen 93 chemische Elemente vor, die restlichen sind nur künstlich herstellbar. Obwohl der Mensch seit jeher von chemischen Elementen umgeben war, kam er erst in der Neuzeit auf diese »elementare« Erkenntnis. Luft zum Beispiel ist knapp 80-prozentiger Stickstoff; Gold, Silber und Platin findet man in ziemlich reiner Form vielerorts in Sandbänken oder zwischen den Kieseln von Bachbetten. Auch die kristallinen Kohlenstoffmineralien Graphit und Diamant kommen nicht allzu selten vor. Das erste chemische Element, das der Mensch schon in der Steinzeit künstlich erzeugte, war wohl Holzkohle als Rückstand vom Lagerfeuer. Erst viel später begann er sich für Gold, Silber, Kupfer und Eisen zu interessieren. Dennoch war der Weg zum Elementbegriff und von da zum Periodensystem der Elemente lang und keinesfalls immer geradlinig. Ein Atom – das kleinste Teilchen eines Elementes Aus griechisch: átomos »unteilbar« Das kleinste, mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegbares Teilchen eines Elements, das dessen physikalische und chemische Eigenschaften bestimmt; es besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle (Elektronenhülle). Der Kern besteht aus elektrisch positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen; die Kernbausteine heißen Nukleonen. Die Hülle wird aus negativ geladenen Elektronen gebildet, sodass das Atom als Ganzes elektrisch neutral ist. Durch Abgabe oder Aufnahme von Elektronen entsteht ein elektrisch geladenes Ion, das andere chemische und physikalische Eigenschaften hat als das ursprüngliche Atom. Ionen – sie entstehen aus Atomen oder Molekülen Ionen entstehen, wenn Atome oder Moleküle ein oder mehrere negativ geladene Elektronen aufnehmen (negative Ionen = Anionen) oder aus ihrem Elektronenbestand abgeben (positive Ionen = Kationen). Ionen sind demzufolge elektrisch positiv oder negativ geladene Atome oder Moleküle mit weniger oder mehr Elektronen, als zur Neutralisierung der Kernladung notwendig wären. Je nach der Zahl der überschüssigen oder fehlenden Elektronen spricht man von einfach, zweifach usw. geladenen Ionen und kennzeichnet ihren Ladungszustand durch Anfügen von +, 2+ beziehungsweise, 2, 3 usw. In der Chemie spricht man von einwertigen (z.B. H+, OH-), zweiwertigen (z.B. Mg2+, SO42-), dreiwertigen (z.B. Al3+) Ionen. Das Molekül – eine Verbindung von mindestens zwei Atomen Ein Molekül besteht aus mindestens zwei oder mehr Atomen, die miteinander verbunden sind. Im engeren Sinn wird das Molekül als der kleinste Teil einer chemischen Verbindung, einer Reinsubstanz bezeichnet. Moleküle können aus vielen Tausenden von Atomen bestehen (Makromoleküle). Zur Charakterisierung eines Moleküls gibt man in der Summenformel die Art und die Zahl der Atome an, die es enthält, z.B. bei Wasser, H2O, zwei Wasserstoffatome (H) und ein Sauerstoffatom (O). Bei komplizierteren Molekülen ist diese Charakterisierung unzureichend, da z.B. das Molekül C3H7OH je nach der Verknüpfung der Atome Propanol 1 oder Propanol 2 sein kann, verwendet man die Strukturformeln, welche das Molekül im Aufbau darstellen (Hinweise für die räumliche Anordnungen der Atome). (Quelle: Brockhaus Multimedial 2004) Beispiele: gleiche Summenformel – verschiedene Strukturformeln Summenformel: Strukturformel:
C3H7OH (Propanol 1 / Propanol) CH3-CH2-CH2-O-H
C3H7OH (Propanol 2 / Isopropanol) CH3-C(OH)-CH3
