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Periodensystem der Elemente – Einführung in die Atomphysik

Was ist Atomphysik? Tauche ein in die Welt der Atome, ihren Aufbau und die spannende Geschichte der Atomphysik. Erfahre mehr über Elemente, Isotope und das Periodensystem. Interessiert? Entdecke die Grundlagen der Atomphysik und verstehe sie besser!

Alle Inhalte sind von Lehrkräften & Lernexperten erstellt
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Die Autor*innen
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Jakob Köbner
Periodensystem der Elemente – Einführung in die Atomphysik
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Periodensystem der Elemente – Einführung in die Atomphysik Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Periodensystem der Elemente – Einführung in die Atomphysik kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne die wichtigen Punkte der Entwicklung des PSE und des Atoms.

    Tipps

    Schon in der Antike wurde man sich bewusst, dass jeder Stoff aus sehr kleinen Grundbausteinen bestehen muss.

    Lösung

    Schon in der Antike wurde man sich bewusst, dass jeder Stoff aus sehr kleinen Grundbausteinen bestehen muss. 600 v. Chr. stammt aus Indien eine frühere philosophische Erwähnung der zerteilbaren kleinsten Bauteile der Materie, einer der ersten Erwähnung des Atomkonzepts. Nicht lange danach, 450 v. Chr., prägte Demokrit im alten Griechenland den Begriff „atomos", das Unteilbare. 1869 n. Chr. entwickeln Meyer und Mendelejew das PSE (Periodensystem der Elemente) unabhängig voneinander.

  • Beschreibe den Aufbau eines Atoms.

    Tipps

    Ein Atom besteht aus drei verschiedenen Teilchen.

    Lösung

    Aus den Beobachtungen des Rutherford'schen Streuversuches kann man einige Schlüsse über den Atomaufbau ziehen.

    Hier erkennt man, dass ein Atom aus Protonen, Neutronen und Elektronen besteht. Es wird in zwei Teile unterteilt. In dem Atomkern befinden sich Neutronen und Protonen. In ihm konzentriert sich fast die gesamte Atommasse. In der sogenannten Atomhülle befinden sich Elektronen. Der Atomkern ist der positiv geladene kleinere innere Teil eines Atoms und die Atomhülle sein negativ geladener größerer äußerer Teil.

  • Ordne alle Elementengruppen zu.

    Tipps

    Die Hälfte der Elemente in dieser Tabelle sind Metalle.

    Lösung

    Im Periodensystem stehen Elemente, die ähnliche Eigenschaften haben, in einer Spalte übereinander.

    Als Edelgase werden die Elemente der letzten rechten (orangen) Spalte bezeichnet. Sie sind als Inertgase bekannt, da sie nicht reaktiv sind. Die Elektronenkonfigurationen ihrer Atomorbitale sind idealerweise vollständig gefüllt. Das heißt, sie haben in ihrer äußersten Schale 8 Elektronen und damit die optimale Konfiguration erreicht. Deswegen "wollen" sie also weder zusätzliche Elektronen aufnehmen, noch welche abgeben.

    Als Nichtmetalle Halogene werden die an der linken (grünen) Spalte (neben den Edelgasen) bezeichnet. Sie sind nur ein Elektron von der optimalen Elektronenkonfiguration entfernt und ziehen daher sehr kräftig, wenn sie ein Weiteres ergattern können, und lassen sich nur sehr schwer eins abnehmen.

    Als Metalle werden alle Elemente der rosa Spalten bezeichnet. Sie besitzen sehr wenige Elektronen in den äußersten Schalen. Deshalb können sie sich untereinander nicht so gut zu Molekülen oder Gittern verbinden.

    Als Erdalkalimetalle werden alle Elemente der zwei linken gelben Spalten bezeichnet. Sie sind weniger reaktiv als die Alkalimetalle und besitzen zwei Elektronen in der Valenzschale. Das heißt, sie haben zwei Elektronen über der optimalen Elektronenkonfiguration und geben deshalb relativ gern welche ab.

