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SIMPLY. Naturwissenschaft - Jack Challoner - E-Book

SIMPLY. Naturwissenschaft E-Book

Jack Challoner

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Beschreibung

Naturwissenschaft überraschend einfach erklärt! • Über 100 Konzepte und Grundideen der Naturwissenschaft auf den Punkt gebracht • Komplexe Inhalte verständlich & anschaulich aufbereitet • Individuelle Text-Bild-Komposition zu jedem Thema Visueller kann Wissen nicht sein: Ihr Einstieg in die Naturwissenschaft! SIMPLY Naturwissenschaft ist die perfekte Einführung in alle Bereiche der Naturwissenschaften – für alle, die wenig Zeit haben, aber hungrig nach Wissen sind! In 5 Kapiteln beleuchtet das visuelle Nachschlagewerk über 100 Konzepte und Grundideen aus Physik, Chemie, Biologie, Geowissenschaft und Astronomie: von Fotosynthese über chemische Reaktionen bis zu Gravitation, Relativitätstheorie und dem Urknall. Mittels origineller Grafiken und kurzer Texterläuterungen werden zahlreiche naturwissenschaftliche Konzepte auf das Wesentliche reduziert und leicht verständlich dargestellt. Noch nie war es so einfach, grundlegende Ideen aus Nanotechnologie, Genetik, Thermodynamik oder Astrophysik zu verstehen! DER ultimative Überblick zu den wichtigsten Ideen der Naturwissenschaften für Einsteiger*innen und Wissbegierige! Dieses Buch ist Teil der Reihe "SIMPLY".

Das E-Book können Sie in Legimi-Apps oder einer beliebigen App lesen, die das folgende Format unterstützen:

EPUB

Seitenzahl: 150

Veröffentlichungsjahr: 2025

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SIMPLY
WISSENSCHAFT
NATUR-
WISSEN AUF DEN PUNKT GEBRACHT
DK London
Für DK produziert von cobalt id
www.cobaltid.co.uk
Lektorat
Liz Gough, Liz Wheeler, Marek Walisiewicz, Peter Frances,
Angeles Gavira Guerrero
Gestaltung und Bildredaktion
Maxine Pedliham, Paul Reid, Phil Ormerod, Michael Duffy,
Jessica Tapolcai, Clare Joyce, Phil Gamble, Mik Gates
Umschlaggestaltung
Juhi Sheth, Sophia M.T.T
Herstellung
Andy Hilliard, Meskerem Berhane
Für die deutsche Ausgabe:
Projektbetreuung Carola Wiese
Herstellungskoordination Bianca Isack
Herstellung Stefanie Staat
Titel der englischen Originalausgabe:
Simply. Science
© Dorling Kindersley Limited, London, 2024
Ein Unternehmen der Penguin Random House Group
Alle Rechte vorbehalten
© der deutschsprachigen Ausgabe: 2024
Dorling Kindersley Verlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München
Alle deutschsprachigen Rechte vorbehalten
Deutsche digitale Ausgabe, 2025
Dorling Kindersley Verlag GmbH
Jegliche – auch auszugsweise – Verwertung, Wiedergabe,
Vervielfältigung oder Speicherung, ob elektronisch, mechanisch, durch
Fotokopie oder Aufzeichnung, bedarf der vorherigen schriftlichen
Genehmigung durch den Verlag.
Die automatisierte Analyse des Werkes, um daraus Informationen,
insbesondere über Muster, Trends und Korrelationen gemäß
§ 44b UrhG (Text und Data Mining) zu gewinnen, ist untersagt.
Übersetzung Dr. Stephan Matthiesen
Lektorat Birgit Reit
eISBN 978-3-8310-8427-2
5902-336903-24265-01
www.dk-verlag.de
Ein Hinweis zu geschlechtlichen Identitäten
DK erkennt alle geschlechtlichen Identitäten an. Nach Möglichkeit
wird im Buch eine gendergerechte Sprache berücksichtigt, sofern dies
inhaltlich sinnvoll ist bzw. den historischen Fakten entspricht; stellen-
weise wird aus Platzgründen oder Gründen der besseren Lesbarkeit
jedoch das generische Maskulinum verwendet.
