Wie das Periodensystem aufgebaut ist

Element 1 ist Wasserstoff und Element 118 ist Oganesson, benannt 2016. Jede Zahl dazwischen ist besetzt.

Ein Supermarkt stellt die Milch neben den Joghurt und die Nudeln neben den Reis, damit du Dinge findest, ohne jedes Etikett zu lesen. Das Periodensystem leistet dasselbe für die chemischen Elemente. Jedes Element hat einen festen Platz, und die Lage dieses Platzes verrät dir viel darüber, wie sich das Element verhält, bevor du auch nur eine einzige Angabe nachschlägst.

Geordnet nach der Ordnungszahl

Die Elemente sind nach ihrer Ordnungszahl aufgereiht, also der Zahl der Protonen im Kern jedes Atoms. Wasserstoff hat 1 Proton, Helium 2, Lithium 3 und so weiter, ohne eine einzige Lücke, bis Oganesson mit 118. Du liest das Periodensystem wie eine Textseite: von links nach rechts entlang einer Zeile, dann hinunter zum Anfang der nächsten Zeile. Wenn eine Zeile endet, beginnt das nächste Element links eine neue Zeile.

Warum bricht man die Reihe überhaupt in Zeilen um? Weil sich die Eigenschaften der Elemente wiederholen. Lithium, Natrium und Kalium sind alles weiche, glänzende Metalle, die mit Wasser reagieren. Sie tauchen in regelmäßigen Abständen in der Zahlenfolge auf, deshalb wird die Tafel in Zeilen der passenden Länge geschnitten, damit sie in einer Spalte übereinanderstehen. Dieses sich wiederholende Muster gibt dem Periodensystem seinen Namen: periodisch heißt „in Abständen wiederkehrend“.

Zeilen, Spalten und Blöcke

Die 7 Zeilen heißen Perioden und die 18 Spalten Gruppen. Die Zeilen sind nicht alle gleich lang. Periode 1 enthält nur 2 Elemente, die Perioden 2 und 3 je 8, die Perioden 4 und 5 je 18 und die Perioden 6 und 7 je 32. Diese Zahlen sind nicht willkürlich. Sie entsprechen der Zahl der Elektronen, die jede neue Schicht des Atoms füllen können. Das lernst du in der nächsten Einheit kennen.

Chemiker teilen das Periodensystem außerdem in vier Blöcke, benannt nach der Art des Orbitals, das gerade gefüllt wird: den s-Block (Gruppen 1 und 2 sowie Helium), den p-Block (Gruppen 13 bis 18), den d-Block (Gruppen 3 bis 12) und den f-Block. Die Perioden 6 und 7 enthalten jeweils 14 zusätzliche Elemente des f-Blocks. Würde man sie an Ort und Stelle drucken, wäre die Tafel 32 Spalten breit und passte auf keine Seite. Deshalb heben die meisten Tafeln die Lanthanoide (57 bis 71) und die Actinoide (89 bis 103) heraus und drucken sie als zwei Zeilen darunter. Das 3D-Modell macht es genauso, und die beiden grauen Kacheln in Gruppe 3 zeigen, wo sie hingehören.

Was ein einzelnes Feld verrät

Klick im Modell auf eine Kachel, und eine Karte öffnet sich. Die großen Buchstaben sind das Symbol, ein oder zwei Buchstaben, der erste immer groß: C für Kohlenstoff, Ca für Calcium, Cl für Chlor. Manche Symbole stammen von lateinischen Namen, deshalb hat Natrium das Symbol Na (natrium), Kalium K (kalium) und Eisen Fe (ferrum). Die kleine Zahl in der Ecke ist die Ordnungszahl. Die Zahl unten ist die Standard-Atommasse, die durchschnittliche Masse des Elements, wie es auf der Erde vorkommt, gemessen auf einer Skala, auf der ein Zwölftel eines Kohlenstoff-12-Atoms genau 1 ist.

Elemente, die nur im Labor hergestellt werden oder keine stabile Form haben, haben keine Standard-Atommasse. Für sie zeigt das Modell eine Massenzahl in eckigen Klammern, etwa [97] für Technetium. Die Massen im Modell sind die gekürzten Werte von 2024, veröffentlicht von der IUPAC-Kommission für Isotopenhäufigkeiten und Atommassen. Wasserstoff hat 1.0080, Kohlenstoff 12.011 und Sauerstoff 15.999.