Atomare Struktur und periodische Eigenschaften
Ich werde dir einige Details der atomaren Struktur an Hand eines interaktiven Applets des Periodensystems zeigen, welches sich hoffentlich jetzt schon in einem anderen Fenster geöffnet hat.
Wenn das Applet des Periodensystems noch nicht erschienen ist, so klicke hier 
, um es jetzt zu starten.
Nach Mendeleevs Zeit fanden die Wissenschaftler heraus, was du schon lange weißt: Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern, der aus Protonen und Neutronen aufgebaut ist, und einigen negativ geladenen Elektronen, die um den Kern schwirren.
Aber wie sieht die genaue Konfiguration dieser Elektronen aus? Dies ist der Schlüssel zum Verständnis, wieso sich jedes Element so verhält, wie es sich verhält.
"Konfiguration"? Ich weiß nicht, ob ich verstehe, was das heißt. Hat es etwas mit der Tabelle in dem Applet zu tun, jene, bei der oben "s p d" steht?
Ja; die Grafik zeigt, wie die Elektronen in dem angewählten Element angeordnet sind. Ich gebe dir mit Vergnügen eine detaillierte Erklärung, wie die Elektronen sich anordnen; wenn du willst, kann ich dir auch einen kurzen Steilkurs zur Interpretation der Tabelle geben.
Jetzt, wo wir über die Struktur der Atome gesprochen haben, können Sie sicher meine Frage über ihre Größen beantworten?
Es gibt zwei Muster, die man erklären muss: die Atome werden größer, wenn man in einer Gruppe nach unten geht, und sie werden kleiner, wenn man sich in einer Periode nach rechts bewegt. Der Grund für das erste Verhalten sollte jetzt nicht so schwer zu verstehen sein; schau dir nochmals die Spalte der Alkalimetalle in dem Applet an.
Bei jedem Schritt nach unten wird ein neues primäres Energieniveau hinzugefügt — das höchste Elektron für Lithium ist in einem 2s-Zustand, bei Natrium ist es der 3s-Zustand, u.s.w.
Genau. Und je höher die Energie eines Elektrons ist, desto weiter ist es vom Kern entfernt.
Deshalb werden die Atome also größer, wenn man Elektronen in höhere Energieniveaus hinzufügt — das macht Sinn. Aber wieso werden sie kleiner, wenn man nach rechts geht?
Na ja, es ist dir wohl aufgefallen, dass in einer Periode die äußersten Elektronen sich alle im gleichen primären Energieniveau befinden — das heißt (grob gesagt) im gleichen Abstand vom Kern. Wenn man aber nach rechts geht, so nimmt die Ordnungszahl des Elements zu; jedes Element hat ein Proton mehr als sein linker Nachbar. Je mehr Protonen im Kern sind, desto stärker werden die Valenzelektronen zum Kern gezogen...
...und deshalb schrumpft das Atom! Ich kann dem Diagramm auch entnehmen, dass die Ionisationsenergien größer werden, wenn man nach rechts geht, das passiert wohl aus dem gleichen Grund.
Sehr gut! Und auf ähnliche Weise werden die Ionisationsenergien kleiner, wenn man in einer Gruppe nach unten geht.