8 DIE BAUSTEINE
DER MATERIE
Atome
10 TEILCHENBEWEGUNGEN,
ZUSTANDSÄNDERUNGEN
Aggregatzustände
12 KENNZAHLEN FÜR ATOME
Ordnungszahl und Masse
13 ELEKTRONENSCHALEN
Atome, Elektronen und Chemie
14 SYSTEMATIK DER ELEMENTE
Das Periodensystem
16 BAUSTEINE DER NATUR
Elementhäufigkeit
17 ELEMENTARER UNTERSCHIED
Metalle und Nichtmetalle
18 ANZIEHENDE LADUNGEN
Ionenbindung
19 GEMEINSAME ELEKTRONEN
Kovalente Bindung
20 MEER AUS ELEKTRONEN
Metallische Bindung
21 DIE CHEMIE DES LEBENS
Organische Chemie
22 MISCH-MASCH
Gemische
23 VÖLLIG AUFGELÖST
Lösungen
24 WASSERWELT
Wasser
25 EIN MEER AUS GASEN
Luft
26 VERWANDLUNGSKUNST
Chemische Reaktionen
27 IMMER AUSGEGLICHEN
Chemisches Gleichgewicht
INHALT
CHEMIE
28 REAKTIONSENERGIE
Wärme und Reaktionen
53 MASSE IN BEWEGUNG
Impuls und Trägheit
29 SCHNELL ODER LANGSAM?
Reaktionsrate
30 AUF NEUEN WEGEN
Katalysatoren
31 ABFACKELN UND SPRENGEN
Verbrennung und Explosion
32 VON SÄUREN ZU BASEN
Der pH-Wert
34 INDUSTRIELLE REAKTIONEN
Chemieingenieurwesen
35 KLEINE WELT
Nanotechnologie
PHYSIK
38 ZIEHEN, SCHIEBEN
Kraft
39 ES GEHT LOS!
Arbeit und Energie
40 ENERGETISCHE WELT
Energieformen
42 EINE FESTE MENGE ENERGIE
Energieerhaltung
43 ARBEIT PRO ZEIT
Leistung
44 HEISSE SACHE
Wärme und Temperatur
46 WÄRME UND UNORDNUNG
Thermodynamik
48 GEWICHTIGE SACHE
Masse, Gewicht und Gravitation
49 KRAFTWANDLER
Maschinen und Hebel
50 KÖRPER IN BEWEGUNG
Geschwindigkeit, Beschleunigung
52 NEWTONSCHE MECHANIK
Die Bewegungsgesetze
54 IM KREIS HERUM
Kreisbewegung
55 HIN UND HER
Schwingungen
56 UNTER DRUCK
Fluide
57 SINKEN UND SCHWIMMEN
Druck und Auftrieb
58 BERGE UND TÄLER
Die Natur der Wellen
60 PULSIERENDER DRUCK
Schallwellen
61 SICHTBARER BEWEIS
Lichtwellen
62 ZWEI POLE
Magnetismus
63 FELDER UND STRÖME
Elektromagnetismus
64 LADUNGEN AUF REISE
Elektrischer Strom
65 GETRENNTE LADUNGEN
Statische Elektrizität
66 IMMER IM KREIS
Stromkreise
67 DOTIERTE KRISTALLE
Halbleiter
68 WINZIGE SCHALTER
Transistoren
69 NACHGEAHMTER GEIST
Künstliche Intelligenz
70 SURFEN IM SPEKTRUM
Das elektromagnetische Spektrum
72 KRÄFTE DER NATUR
Vier fundamentale
Wechselwirkungen
74 AM KLEINSTEN
Elementarteilchen
76 IN STUFEN
Quantenmechanik
102 ENERGIE DER ZELLE
Atmung
78 WELLEN DES MÖGLICHEN
Wellenfunktionen
79 EIN NEUES MODELL
Das Quantenatom
80 ZEIT, RAUM UND BEWEGUNG
Spezielle Relativitätstheorie
81 GEKRÜMMTE RAUMZEIT
Allgemeine Relativitätstheorie
82 KERNZERFALL
Radioaktivität
84 ATOME VERSCHMELZEN
Kernfusion
85 ATOME SPALTEN
Kernspaltung
BIOLOGIE
88 LEBENDIG SEIN
Was ist Leben?
