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Periodensystemelemente

Unterrichtspläne von Oliver Smith

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Periodensystem-Unterrichtspläne


Alle Materie besteht aus etwas mehr als 100 verschiedenen Arten von Atomen, aus denen in Kombination Millionen verschiedener Substanzen hergestellt werden können. Diese Arten von Atomen werden als Elemente bezeichnet. Das Periodensystem ist ein einfaches Diagramm, das alle bekannten Elemente in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahl anordnet. Es ist oft das erste, was den Schülern während eines Chemieunterrichts vorgestellt wird, und obwohl es überwältigend aussehen kann, muss es nicht so sein! Diese Aktivitäten sollen es den Schülern einfach und unterhaltsam machen, das Periodensystem mithilfe von visuellen Hilfsmitteln zu beherrschen.

Aktivitäten für Elemente und das Periodensystem Include:



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Atome und das Periodensystem

Die alten Griechen glaubten, die Welt bestehe aus fünf Elementen: Erde, Luft, Feuer, Wasser und Äther. Etwa um 500 v. Chr. Brachte Demokrit die Idee vor, dass alles auf der Welt aus kleinen unteilbaren Teilchen namens Atomen besteht. Der Begriff Atomos leitet sich aus dem Altgriechischen ab und bedeutet „unteilbar“. Im frühen 19. Jahrhundert formalisierte John Dalton die Atomtheorie. Er schlug vor, dass alle Materie aus kleinen Teilchen besteht, die Atome genannt werden, dass diese Atome bei chemischen Reaktionen neu angeordnet wurden und dass diese Atome unterschiedliche Eigenschaften haben.

Dmitri Mendelejew war ein russischer Chemiker, der als Vater des Periodensystems bekannt ist. Er organisierte die damals bekannten Elemente in einer Tabelle und ließ Lücken darin für Elemente, von denen er vorhergesagt hatte, dass sie später entdeckt würden. Das moderne Periodensystem besteht aus 118 verschiedenen Elementen mit 18 Gruppen und sieben Perioden.

Natürlich kommen 94 Elemente vor, von denen 80 stabile Isotope aufweisen. Das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde ist Sauerstoff, ein Element, das für das Leben, wie wir es auf unserem Planeten kennen, unerlässlich ist. Wissenschaftler glauben, dass die beiden leichtesten Elemente im Urknall entstanden sind. Alle anderen natürlich vorkommenden Elemente sind durch Kernreaktionen entstanden. Sterne verschmelzen verschiedene Kerne zu schwereren Kernen, aber Sterne können nur Elemente produzieren, die so schwer sind wie 26 Protonen, also Eisen. Elemente, die schwerer sind als diese, wurden in Supernovae bis zur Ordnungszahl 94 erzeugt. Alles, was größer ist, wurde vom Menschen künstlich erzeugt. Einige dieser supermassiven Elemente sind sehr instabil und zerfallen in Bruchteilen von Sekunden, nachdem sie erzeugt wurden.

Das Periodensystem ist eine Möglichkeit, Elemente zu organisieren. Im modernen Periodensystem sind die Elemente nach ihrer Ordnungszahl geordnet. Die Ordnungszahl gibt an, wie viele Protonen sich im Kern eines Atoms befinden. Die Atommasse gibt Auskunft darüber, wie viele Protonen und Neutronen sich im Kern befinden. Die Anzahl der Elektronen entspricht der Anzahl der Protonen in einem neutralen Atom. Die vertikalen Säulen sind als Periodensystem - Gruppen bekannt. Die Elemente in einer Gruppe haben alle ähnliche Eigenschaften. Die Elemente der ersten Gruppe sind beispielsweise alle Metalle und reagieren alle mit Wasser. Die horizontalen Reihen werden als Punkte bezeichnet . Obwohl Elemente im gleichen Zeitraum keine ähnlichen Eigenschaften aufweisen, teilen sie alle die gleiche Anzahl von Elektronenschalen. Das moderne Periodensystem besteht aus 118 verschiedenen Elementen, beginnend mit Wasserstoff mit der Ordnungszahl eins und endend mit Oganesson mit der Ordnungszahl 118.

Elemente bestehen aus drei Arten von subatomaren Teilchen, die als Protonen, Neutronen und Elektronen bezeichnet werden . Während sich Protonen und Neutronen im Kern eines Atoms befinden, umkreisen die Elektronen den Kern in Schalen oder Energieniveaus, die sich in unterschiedlichen Abständen vom Kern befinden. Elektronen werden in der Umlaufbahn gehalten, da ihre negative Ladung der des Kerns entgegengesetzt ist. Die Elektronen suchen immer den niedrigsten Energiezustand in einem Atom. In die erste Schale setzen wir maximal zwei Elektronen, gefolgt von acht Elektronen in der zweiten und dritten Schale. Zum Beispiel hat Scandium eine Ordnungszahl von 21, was bedeutet, dass es 21 Protonen hat. Da es ein neutrales Atom ist, gibt es auch 21 Elektronen. Die Schalen werden vom kleinsten weg von der Mitte gefüllt. Scandium hat 21 Elektronen, also müssen wir 21 Elektronen in die Hüllen stecken. Es wird also zwei in der ersten Schale geben, acht in der zweiten, acht in der dritten und drei in der vierten. Scandium hat eine Struktur von 2.8.8.3.

Die Elemente der ersten Gruppe werden zusammenfassend als Alkalimetalle bezeichnet. Sie sind alle Metalle, die heftig mit Wasser reagieren. Sie haben alle ein Elektron in ihrer Außenhülle. Wenn Sie die Gruppe von Lithium nach Francium verschieben, nimmt die Reaktivität zu.

Die Elemente in der Gruppe gegenüber den Alkalimetallen werden als Edelgase bezeichnet . Sie sind sehr unreaktiv und haben eine volle Außenhülle. Sie sind nicht brennbar und haben niedrige Siedepunkte. Dazu gehören Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon.


Grundlegende Fragen für die Elemente und das Periodensystem

  1. Wie sind die Elemente im Periodensystem angeordnet?
  2. Was haben Elemente derselben Gruppe gemeinsam?
  3. Wie ist das Periodensystem entstanden?
  4. Was ist ein Element?
  5. Was ist der Unterschied zwischen einem Heliumatom und einem Uranatom?

Zusätzliche Aktivitätsideen für das Periodensystem

  1. Die Schüler können ein T-Diagramm erstellen, das die verschiedenen Eigenschaften von Metallen zeigt. Anhand dieser Eigenschaften könnten sie dann erklären, warum die Metalle für bestimmte Aufgaben verwendet werden.
  2. Die Schüler können ein Poster über ihr Lieblingselement erstellen.
  3. Die Schüler können eine Präsentation erstellen, in der erklärt wird, welche Elemententdeckung am wichtigsten war und warum.

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