Tabla de Contenidos
Wer ein modernes Periodensystem sieht, dem fällt auf, dass es fast immer sehr bunt ist. Wenn Sie mehrere Tabellen miteinander vergleichen, werden Sie auch feststellen, dass die Farben zwar unterschiedlich sein können, aber immer demselben Muster folgen. Dies liegt daran, dass das Periodensystem farbcodiert ist, wobei die Atome, die physikalische oder chemische Eigenschaften miteinander teilen, auch dieselbe Farbe haben. Diese Farbe unterscheidet sich von der Farbe anderer Atome, die ein anderes Verhalten zeigen.
In den folgenden Abschnitten werden wir diskutieren, warum die Elemente im Periodensystem farbcodiert sind und welche Bedeutung diese Codierung hat. Um dieser Diskussion jedoch mehr Kontext zu geben, beginnen wir mit einem kurzen Kommentar über die Bedeutung des Periodensystems in der Chemie und den Naturwissenschaften im Allgemeinen.
Bedeutung des Periodensystems
Das Periodensystem ist eines der wichtigsten Werkzeuge der Chemiker. Es stellt den Höhepunkt und die Zusammenfassung jahrhundertelanger wissenschaftlicher Forschung über die Zusammensetzung und Eigenschaften der Materie im Allgemeinen und der chemischen Elemente im Besonderen dar.
Seit der russische Chemiker Dmitri Mendelejew 1869 sein Modell des Periodensystems vorschlug, wurde es durch die Entdeckung oder Synthese neuer Elemente vervollständigt, bis wir heute eine Tabelle mit 118 verschiedenen Elementen haben, die nach ihrer Ordnungszahl in Gruppen und Perioden geordnet sind .
Die Art und Weise, wie Elemente im Periodensystem angeordnet sind, ermöglicht es uns, die meisten physikalischen und chemischen Eigenschaften von Elementen im Vergleich zu anderen Mitgliedern ihrer Gruppe zuverlässig vorherzusagen. Viele Eigenschaften wie effektive Kernladung, gemeinsame Valenzen, Atom- und Ionenradius, Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität variieren vorhersagbar über eine Gruppe oder einen Zeitraum. Diese Informationen sind äußerst nützlich, um die Art der chemischen Verbindungen vorherzusagen, die sich bilden, wenn sich ein Element mit einem anderen verbindet, und sogar um die Art der chemischen Bindung vorherzusagen, die sich zwischen ihnen bilden wird.
Warum ist das Periodensystem farblich gekennzeichnet?
Die Informationsmenge, die wir heute über jedes Element besitzen, ist sehr groß, und es ist unpraktisch und sogar unmöglich, all diese Informationen in einem kleinen Kästchen von nicht viel mehr als 1 cm 2 Fläche zusammenzufassen . Dies macht es notwendig, kreative Wege zu finden, um die Informationen zu codieren, um die Einbindung von mehr Informationen im selben Raum zu ermöglichen. Die Verwendung von Farbcodes ist eine der einfachsten und visuell effektivsten Möglichkeiten, dies zu erreichen.
Wie sind die Elemente im Periodensystem farblich gekennzeichnet?
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Periodensystem farblich zu kennzeichnen. Einige basieren auf den physikalischen Eigenschaften und dem metallischen Charakter der Elemente, andere auf der Familie oder Gruppe von Elementen, zu der sie gehören, während andere mit den Werten einiger periodischer Eigenschaften wie der Elektronegativität zusammenhängen. Hier sind einige der gebräuchlicheren Möglichkeiten, das Periodensystem farblich zu codieren.
Metallische Zeichenkodierung
Die gebräuchlichste Art, das Periodensystem zu codieren, basiert auf dem metallischen Charakter der verschiedenen Elemente. Nach diesem Kriterium werden die Elemente grob in Metalle, Nichtmetalle, Halbmetalle und Edelgase eingeteilt, aber auch innerhalb dieser großen Gruppen können Unterteilungen vorgenommen werden. Die folgende Tabelle zeigt diese Unterteilung farblich hervorgehoben:
In dieser Farbcodierung, die übrigens die häufigste ist, können wir 11 verschiedene Farben erkennen. Bei dieser speziellen Codierung werden die wärmeren Farben Elementen mit höherem metallischen Charakter zugeordnet, während die kühleren Farben solchen mit weniger metallischem Charakter zugeordnet werden, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist.