89 DIE VIELFALT DES LEBENS
Domänen und Reiche
90 WINZIGE INVASOREN
Viren
91 MIKROBEN ÜBERALL
Bakterien
92 DER AUFBAU VON TIEREN
Körperorganisation von Tieren
94 SO SIND PFLANZEN
AUFGEBAUT
Körperorganisation von Pflanzen
96 FÄDEN DES LEBENS
Pilze
97 EINZELLIGES LEBEN
Protisten
98 DIE CHEMIE DES LEBENS
Stoffwechsel
99 KATALYSATOREN DES LEBENS
Enzyme
100 DER STOFF DES LEBENS
Biomoleküle
103 ENERGIE AUS LICHT
Fotosynthese
104 MOLEKÜLE AUF REISEN
Osmose und Diffusion
105 ZELLPUMPEN
Aktiver Transport
106 ZELLBIBLIOTHEK
DNA
107 MANAGER DER ZELLE
RNA
108 VERPACKTE DNA
Chromosomen
109 EINHEITEN DER VERERBUNG
Gene
110 VOM GEN ZUM PROTEIN
Genexpression
112 NATUR PLUS UMWELT
Epigenetik
113 BIOLOGIE AUSNUTZEN
Biotechnologie
114 ZELLTEILUNG
Mitose
116 REIFETEILUNG
Meiose
118 GENE KOMBINIEREN
Vererbung
119 WEGE DER VERMEHRUNG
Sexuelle und asexuelle Fortpflanzung
120 GENE, INDIVIDUEN
UND POPULATIONEN
Genom
121 NUR EINIGE ÜBERLEBEN
Natürliche Selektion
122 GEBURT EINER NEUEN ART
Artbildung
123 VERSCHWUNDEN
Aussterben von Arten
124 LEBENSRÄUME
Habitate und Ökosysteme
125 NETZE DES LEBENS
Nahrungsnetze
ERDE
154 URSPRÜNGE
Der Urknall
128 SCHICHTEN DES PLANETEN
Aufbau der Erde
130 DRIFTENDE OBERFLÄCHE
Plattentektonik
132 AKTIVE ERDE
Vulkane
133 BEBENDER BODEN
Erdbeben
134 VON GESTEIN ZU GESTEIN
Der Gesteinskreislauf
135 ZIRKULIERENDES WASSER
Der Wasserkreislauf
136 EIN OZEAN AUS LUFT
Die Atmosphäre
138 LUFTSTRÖMUNGEN
Wind
139 WECHSELHAFTES WETTER
Wetterfronten
140 WEGE DES KOHLENSTOFFS
Der Kohlenstoffkreislauf
141 TEMPERATURKONTROLLE
Der Treibhauseffekt
142 ES WIRD WÄRMER
Globale Erwärmung
143 GEFÄHRLICHE FOLGEN
Klimawandel
ASTRONOMIE
146 ALLES DA DRAUSSEN
Das beobachtbare Universum
148 UNSER HEIMATSYSTEM
Das Sonnensystem
150 FUSIONSKUGELN
Sterne
152 EIN STERN WIRD GEBOREN
Sternentstehung
153 AUFBAU DES UNIVERSUMS
Galaxien, Haufen und Wände
155 ANZIEHUNGSPUNKTE
Schwarze Löcher
156 REGISTER
160 DANK
BERATER
Andy Extance ist Wissenschaftsautor. Er
schreibt über alles, was mit Chemie zu tun
hat, von der Umwelt der Erde bis zum Welt-
raum, von Lebensmitteln bis zur Kernfusion
und von Solarzellen bis zum Geruchssinn.
Jo Locke ist eine erfahrene Bildungsberate-
rin und Autorin. Sie ist bekannt für ihre Bei-
träge zur naturwissenschaftlichen Bildung,
insbesondere für die Entwicklung von
ansprechenden und effektiven Lernressour-
cen für Lernende und Lehrende weltweit.
Dr. Douglas Palmer ist ein geowissen-
schaftlicher Autor und hat über 20 Bücher
veröffentlicht. Er hat am Trinity College der
Universität Dublin Paläontologie studiert.
Giles Sparrow ist ein Autor und Journalist,
der sich auf Astronomie und Weltraum-
forschung spezialisiert hat. Er hat Dutzende
von Büchern geschrieben und ist Fellow der
Royal Astronomical Society.