    Als Alkalimetalle werden alle Elemente der ersten linken gelben Spalte (außer dem Wasserstoff) bezeichnet. Sie sind sehr reaktive Elemente und besitzen nur ein Elektron in der Valenzschale. Das heißt, sie haben ein Elektron über der optimalen Elektronenkonfiguration und geben deshalb relativ gern eins ab.

  • Erläutere den Anstieg der Elektronegativität im PSE.

    Tipps

    Die Elektronegativität nimmt zu, von Alkali- zu … -Metallen.

    Die Elektronegativität nimmt zu, von Elementen mit größerer zu kleinerer Z.

    Lösung

    Elektronegativität versteht man als ein relatives Maß für die Elektronenmitteilung zwischen Atomen in einer chemischen Bindung. Sie wird größer, wenn wenige Elektronen auf einer vollen Außenschale fehlen, da diese „Elektronenlücken“ leicht aufgefüllt werden können. In der Regel steigt sie daher stetig von links nach rechts und innerhalb einer Elementgruppe sinkt sie von oben nach unten.

  • Gib an, wofür die Abkürzung PSE steht.

    Tipps

    Der Begriff Element stammt aus der Chemie.

    Der Begriff Element enthält schon in sich den Begriff „Atom“.

    Lösung

    Da sowohl die Elemente als auch das System in vielen Ländern Verwendung finden, einigte man sich darauf, Abkürzungen zu verwenden; sowohl für die Elementsymbole als auch für das System selbst. So weiß nun jeder, dass mit dem PSE das Periodensystem der Elemente oder das Periodensystem der chemischen Elemente gemeint ist. Genauso weiß jeder, dass z. B. Pb für das chemische Element Blei steht.

  • Erkläre die besonderen Eigenschaften der Gruppen mit der Elektronegativität und der Anzahl der Valenzelektronen.

    Tipps

    Je fähiger ein Atom ist, Elektronen abzugeben oder aufzunehmen, desto größer ist seine Elektronegativität.

    Lösung

    Im Periodensystem stehen Elemente, die ähnliche Eigenschaften haben, in einer Spalte (Gruppe) übereinander.

    Die Edelgase sind als Inertgase bekannt, da sie nicht reaktiv sind. Sie haben in ihrer äußersten Schale 8 Elektronen und damit die optimale Konfiguration erreicht. Deswegen wollen sie also weder zusätzliche Elektronen aufnehmen, noch welche abgeben. Aus diesem Grund spricht man kaum über Elektronegativität von Edelgasen.

    Die Nichtmetalle Halogene sind nur ein Elektron von der optimalen Elektronenkonfiguration entfernt und ziehen daher sehr kräftig, wenn sie ein weiteres ergattern können und lassen sich nur sehr schwer eins abnehmen. Aus diesem Grund haben sie eine hohe Elektronegativität. Anders gesagt: Sie sind sehr elektronegativ.

    Die Metalle besitzen sehr wenige Elektronen in den äußersten Schalen, deshalb können sie sich untereinander nicht so gut zu Molekülen oder Gittern verbinden. Aus diesem Grund haben sie eine mittlere Elektronegativität. Anders gesagt: Sie sind mittel elektronegativ.

    Die Erdalkalimetalle sind weniger reaktiv als die Alkalimetalle, aber mehr reaktiv als die Metalle und besitzen zwei Elektronen in der Valenzschale. Das heißt, sie haben zwei Elektronen über der optimalen Elektronenkonfiguration und geben sie deshalb relativ gerne ab. Aus diesem Grund haben sie eine geringe Elektronegativität. Anders gesagt: Sie sind elektropositiv.

    Die Alkalimetalle (außer dem Wasserstoff) sind sehr reaktive Elemente und besitzen nur ein Elektron in der Valenzschale. Das heißt, sie haben ein Elektron über der optimalen Elektronenkonfiguration und geben deshalb relativ gerne eins ab. Aus diesem Grund haben sie eine sehr geringe Elektronegativität. Anders gesagt: Sie sind sehr elektropositiv.