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Einatomige Elemente sind eine spezielle Art chemischer Elemente, die aus einzelnen Atomen bestehen . Das heißt, sie sind reine Substanzen, in denen alle Atome einander gleich sind und auch keinerlei chemische Bindung zwischen sich darstellen.
Die meisten dieser Elemente sind sehr reichlich vorhanden und können natürlich im gesamten Universum gefunden werden. Obwohl es sich um ein einfaches Konzept handelt, muss man, um es gut zu verstehen, zunächst einmal verstehen, was ein Atom, was ein chemisches Element ist und wie man beides erkennt.
Das Atom
An der Basis des Konzepts der einatomigen Elemente steht das Atom. Alle Materie besteht aus winzigen unsichtbaren Teilchen, die Atome genannt werden. Atome bestehen aus einem Kern, in dem sich Protonen (mit positiver Ladung) und Neutronen (ohne elektrische Ladung) befinden, und einer Wolke aus negativ geladenen Elektronen, die sich um ihn herum bewegen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Atomen hängen von der Anzahl der darin enthaltenen Protonen und Elektronen ab. Tatsächlich bestimmt die Anzahl der Protonen im Atomkern, zu welchem chemischen Element ein bestimmtes Atom gehört.
Was ist ein chemisches Element?
Unter einem chemischen Element versteht man den reinen Stoff, der nicht in andere einfachere Stoffe oder durch physikalische oder chemische Prozesse zerlegt werden kann. Mikroskopisch gesehen bestehen diese Substanzen nur aus einer Klasse von Atomen.
Die chemischen Elemente sind diejenigen, die im Periodensystem aufgeführt sind. Für jedes chemische Element gibt es eine andere Art von Atom. So besteht das Element Kohlenstoff aus untereinander gleichen Kohlenstoffatomen, die sich aber von den Atomen unterscheiden, die beispielsweise in einer Probe des Elements Quecksilber (siehe Foto) vorhanden sind.
Chemische Elemente können in verschiedenen Formen auftreten:
- In einigen Fällen können die Atome eines Elements Spezies bilden, bei denen mehrere Atome miteinander verbunden sind und somit Moleküle bilden. Einige Beispiele sind gasförmiges Chlor (Cl 2 ), Ozon (O 3 ) und weißer Phosphor (P 4 ).
- Andere Elemente bilden kovalente zwei- oder dreidimensionale Netzwerke mit Tausenden von Atomen, die miteinander verbunden sind, wie Graphit und Diamant (beide bestehen aus Kohlenstoffatomen).
- Dann gibt es Metalle, die dreidimensionale Kristalle bilden, in denen jedes Atom von mehreren gleichartigen Atomen umgeben ist und in denen sie durch die metallische Bindung verbunden sind.
Es gibt jedoch andere Elemente, bei denen die Atome keinerlei Bindungen miteinander eingehen, wie wir weiter unten sehen werden.
einatomige Elemente
Wie wir eingangs gesehen haben, sind einatomige Elemente diejenigen Elemente, die unter Umgebungsbedingungen als einzelne Atome existieren. Einatomig bedeutet wörtlich „ein einzelnes Atom haben“ (das Präfix mono bedeutet „eins“). Mit anderen Worten, einatomige Elemente sind solche, die unter normalen Bedingungen keinerlei chemische Bindung eingehen oder Elektronen mit anderen Atomen teilen, die weder gleich noch verschieden sind.
Warum gibt es einatomige Elemente?
In einer Welt, in der die überwiegende Mehrheit der Elemente des Periodensystems entweder miteinander oder mit anderen Elementen verknüpft sind, lohnt es sich, die Frage zu stellen: Warum gibt es einatomige Elemente?
Der Grund für ihre Existenz hat mit der Struktur der Atome zu tun, aus denen diese Elemente bestehen. Es stellt sich heraus, dass alle einatomigen Elemente eine grundlegende Eigenschaft untereinander teilen: Sie haben viel stabilere elektronische Konfigurationen als andere Elemente, was es ihnen ermöglicht, zu existieren, ohne dass sie Elektronen abgeben, empfangen oder mit anderen Atomen teilen müssen.