MITWIRKENDE
Jack Challoner ist der Autor von über
50 Büchern über Wissenschaft und Technik.
Bevor er Autor wurde, arbeitete er im
Londoner Science Museum. Er hat Physik
studiert und wurde als Lehrer für Naturwis-
senschaften und Mathematik ausgebildet.
Marek Walisiewicz studierte Biowissen-
schaften an der Universität Oxford und
Naturschutz am UCL. Er ist Autor bzw. Her-
ausgeber mehrerer Bücher über Wissen-
schaft, Technik und Naturgeschichte.
CHEMIe
Die Chemie ist eine Wissenschaft, die aus der Nützlich-
keit entstanden ist. Unsere Vorfahren wollten Materie um -
wandeln, um ihr Leben zu verbessern. Die ersten Chemiker
waren also wohl frühe Völker, die Ton brannten, Farbstoffe
gewannen und Metalle verhütteten. Die erste systematische
Chemie mit Konzepten wie Stoffklassifikationen und Reak-
tionsgleichungen war das Werk arabischer Alchemisten und
Gelehrter. Heute erforscht man Stoffe und ihre Reaktionen
nicht nur, um die Welt der Materie zu verstehen, sondern
man will sie auch auf molekularer Ebene verändern. Dabei
trägt die Physik dazu bei, die Eigenschaften der Materie auf
atomarer und subatomarer Ebene zu erklären.
DIE BAUSTEINE
DER MATERIE
Materie ist alles, was Masse und Volumen hat, also Raum einnimmt. Sie
besteht letztlich aus Quarks und Leptonen (siehe S. 74–75), die man
als Elementarteilchen bezeichnet, weil sie nicht in kleinere Einheiten
zerlegbar sind. Diese Teilchen verbinden sich zu Protonen, Neutronen
und Elektronen, den Bestandteilen der Atome. Chemie ist die Lehre
von der Materie und ihren Wechselwirkungen auf atomarer Ebene und
beschreibt, wie sich Atome zu Molekülen und anderen Verbindungen
verbinden. Atome sind auch die Grundlage der Elemente, also
der Stoffe, die aus nur einer Atomsorte bestehen (siehe S. 12).
Aufbau eines Atoms
Mit einer Größe im Bereich von
einem zehnmilliardstel Meter sind
Atome zu klein, um sichtbar zu
sein. Da viele ihre Eigenschaften
unanschaulich sind, haben Wissen-
schaftler »Modelle« für ihren Auf-
bau entwickelt, um sie zu erklären.
Das grundlegende Modell ist das
eines Atomkerns mit Protonen und
Neutronen, um den eine »Wolke«
aus leichteren Elektronen liegt.
Protonen sind
positiv geladen.
-
+
u u
d
8 ATOME
QUARKS
Eine Kombination aus ver-
schiedenen Quarks bildet
ein Proton oder Neutron.
-
o
Neutronen sind
elektrisch neutral
(ungeladen).
Der Atomkern enthält Protonen und
Neutronen. Die Anzahl der Protonen
bestimmt die Identität des Elements.
Dies hier ist ein Kohlenstoffatom,
weil es sechs Protonen hat.
P
R
O
T
O
E
N
A
T
O
M
K
R
N
ATOMKERN
MOLEKÜLE
D
Moleküle bestehen
aus Atomen, die durch
kovalente Bindungen
(siehe S. 19) aneinander
gebunden sind.
I
-
-
Ein Elektron ist ein
Typ von Lepton
(siehe S. 74), das
eine negative
Ladung trägt.
-
Materie kann durch
chemische Reaktionen
oder durch physikalische
Prozesse verändert wer-
den, aber sie kann weder
geschaffen noch zerstört
werden. Die Masse des
-
Wenn sich Atome von zwei
oder mehr Elementen in
einem festen Verhältnis
chemisch verbinden, nennt
man die entstandene Sub-
stanz eine Verbindung. Hier
verbinden sich ein Atom des
Elements Kohlenstoff und ein
aus zwei Atomen bestehendes
Molekül des Elements Sauer-
stoff zu einem Molekül Koh-
lendioxid, einer Verbindung.
