Periodizität der Eigenschaften der Elemente
Andere chemische und physikalische Klassifikationen
Bestimmte Methoden zur Klassifizierung von Elementen auf der Grundlage chemischer Eigenschaften hängen nicht streng mit den Gruppen zusammen, in denen die Elemente vorkommen. Solche Klassifizierungsschemata veranschaulichen die Tatsache, dass sowohl nützliche horizontale als auch vertikale Beziehungen im Periodensystem bestehen. So werden die Übergangselemente, entweder als Ganzes oder als drei horizontale Reihen, häufig zusammen betrachtet, wenn chemische Eigenschaften besprochen werden. Die Übergangselemente in jeder horizontalen Reihe weisen eine viel geringere Variation der Atomgröße auf als die Elemente in anderen Teilen derselben Periode, was zu einer Ähnlichkeit der chemischen und physikalischen Eigenschaften führt. Die lanthanoiden und aktinoiden Elemente weisen aus dem gleichen Grund eine noch größere Ähnlichkeit auf. Die metallischen Elemente in den Gruppen Ia und IIa werden häufig zusammen eingestuft, weil sie deutlich reaktiver sind als die anderen metallischen Elemente. Am anderen Extrem, Elemente der Platingruppe – einschließlich Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium, und Platin — sind chemisch inert, ebenso wie Silber und Gold; Diese Elemente werden gemeinsam als Edelmetalle bezeichnet, da sie nicht ohne weiteres mit anderen Elementen kombiniert werden können.Von allen 118 bekannten Elementen sind 11 unter normalen Bedingungen gasförmig, 3 flüssig und der Rest fest. Mit Ausnahme von Wasserstoff und Quecksilber kommen die gasförmigen und flüssigen Elemente im rechten Teil des Periodensystems vor, dem Bereich, der den nichtmetallischen Elementen zugeordnet ist.
Die physikalischen Eigenschaften der Elemente ermöglichen eine bequeme Identifizierung. Die Schmelzpunkte der verschiedenen Elemente reichen von -272 ° C (für Helium) bis über 3.500 ° C (für Kohlenstoff in Form von Diamant). Eigenschaften wie Siedepunkte, elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit können auch zur Identifizierung verwendet werden, da sie für jedes Element eindeutig sind. Das vielleicht nützlichste Merkmal zur Identifizierung eines Elements ist sein Muster der Lichtabsorption oder -emission, das als Spektrum bezeichnet wird. Ein Element zeigt sein eigenes charakteristisches Spektrum, ob es im freien Zustand, in einer Mischung oder in chemischer Kombination mit anderen Elementen existiert. Da die Intensität des Spektrums von der Menge des in der Probe enthaltenen Elements abhängt, kann das Spektrum auch als Mittel zur quantitativen Analyse der Elemente verwendet werden. Es gibt verschiedene chemische Methoden zur Abschätzung des Prozentsatzes eines in einer Probe vorhandenen Elements; Diese erfordern jedoch detaillierte Kenntnisse der Chemie des betreffenden Elements (siehe Analyse).
Alle natürlich vorkommenden Elemente mit Ordnungszahlen von 84 oder mehr sind radioaktiv. Darüber hinaus sind mehrere natürlich vorkommende Isotope der leichteren Elemente radioaktiv. Die Atomkerne aller radioaktiven Elemente sind instabil und emittieren hochenergetische Teilchen. Dabei ändert sich die Anzahl der Protonen im Kern und das Atom wird in eines eines anderen Elements umgewandelt. Die Halbwertszeit eines radioaktiven Isotops ist die Zeit, die benötigt wird, damit die Hälfte einer beliebigen Menge des Isotops durch radioaktiven Zerfall zerfällt. Die üblichen Zerfallsmodi radioaktiver Isotope sind der Verlust von Beta- oder Alphateilchen oder der Einfang eines Elektrons. Der Verlust eines Betateilchens oder Elektrons aus dem Kern erhöht die Ordnungszahl um eine Einheit; der Verlust eines Alphateilchens oder Heliumkerns (zwei Protonen und zwei Neutronen) verringert die Ordnungszahl um zwei Einheiten; und der Prozess des Elektroneneinfangs, bei dem ein Elektron aus einer inneren Hülle in den Kern gezogen wird, entspricht einer Abnahme der Ordnungszahl um eine Einheit. Elemente mit Ordnungszahlen größer als 92, die sogenannten Transuranelemente, wurden synthetisch hergestellt und sind alle radioaktiv. Zwei radioaktive Nichttransuran-Elemente – Promethium und Technetium — wurden ebenfalls zuerst künstlich hergestellt und existieren wie die Transuranelemente in der Natur (wenn überhaupt) nur in Spuren. Obwohl die übrigen Elemente im Allgemeinen nicht als radioaktiv angesehen werden, haben einige radioaktive Isotope, die natürlich in sehr geringen Konzentrationen vorkommen, und mehr als 1.000 radioaktive Isotope dieser Elemente wurden im Labor hergestellt.
J.J. Lagowski Die Herausgeber der Encyclopaedia Britannica
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