Tatsächlich ist der Grund, warum alle anderen Elemente des Periodensystems Moleküle und chemische Verbindungen bilden, in denen ihre Atome Elektronen miteinander austauschen, genau deshalb, weil sie dabei die elektronische Konfiguration von einatomigen Elementen annehmen.
Eigenschaften einatomiger Elemente
- Sie sind bei Raumtemperatur Inertgase.
- Sie haben sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte.
- Sie sind sehr unreaktive Elemente, die sich normalerweise nicht mit anderen Elementen verbinden.
- Zwei davon sind radioaktiv, eines davon ist ein synthetisches (künstlich gewonnenes) Element.
Beispiele für einatomige Elemente
Die einatomigen Elemente sind solche, die zur Gruppe der Edelgase gehören. Mit anderen Worten, sie entsprechen den 7 Elementen der Gruppe 18 (früher Gruppe VIII-A) des Periodensystems, nämlich:
- Helium (Er)
- Neon (Ne)
- Argon (Ar)
- Krypton (Kr)
- Xenon (Xe)
- Radon (Rn)
- Oganeson (Og)
Sind Metalle einatomige Elemente?
Eine häufige Frage unter Chemiestudenten ist, ob Metalle als einatomige Elemente gelten. Der Grund dafür ist, dass Metalle wie einatomige Elemente immer einfach durch ihr chemisches Symbol dargestellt werden, ohne dass irgendwelche Indizes verwendet werden, um darauf hinzuweisen, dass sie Moleküle bilden.
Wer die beiden Fälle ohne weitere Informationen vergleicht, kommt natürlich zum gleichen Schluss. Wie jedoch bereits erwähnt, bilden Metalle tatsächlich ausgedehnte dreidimensionale Kristallgitter aus Millionen von Atomen, die durch metallische Bindungen miteinander verbunden sind. Was in den Reaktionen dargestellt wird, ist nichts anderes als ihre Summenformel (da sie keine Moleküle bilden, haben sie auch keine Summenformel).
Metalle sind also keine einatomigen Elemente. Sie teilen keine der Eigenschaften dieser Elemente, noch können sie unter normalen Bedingungen als einatomige Spezies getrennt voneinander existieren.
„Monatomisches Gold“
Dies ist ein guter Zeitpunkt, um klarzustellen, dass Gold ein Metall ist und weiß, dass Metalle keine einatomigen Elemente sind. Mit anderen Worten, einatomiges Gold existiert nicht. Die Erklärung ergibt sich aus der Tatsache, dass ein Farmer in Arizona, USA, namens David Hudson, vor etwa 50 Jahren erklärte, er habe eine neue Form von Materie entdeckt, die er „Orbitally Rearranged Monoatomic Elements“ oder ORMEs für ihr Akronym nannte auf Englisch. Laut dem Landwirt können Metalle wie Gold, Silber und Aluminium ORMEs bilden, die angeblich wundersame Eigenschaften haben.
Heutzutage werden diese ORMEs unter verschiedenen Handelsnamen wie Wunderheilungen gegen Krebs, Nahrungsergänzungsmittel, die die Funktion des Nervensystems verbessern können, und einer Vielzahl anderer unbegründeter Behauptungen verkauft.
Obwohl man über die Wirkung dieser Substanzen sogar streiten könnte (wobei wissenschaftliche Konsistenz so gut wie nicht vorhanden ist), steht fest, dass sie keineswegs einatomige Elemente enthalten, geschweige denn einzelne Atome von Übergangsmetallen wie Gold. Es ist nur ein irreführender Handelsname.
Verweise
Cabot Pol F., PF (2019, Juli). ORMEs (Orbitally Rearranged Monoatomic Elements). Abgerufen von https://www.researchgate.net/publication/334452137_ORMEs_Orbitally_Rearranged_Monoatomic_Elements
Vorkommen, Herstellung und Eigenschaften der Edelgase. (n.d.). abgerufen von https://espanol.libretexts.org/@go/page/1963
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National Geographic Spanien. (2021, 6. April). Nationalgeographisch. Abgerufen von https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tabla-periodica-forma-ordenar-elementos-quimicos_15988