Kohlendioxids ist ebenso
groß wie die Masse
des Kohlenstoffs und
Sauerstoffs. Dieses Prinzip
nennt man das Gesetz der
Erhaltung der Masse.
oder Zerstörung der Materie
[liegt] außerhalb der Grenze
»… eine neue Schöpfung
chemischer Wirksamkeit.«
John Dalton
ATOME 9
K
ELEKTRON
VERBINDUNG
ERHALTUNG DER MASSE
K
O
H
L
E
E
M
N
O
F
S
M
T
A
T
S
O
F
F
U
A
D
K
T
I
O
O
S
M
M
A
L
E
E
N
Ü
R
E
L
L
K
O
O
H
T
L
O
-
X
F
O
Ü
L
Die Teilchen sind an ihre Nachbarn gebunden.
Sie schwingen, können sich aber nicht frei
bewegen. Festkörper lassen sich kaum kompri-
mieren, haben also ein festes Volumen, doch
ihre Form kann durch Kräfte verändert werden.
Atome oder Moleküle
Die Kräfte zwischen den Teilchen
sind schwach, sodass sie sich leicht
bewegen und ein Behältnis ganz aus-
füllen. Das Volumen wird durch Druck
oder Hitze verändert (siehe S. 56).
SUBLIMATION
RESUBLIMATION (DEPOSITION)
Zustandsänderungen
Stoffe gehen bei einer bestimmten
Kombination von Temperatur und
Druck von einem Zustand in einen
anderen über. Diese physikalischen
Ver änderungen sind reversibel und
die Materie unterliegt dabei keinen
chemischen Veränderungen.
Die Kräfte zwischen
den Teilchen sind
relativ schwach,
sodass sie sich anein-
ander vorbei bewegen
können. Flüssigkeiten
fließen und nehmen die
Form ihrer Behälter an.
Sie haben aber ein festes
Volumen und lassen sich
nicht leicht komprimieren.
FLÜSSIGKEIT
Die Menge an
Energie, die die
Teilchen besitzen,
bestimmt den
Zustand der
Materie.
ZUNEHMENDE ENERGIE
10 AGGREGATZUSTÄNDE
FESTSTOFF
ENERGIE
GAS
GEFRIEREN
SCHMELZEN
KONDENSATION
SIEDEN (VERDAMPFEN)
TEILCHENBEWEGUNGEN,
ZUSTANDSÄNDERUNGEN
Materie erscheint uns zwar statisch, aber die Teilchen sind ständig in
Bewegung. Ihre kinetische Energie oder Bewegungsenergie bestimmt
zusammen mit der Stärke der Bindungen zwischen den Teilchen den
Zustand des Systems: ob es fest, flüssig, gasförmig oder ein Plasma ist.
Führt man den Teilchen Wärmeenergie zu, bewegen sie sich schneller –
manchmal schnell genug, um die Bindungen zu überwinden. Wenn
man einen Festkörper erhitzt, wird er daher irgendwann schmelzen,
und eine Flüssigkeit wird zum Gas. Führt man einem Gas Energie zu,
können die Elektronen aus den Atomen oder Molekülen herausgelöst
werden, wodurch ein Plasma entsteht – ein vierter Aggregatzustand,
der in Flammen, Blitzen, Polarlichtern und Sternen vorkommt.
+
+
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+
+
+
+
+
PLASMA
Dieser Zustand kann bei sehr
hohen Temperaturen erreicht wer-
den oder indem man ein Gas einem
starken elektrischen Feld aussetzt.
Positiv geladene
Ionen
Freie negativ geladene
Elektronen
AGGREGATZUSTÄNDE 11
REKOMBINATION
IONISATION
KENNZAHLEN FÜR ATOME
Ein Element ist ein Stoff, der nur aus einer einzigen Art von Atom be -
steht. Es kann nicht chemisch in eine einfachere Substanz umgewandelt
werden. Die Atome jedes Elements haben eine charakteristische Anzahl
von Protonen im Kern, und verschiedene Elemente unterscheiden sich
durch die Protonenzahl. So hat ein Wasserstoffatom nur ein Proton
im Kern, Kohlenstoff hat sechs und Kupfer 29. Ein neutrales Atom hat
genauso viele Elektronen in der Schale wie Protonen im Kern, und diese
Anzahl bestimmt die Art der chemischen Bindungen, die das Element
eingeht. Der Kern enthält auch Neutronen, die zur Masse beitragen,
aber nicht zu den chemischen Eigenschaften des Atoms.
