Kapitel 3 - Teil 2 - Periodensystem der Elemente

Question 1

Was ist das Periodensystem der Elemente (PSE)?

Answer 1

Eine tabellarische Anordnung aller bekannten chemischen Elemente nach steigender Ordnungszahl (Anzahl der Protonen).

Question 2

Was ist eine Periode im Periodensystem?

Answer 2

Eine Zeile im Periodensystem – sie gibt die Anzahl der Elektronenschalen eines Atoms an.

Question 3

Was ist eine Hauptgruppe im Periodensystem?

Answer 3

Eine Spalte – Elemente in derselben Hauptgruppe haben die gleiche Anzahl an Außenelektronen, also ähnliche chemische Eigenschaften.

Question 4

Wie viele Hauptgruppen gibt es im klassischen Periodensystem?

Answer 4

Acht – von der 1. Hauptgruppe (Alkalimetalle) bis zur 8. (Edelgase).

Question 5

Was ist der Vorteil der Gruppierung im PSE?

Answer 5

Sie hilft vorherzusagen, wie ein Element reagiert – Elemente derselben Gruppe verhalten sich chemisch sehr ähnlich.

Question 6

Welche Rolle spielt Wasserstoff (H) in der Technik?

Answer 6

Wasserstoff ist das leichteste Element – wichtig in der Brennstoffzellentechnologie und als Reduktionsmittel in chemischen Prozessen.

Question 7

Wofür ist Kohlenstoff (C) technisch bedeutsam?

Answer 7

Als Grundbaustein aller organischen Verbindungen – Kohlenstoff ist z. B. in Kunststoffen, Dämmstoffen oder fossilen Brennstoffen enthalten.

Question 8

Was ist die Bedeutung von Stickstoff (N) in der TGA?

Answer 8

Stickstoff ist reaktionsträge und wird z. B. zur Druckprüfung oder zum Spülen von Leitungen verwendet.

Question 9

Warum ist Sauerstoff (O) so reaktionsfreudig?

Answer 9

Weil ihm zwei Elektronen zur vollen Außenschale fehlen – er zieht Elektronen stark an (Oxidation, Verbrennung).

Question 10

Welche Rolle spielt Eisen (Fe) im Bauwesen?

Answer 10

Eisen ist der Hauptbestandteil von Stahl – jedoch anfällig für Korrosion, daher oft beschichtet oder legiert.

Question 11

Warum ist Kupfer (Cu) in der TGA so beliebt?

Answer 11

Kupfer leitet Wärme und Strom hervorragend – ideal für Leitungen, Wärmetauscher und Heizsysteme.

Question 12

Was ist der Vorteil von Aluminium (Al)?

Answer 12

Es ist leicht, rostfrei und gut formbar – z. B. für Lüftungskanäle oder Fensterrahmen.

Question 13

Warum ist Chlor (Cl) chemisch aggressiv?

Answer 13

Weil es nur ein Elektron zur vollen Schale braucht – es bildet leicht Verbindungen, z. B. Kochsalz (NaCl) oder Desinfektionsmittel.

Question 14

Wofür wird Natrium (Na) verwendet?

Answer 14

Natrium-Ionen sind wichtig im Wasserhaushalt – NaCl ist ein Bestandteil von Trinkwasser, kann aber bei zu hoher Konzentration korrosiv wirken.

Question 15

Warum ist Kalzium (Ca) für Baustoffe entscheidend?

Answer 15

Kalzium ist Hauptbestandteil von Kalk und Zement – es beeinflusst Härte, pH-Wert und Festigkeit von Beton.

Question 16

Was macht Magnesium (Mg) interessant für Leichtbau?

Answer 16

Es ist sehr leicht und wird oft in Alu-Magnesium-Legierungen für leichte Bauteile verwendet.

Question 17

Missverständnis: „Elemente weiter unten im PSE sind gefährlicher.“

Answer 17

Nicht zwangsläufig – viele „schwere“ Elemente sind sogar weniger reaktiv als die in den oberen Reihen.

Question 18

Missverständnis: „Metalle stehen nur rechts im PSE.“

Answer 18

Im Gegenteil – die meisten Metalle befinden sich links und in der Mitte des PSE (z. B. Eisen, Kupfer, Natrium).

Question 19

Stolperfalle: Chlor ist giftig – aber in Kochsalz harmlos?