Wie in der Legende zu sehen ist, entspricht die orangefarbene Elementgruppe den Alkalimetallen, die Gruppe rechts daneben den Erdalkalimetallen und die Elemente im mittleren Block werden als Übergangsmetalle oder D-Block-Elemente bezeichnet (wie durch das Blau angezeigt). Block im kleinen periodensystemförmigen Einschub unten links in der Abbildung oben).
Die zwei getrennten Reihen von Elementen im Periodensystem, die unterschiedliche hellgrüne Schattierungen haben, entsprechen den inneren Übergangsmetallen (auch als Seltene Erden oder F-Block-Elemente bekannt, wie durch den gelben Block in der Einlage angegeben).
Andererseits sind die tiefer gelben Elemente rechts von den Übergangsmetallen die p-Block-Metalle. Die tiefgrünen Elemente sind Elemente, die Eigenschaften sowohl von Metallen als auch von Nichtmetallen besitzen, weshalb sie Halbmetalle oder Halbmetalle genannt werden. Die violetten entsprechen den Nichtmetallen und die rosafarbenen entsprechen den Halogenen (die ebenfalls Nichtmetalle sind, obwohl sie in dieser Tabelle separat identifiziert werden).
Schließlich entspricht die Gruppe der blauen Elemente den Edelgasen und die grauen Elemente sind synthetische Elemente, deren Eigenschaften unbekannt sind, sodass sie keiner der anderen Gruppen zugeordnet werden können.
Blockkodierung
Einige Periodensysteme sind so codiert, dass die Farbe den Block darstellt, zu dem jedes Element gehört, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:
In diesem Fall versucht der Code, die Erkennung des Orbitaltyps oder der Unterschale zu erleichtern, in der sich die äußersten Valenzelektronen befinden . Mit anderen Worten, es gibt die letzte Unterebene (und damit die sekundäre Quantenzahl ) an, in der sich die letzten Elektronen befinden, die die elektronische Konfiguration eines Elements ausfüllen. Es gibt nur vier Unterebenen, in denen die Atome in ihrem Grundzustand Elektronen lokalisieren, nämlich die s-, p-, d- und f-Unterebenen, aus denen die vier entsprechenden gleichnamigen Blöcke entstehen.
So bilden die ersten beiden Gruppen des Periodensystems (Alkali- und Erdalkalimetalle) sowie Wasserstoff und Helium den s-Block des Periodensystems (intensive orangefarbene Elemente). Dann entsprechen die gelb gefärbten Elemente, die die Gruppen 13 bis 18 (ohne Helium) bilden, dem p-Block (gelb gefärbter Block).
Die zentralen Blockelemente entsprechen den d-Blockelementen (die do-Orbitale füllen, die leicht Ionen mit teilweise gefüllten d-Orbitalen bilden) und schließlich bilden die Lanthaniden und Actiniden (in grüner Farbe) den f-Block der inneren Übergangsmetalle zuvor erwähnt.
Kodierung nach Gruppe oder Familie von Elementen
Eine andere relativ übliche Art, die Elemente zu codieren, besteht darin, nur der Gruppe, zu der sie gehören, Bedeutung beizumessen. Diese Gruppen werden oft als Familien von Elementen bezeichnet und sind dadurch gekennzeichnet, dass sie die gleichen oder ähnliche Valenzschalenkonfigurationen aufweisen. Das folgende Periodensystem zeigt diese Codierung, und die Legende zeigt den Namen jeder Familie, von denen einige besondere Namen haben, während im Fall der Übergangsmetalle die Familie nach dem ersten Element der jeweiligen Gruppe benannt ist.
Kodierung der Elektronegativität
Zusätzlich zu den oben erwähnten Farbgruppen verwenden einige bestimmte Periodensysteme einen Farbcode, der an eine gewisse Skala angepasst ist, die eine physikalische oder chemische Periodeneigenschaft darstellt. Dies ist der Fall des unten dargestellten Periodensystems der Elektronegativitäten.
In solchen Fällen wird in der Regel jedem Wert der betreffenden Eigenschaft (in diesem Fall Elektronegativität) oder jedem Wertebereich eine bestimmte Farbe zugeordnet. Die Farben können willkürlich sein (wie im Fall dieses Bildes) oder sie können mithilfe einer mathematischen Funktion der Eigenschaft zugewiesen werden, die Sie codieren möchten.
Sie können beispielsweise eine einzelne Farbe zuweisen und deren Farbton basierend auf dem Elektronegativitätswert variieren, sodass bereits durch das Betrachten der Farben klar ist, welche Elemente eine höhere Elektronegativität und welche eine niedrigere haben.
Verweise
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