ORDNUNGSZAHL
Die Anzahl der Protonen
im Kern
CHEMISCHES SYMBOL
Die Kurzbezeichnung
für das Element Lithium
ATOMMASSE
Die Masse eines Atoms. Die
Massenzahl eines Elements
ist oft keine ganze Zahl. Das
liegt daran, dass Elemente in
mehreren Formen vorkom-
men können, die unterschied-
lich viele Neutronen haben.
Man nennt sie Isotope (siehe
rechts). Die Atommasse von
Lithium ist ein gewichteter
Durchschnitt der Massen
der beiden Isotope.
I
3
Li
LITHIUM
6,941
7Li
-
-
-
I
6Li
-
-
-
12 ORDNUNGSZAHL UND MASSE
Abkürzung
Man bezeichnet die
Elemente mit einem
Symbol aus einem oder
zwei Buchstaben. Jedes
Element wird durch die
Ordnungszahl, die die
Anzahl der Protonen
im Kern angibt, und
die Atommasse, die
die Masse aller Teil-
chen des Atoms angibt,
charakterisiert.
ISOTOPE
Die meisten Lithium-
atome haben drei
Protonen und vier
Neutronen (Lithium-7),
aber etwa fünf Prozent
haben drei Protonen
und drei Neutronen
(Lithium-6).
L
L
7
6
I
I
-
-
T
T
M
M
H
H
U
U
Elektron
-
Kern
Atome mit vielen
Valenzelektronen,
wie z. B. Nichtmetalle,
nehmen bei Reaktio-
nen meist Elektronen
auf, um stabile volle
Schalen zu erreichen.
-
-
-
-
-
-
O
-
-
-
-
STABILE
KONFIGURATION
Atome mit einer voll
besetzten Valenz-
schale, wie z. B. die
Edelgase, reagieren
chemisch nicht.
-
-
-N
-
-
-
U
M
-
-
-
A
ELEKTRONENSCHALEN
Die Elektronen, die eine »Wolke« um den Kern bilden, kann man als in
konzentrischen Schalen organisiert denken. Die erste Schale kann nur
zwei Elektronen aufnehmen, die nächste bis zu acht und die dritte 18.
Die Schalen entsprechen Energieniveaus: Elektronen haben in der kern-
nahen Schale die geringste Energie, in der äußersten (Valenz­)Schale
die höchste. Atome sind am stabilsten und damit am wenigsten reaktiv,
wenn ihre Valenzschale voll ist. Um eine volle Valenzschale zu errei-
chen, können Atome bei chemischen Reaktionen Elektronen abgeben
oder aufnehmen. Die Zahl der Valenzelektronen bestimmt, welche Bin-
dungen das Atom eingeht, und damit seine chemischen Eigenschaften.
ATOME, ELEKTRONEN UND CHEMIE 13
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
ELEKTRONEN-
ABGABE
Atome mit wenigen
Elektronen in ihrer
Valenzschale, wie z. B.
Metalle, neigen dazu,
in chemischen Reak-
tionen Elektronen
abzugeben, um Stabi-
lität zu erreichen.
ELEKTRONENAUFNAHME
N
N
E
M
A
E
O
R
F
A
O
T
A
T
O
S
R I
T
F
T
M
U
T
S
M
A
O
LEGENDE
ÜBERWIEGEND NICHTMETALLE
Wasserstoff – ein farbloses Gas
REAKTIVE METALLE
Alkalimetalle – weiche, reaktive Metalle
Erdalkalimetalle – mäßig reaktive
Metalle
ÜBERGANGSELEMENTE
Übergangsmetalle – eine vielfältige
Gruppe, oft mit wertvollen Eigenschaften
Metalloide – besitzen Eigenschaften
zwischen denen von Metallen und Nichtmetallen
Andere Metalle – überwiegend relativ weiche
Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt
Kohlenstoff und andere Nichtmetalle
Halogene – sehr reaktive Nichtmetalle
Edelgase – farblose, unreaktive Gase
SELTENERDMETALLE (SELTENE ERDEN)
Diese reaktiven Metalle heißen auch Lanthanoide
und Actinoide. Einige sind selten oder synthetisch.
Ordnungszahl
Atommasse
PERIODEN
Jede Zeile der Tabelle
wird als Periode bezeich-
net. Die Elemente sind
innerhalb einer Periode
von links nach rechts
nach ihrer Ordnungszahl
geordnet. Die Anzahl der
Elektronen in der äußers-
ten Schale der Atome
nimmt von links nach
rechts zu. Alle Elemente
in einer Periode haben
die gleiche Anzahl von
Elektronenschalen.