Answer 19

Richtig! Als Ion (Cl⁻) im Salz ist es stabil – elementares Cl₂-Gas dagegen ist giftig. Der chemische Zustand macht den Unterschied!

Question 20

Stolperfalle: Sauerstoff ist nur zum Atmen da.

Answer 20

Falsch – er ist entscheidend bei Verbrennungen, Oxidation, Korrosion und wird auch medizinisch, industriell und in der Wasseraufbereitung verwendet.

Question 21

Warum ist es falsch zu sagen „Aluminium rostet nicht“?

Answer 21

Es korrodiert schon, aber sehr langsam – es bildet eine schützende Oxidschicht, die es „selbst passiviert“.

Question 22

Warum sollte man auf die Außenelektronen achten!

Answer 22

Sie bestimmen fast alles:
-Bindungsfähigkeit,
-Reaktivität,
-Ionenbildung und
-Verhalten in chemischen Reaktionen.

Question 23

Warum reagieren Elemente der gleichen Hauptgruppe ähnlich?

Answer 23

Weil sie die gleiche Anzahl an Außenelektronen haben – sie „wollen“ also auf ähnliche Weise Elektronen abgeben oder aufnehmen.

Question 24

Was verbindet Alkalimetalle wie Natrium mit Wasserstoff?

Answer 24

Sie alle haben ein Außenelektron – deshalb stehen sie in der gleichen Hauptgruppe (1. Hauptgruppe), obwohl H ein Nichtmetall ist

Question 25

Tipp zur Nutzung der Perioden

Answer 25

Nutze Perioden für die Schalenanzahl! 1. Periode = 1 Schale (z. B. Wasserstoff), 2. Periode = 2 Schalen (z. B. Kohlenstoff), usw. – sehr nützlich zum Zeichnen!

Question 26

Was unterscheidet Metalle und Nichtmetalle im PSE?

Answer 26

Metalle leiten Strom/Wärme, geben Elektronen ab und stehen links – Nichtmetalle nehmen Elektronen auf und stehen rechts oben.

Question 27

Warum wird Aluminium oft für Trinkwasserleitungen gemieden?

Answer 27

Weil es in saurer Umgebung Aluminiumionen abgeben kann – diese sind gesundheitlich umstritten.

Question 28

Was passiert, wenn Kupfer und Eisen in Kontakt mit Wasser verbaut sind?

Answer 28

Es kann zu Kontaktkorrosion kommen – das unedlere Metall (Eisen) löst sich auf.

Question 29

Warum wird Calcium oft in Hauswasserleitungen gefürchtet?

Answer 29

Es verursacht Kalkablagerungen (CaCO₃) – das verstopft Rohre und reduziert die Effizienz von Heizsystemen.

Question 30

Was hat das Periodensystem mit der Auswahl von Dämmstoffen zu tun?

Answer 30

Man erkennt, welche Stoffe reaktionsträge, schwer entflammbar oder gasförmig bei Raumtemperatur sind – z. B. Edelgase als Dämmfüllung.

Question 31

Was ist die Elektronenkonfiguration?

Answer 31

Die Elektronenkonfiguration beschreibt, wie die Elektronen eines Atoms auf die Schalen und Orbitale verteilt sind – sie erklärt, warum Elemente sich chemisch unterschiedlich verhalten.

Question 32

Wie viele Elektronen passen auf die ersten drei Schalen?

Answer 32

1. Schale: 2, 2. Schale: 8, 3. Schale: 8 (bis 18 in höheren Perioden) 🧠 Merksatz: „2 – 8 – 8, dann wird’s komplex.“

Question 33

Was ist das Ziel der Elektronenanordnung für Atome?

Answer 33

Atome streben eine volle Außenschale (Edelgaskonfiguration) an – durch Aufnahme, Abgabe oder Teilen von Elektronen.

Question 34

Warum gibt Natrium (Na) gerne ein Elektron ab?

Answer 34

Weil es dann eine volle zweite Schale hat (2.8) – es wird zu Na⁺ und ist energetisch stabiler (wie das Edelgas Neon).

Question 35

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Sauerstoff (O)?

Answer 35

→ 1s² 2s² 2p⁴ Das bedeutet: 2 Elektronen in der ersten Schale, 6 in der zweiten – ihm fehlen 2 Elektronen zur vollen Schale → reaktiv!