Elektronenschreibweise (auch Valenzstrichschreibweise)
Die Elektronenschreibweise ist eine Kurzschreibweise und vereinfacht das Kugelwolkenmodell weiter. Es gilt:
1. Das Elementesymbol wird geschrieben.
2. Eine einfach besetzte Kugel wird als Punkt, eine doppelt besetzte Kugel als Strich dargestellt.
3. Das Modell ist zweidimensional: Die Striche und Punkte werden gleichmässig um das Elementesymbol gezeichnet. Es gibt keine Unterscheidung zwischen oben und unten oder links
und rechts.
3d. Das Periodensystem
Die Elemente sind im Periodensystem nach steigender Anzahl Protonen geordnet. Alle Elemente einer Periode haben die gleiche Schale als Valenzschale. Alle Elemente einer Gruppe weisen die gleiche Anzahl Valenzelektronen auf.
Die Unterteilung der Elemente in Metalle und Nichtmetalle richtet sich nach den physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Metalle leiten den elektrischen Strom auch im festen Zustand, haben einen metallischen Glanz und sind duktil.
Nichtmetalle sind elektrische Isolatoren und sind spröde.
Die meisten Nichtmetalle sind in der elementaren Form aus einzelnen sich nicht bindenden Atomen (Edelgase) oder zweiatomigen Molekülen (Stickstoff N2, Wasserstoff H2, Halogene X2, d.h. F2, Cl2, Br2, I2,) aufgebaut.
Sauerstoff existiert als O2 oder O3 (Ozon). Auch andere Nichtmetalle treten elementar in mehr als einer "Modifikation" (=Erscheinungsform) auf. Die Unterschiede in den Modifikationen lassen sich auf unterschiedliche Verknüpfungen der Atome zurückführen.
Hauptgruppen
Elemente der gleichen Gruppe haben häufig ähnliche Eigenschaften. Ihre Atome verfügen über die gleiche Anzahl Valenzelektronen. Daraus wird ersichtlich, dass die Valenzelektronenzahl (Teilchenebene) die Eigenschaften der Elemente (Stoffebene) wesentlich bestimmen. Die Ionenbildung erfolgt nach folgender Regel: Die Atome gleichen ihre Elektronenzahl durch Aufnahme oder Abgabe von Elektronen derjenigen des nächst liegenden Edelgasatoms an und erreichen dadurch Edelgaskonfiguration.
Metallatome geben im Regelfall ihre Valenzelektronen ab und bilden Kationen. Die Ladung des Kations entspricht oft der Nummer der Hauptgruppe. Es gibt einige Ausnahmen. Einige Metalle können auch mehrere in ihrer Ladung verschiedene Kationen bilden.
Nichtmetallatome nehmen in der Regel Elektronen auf, um Edelgaskonfiguration zu erreichen. Sie bilden Anionen.
Nebengruppen
Bei Nebengruppenelementen sitzt das energiereichste nicht auf der äussersten Schale, sondern auf der d- oder f-Unterschale einer inneren Schale. Die Valenzelektronenzahl beträgt in der Regel zwei (die 2 Elektronen auf der s-Unterschale der Valenzschale). Da die Valenzelektronen für die chemischen Eigenschaften eines Elementes ausschlaggebend sind, unterscheiden sich die Nebengruppenelemente weniger voneinander als die Hauptgruppenelemente. Alle Nebengruppenelemente sind Metalle.
Die Energieniveaus der Elektronen sind in diesen Fällen sehr nahe bei einander. Deshalb gibt es oft mehrere stabile Ionen, welche aber nicht Edelgaskonfiguration erreichen. Das +2 geladene Ion ist besonders häufig anzutreffen (Entfernen der beiden Elektronen auf der s-Unterschale der Valenzschale).
Der Atomradius nimmt im PSE von oben nach unten zu (zunehmende Anzahl Schalen) und innerhalb einer Periode von links nach rechts ab. (Die gleiche Schale wird von einer zunehmenden Anzahl Protonen und damit einer steigenden Kernladung angezogen.)
Unter Ionisierungsenergie IE versteht man diejenige Energie, die man benötigt, einem Atom (oder einem Kation oder einem Molekül) ein Elektron wegzunehmen.
A ----------> A+ + e-
Die IE nimmt im PSE von oben nach unten ab, weil der Atomradius von oben nach unten zunimmt. Sie nimmt von links nach rechts zu, weil der Atomradius abnimmt (Coulombsches Gesetz).
Unter Elektronegativität EN versteht man das Mass, mit dem ein Atom in einer Bindung Elektronen an sich zieht. Bei einer hohen EN wird eine starke Anziehung auf die Bindungselektronen ausgeübt, ebenso auch eine starke Anziehung auf die eigenen Valenzelektronen. Die EN nimmt im PSE von oben nach unten ab, weil der Atomradius zunimmt. Von links nach rechts nimmt die EN zu, weil der Atomradius abnimmt (Coulombsches Gesetz). Da die Atome der Edelgase keine Bindungen eingehen, verfügen sie über keine EN.
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