1
1
2
3
4
5
6
7
1 H
1,008
3 Li
6,941
WASSERSTOFF
2
LITHIUM
11Na
22,990
NATRIUM
19 K
39,098
KALIUM
37Rb
85,468
RUBIDIUM
55Cs
132,91
CÄSIUM
87Fr
(223)
FRANCIUM
4 Be
9,0122
BERYLLIUM
12Mg
24,305
20Ca
40,078
KALZIUM
38Sr
87,62
BARIUM
STRONTIUM
56Ba
137,33
88Ra
(226)
RADIUM
Diese metallischen Elemente, darunter einige
radioaktive und synthetische, führt man meist
separat am unteren Ende des Periodensystems
auf, da sie an ihrem richtigen Platz die Breite
der Tabelle enorm vergrößern würden.
LANTHANOIDE UND ACTINOIDE
Jede Spalte der Tabelle wird als
Gruppe bezeichnet. Von oben nach
unten nimmt die Ordnungszahl
der Elemente zu. Die Atome aller
Elemente in einer Gruppe haben die
gleiche Anzahl von Elektronen in
ihrer äußersten Schale (siehe S. 13)
und haben daher ähnliche chemische
Eigenschaften.
MAGNESIUM
3
21Sc
44,956
39 Y
88,906
SCANDIUM
4
22Ti
47,867
TITAN
YTTRIUM
40Zr
91,224
57–71
ZIRCONIUM
72Hf
178,49
HAFNIUM
89–103
104Rf
(267)
RUTHERFORDIUM
57La
138,91
5
23 V
50,942
NIOB
VANADIUM
41Nb
92,906
73Ta
180,95
TANTAL
105Db
(268)
DUBNIUM
LANTHAN
89Ac
(227)
58Ce
140,12
CER
ACTINIUM
90Th
232,04
THORIUM
6
24Cr
51,996
CHROM
42Mo
95,96
MOLYBDÄN
74W
183,84
WOLFRAM
106Sg
(269)
59Pr
140,91
7
25Mn
54,938
MANGAN
43Tc
(98)
TECHNETIUM
75Re
186,21
RHENIUM
SEABORGIUM
107Bh
(270)
BOHRIUM
PRASEODYM
91Pa
231,04
60Nd
144,24
NEODYM
PROTACTINIUM
92 U
238,03
URAN
14 DAS PERIODENSYSTEM
GRUPPEN
SYSTEMATIK DER ELEMENTE
Chemiker erkannten im 19. Jahrhundert, dass verschiedene Elemente
oft ähnliche Eigenschaften haben: So sind einige metallisch oder nicht-
metallisch, reaktiv oder weniger reaktiv und viele bilden ähnliche Ver-
bindungen. Nach diesen Merkmalen teilt man die Elemente in Gruppen
ein. Sortiert man sie zudem nach der Ordnungszahl, wiederholen sich
ähnliche Eigenschaften in bestimmten Abständen – sie sind periodisch
ähnlich wie musikalische Noten in aufeinanderfolgenden Oktaven. Um
etwa 1870 stellte der russische Chemiker Dmitri Mendelejew ein von
ihm entwickeltes Periodensystem der Elemente vor.
13
5 B
10,81
BOR
8
26 Fe
55,845
EISEN
44Ru
101,07
76Os
190,23
OSMIUM
108Hs
(277)
HASSIUM
61Pm
(145)
93Np
(237)
NEPTUNIUM
PROMETHIUM
RUTHENIUM
9
27Co
58,933
KOBALT
45Rh
102,91
RHODIUM
77 Ir
192,22
IRIDIUM
109Mt
(278)
MEITNERIUM
62Sm
150,36
SAMARIUM
94Pu
(244)
PLUTONIUM
10
28Ni
58,693
NICKEL
46Pd
106,42
78Pt
195,08
PLATIN
110Ds
(281)
63Eu
151,96
DARMSTADTIUM
PALLADIUM
11
29Cu
63,546
KUPFER
47Ag
107,87
SILBER
79Au
196,97
GOLD
111Rg
(282)
EUROPIUM
95Am
(243)
AMERICIUM
RÖNTGENIUM
64Gd
157,25
CURIUM
12
30Zn
65,38
ZINK
48Cd