Atombau und Periodensystem – Vertiefung

Erklärung: Stickstoff steht in der V. Hauptgruppe. Die Elektronenverteilung ist 2-5, also befinden sich 5 Elektronen auf der äußeren Schale (Valenzelektronen). Die Hauptgruppennummer gibt die Anzahl der Valenzelektronen an.

Erklärung: Im Schalenmodell (Bohr-Modell) bewegen sich die Elektronen auf bestimmten Energieniveaus, den sogenannten Schalen (K, L, M, N …). Die innerste Schale (K) kann maximal 2, die zweite (L) maximal 8 Elektronen aufnehmen.

Erklärung: Richtig! Beide stehen in der I. Hauptgruppe und haben genau ein Valenzelektron — Lithium auf der L-Schale, Kalium auf der N-Schale. Elemente derselben Hauptgruppe haben immer gleich viele Valenzelektronen und deshalb ähnliche chemische Eigenschaften.

Erklärung: Die maximale Elektronenzahl pro Schale berechnet sich mit 2n². Für die M-Schale (n = 3): 2 × 3² = 18. In der Praxis werden im Schalenmodell für die Hauptgruppenelemente bis zur 3. Periode aber nur 8 Elektronen auf der M-Schale besetzt.

Erklärung: Für die L-Schale gilt n = 2. Eingesetzt in die Formel: 2 × 2² = 2 × 4 = 8. Die L-Schale kann also maximal 8 Elektronen aufnehmen.

Erklärung: Argon trägt 8 Elektronen auf der äußeren Schale — die Edelgaskonfiguration. Diese stabile Elektronenverteilung macht die Edelgase (VIII. Hauptgruppe) extrem reaktionsträge. Aluminium (3 Valenzelektronen) und Phosphor (5 Valenzelektronen) haben unvollständige Außenschalen und gehen deshalb Bindungen ein.

Erklärung: Die Periodennummer entspricht der Anzahl der besetzten Elektronenschalen. Natrium (3. Periode) hat z. B. drei besetzte Schalen: K (2), L (8), M (1).

Erklärung: K-Schale: max. 2 Elektronen (2×1²), L-Schale: max. 8 Elektronen (2×2²), M-Schale: max. 18 Elektronen (2×3²). Die Kapazität nimmt mit steigender Schalennummer zu.

Erklärung: Chlor steht in der VII. Hauptgruppe. Die Elektronenverteilung ist 2-8-7. Es hat also 7 Valenzelektronen auf der äußeren Schale. Die Hauptgruppennummer stimmt mit der Valenzelektronenzahl überein.

Erklärung: Cäsium steht am weitesten unten — mit jeder Periode kommt eine weitere Elektronenschale hinzu, die äußeren Elektronen sind weiter vom Kern entfernt. Wer Lithium wählt, denkt vielleicht "mehr Kernladung zieht stärker an" — innerhalb einer Gruppe gewinnt aber die zusätzliche Schale.

Erklärung: Die Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Francium) stehen in der I. Hauptgruppe. Sie haben ein Valenzelektron und sind sehr reaktive Metalle, die mit Wasser heftig reagieren.

Erklärung: Richtig! Beide stehen in der 2. Periode, Sauerstoff aber weiter rechts. Innerhalb einer Periode nimmt die Elektronegativität von links nach rechts zu, weil die Kernladung bei gleicher Schalenzahl steigt. Fluor hat die höchste Elektronegativität aller Elemente.

Erklärung: In einem neutralen Atom ist die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen. Die Ordnungszahl 16 gibt die Protonenzahl an, also hat Schwefel 16 Protonen und 16 Elektronen.

Erklärung: Natrium hat 11 Elektronen: K-Schale 2, L-Schale 8, M-Schale 1. Das eine Valenzelektron auf der M-Schale erklärt, warum Natrium in der I. Hauptgruppe steht und leicht ein Elektron abgibt.

Erklärung: Die Halogene (VII. Hauptgruppe) geordnet nach Ordnungszahl: Fluor (9), Chlor (17), Brom (35), Iod (53). Innerhalb der Gruppe nehmen Atomradius und Schmelzpunkt zu.

Erklärung: Magnesium (12 Elektronen): K-Schale = 2, L-Schale = 8, M-Schale = 2. Die L-Schale ist mit 8 Elektronen voll besetzt.

Erklärung: Richtig! Brom steht in der VII. Hauptgruppe — die Hauptgruppennummer gibt die Anzahl der Valenzelektronen an. Wie alle Halogene strebt Brom danach, ein weiteres Elektron aufzunehmen, um die Edelgaskonfiguration zu erreichen.

Erklärung: Helium hat eine voll besetzte Außenschale (Edelgaskonfiguration) und muss keine Bindung eingehen — es bleibt einatomig. Wasserstoff und Sauerstoff erreichen eine stabile Elektronenverteilung erst durch Bindung und bilden deshalb zweiatomige Moleküle (H₂, O₂).

Erklärung: Die Elektronenkonfiguration 2-8-7 ergibt 17 Elektronen insgesamt = 17 Protonen (Ordnungszahl 17 = Chlor). Die 7 Valenzelektronen zeigen: VII. Hauptgruppe (Halogene).

Erklärung: Barium steht am weitesten unten. Seine Valenzelektronen sind am weitesten vom Kern entfernt und werden durch die inneren Schalen abgeschirmt — die Ionisierungsenergie ist am kleinsten. Wer Beryllium wählt, verwechselt "kleinstes Atom" mit "am leichtesten zu ionisieren"; kleine Atome halten ihre Elektronen am stärksten fest.