Ordnungszahl und Kernladungszahl

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie! Es ist schön, dass ihr mich weiter auf meiner Reise durch das Periodensystem der Elemente begleitet. Das ist bereits der 13. Teil. In diesem Teil geht es um Ordnungszahlen und Kernladungszahlen. Einen kleinen Teil des Periodensystems habe ich bereits oben abgebildet. Um vielleicht etwas warm zu werden, sollten wir die Namen der chemischen Elemente üben. Wasserstoff, Helium, Lithium, Beryllium, Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Neon, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Phosphor, Schwefel, Chlor, Argon. Welche chemischen Elemente kommen danach? Calcium. "Das stimmt nicht, das stimmt nicht". Oh, danke für den Hinweis liebe Elemente! Natürlich kommt nach dem Argon das chemische Element Kalium und dann erst Calcium. Aber unser kleines Periodensystem, die ersten Elemente, habe ich nun angeordnet. Wir haben bereits in den ersten Videos gelernt, dass das Hauptanliegen von Mendelejew und Meyer darin bestand, eine gewisse Ordnung in das Durcheinander der bekannten chemischen Elemente zu bringen. In den modernen Fassungen eines Periodensystems besitzt jedes chemische Element eine sogenannte Ordnungszahl. Mit diesen Ordnungszahlen wollen wir uns hier im 1. Teil des Videos beschäftigen. Wir beginnen mit dem chemischen Element Wasserstoff. Wasserstoff hat die Ordnungszahl 1. Als nächstes nehmen wir das chemische Element Helium. Helium hat die Ordnungszahl 2. Danach folgt Lithium. Lithium hat die Ordnungszahl 3. Als nächstes nehmen wir Beryllium. Beryllium hat die Ordnungszahl 4. Dann kommt das chemische Element Bor. Bor hat die Ordnungszahl 5. Es folgt das chemische Element Kohlenstoff. Kohlenstoff hat die Ordnungszahl 6. Das heißt, man muss nur richtig zählen können. Wir wollen jetzt dieses Zählen einmal üben, ich zeige euch das Element und ihr nennt mir dazu die Ordnungszahl. Das chemische Element Sauerstoff. Wir zählen 1,2,3,4,5,6,7, die Ordnungszahl des Elements Sauerstoff ist 8. Wir nehmen das chemische Element Natrium. Wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, die Ordnungszahl des chemischen Elements Natrium ist 11. Als nächstes nehmen wir das chemische Element Phosphor, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, die Ordnungszahl des chemischen Elements Phosphor ist 15. Wir nehmen das chemische Element Kalium, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18, die Ordnungszahl des chemischen Elements Kalium ist 19. Wir nehmen das chemische Element Stickstoff, wir zählen 1,2,3,4,5,6, die Ordnungszahl des chemischen Elements Stickstoff ist 7. Wir nehmen das chemische Element Neon, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9, die Ordnungszahl des chemischen Elements Neon ist 10. Wir wollen nun einmal versuchen, die Ordnungszahl eines Elements mit seinen elektronischen Eigenschaften in Verbindung zu setzen. Wir nehmen das chemische Element Aluminium. Links habe ich die Perioden von 1 bis 4 bezeichnet. Im Video 10 haben wir gelernt, dass die Zahl der Perioden gleich der Zahl der besetzten Schalen ist. Periode 1, dort stehen 2 Elemente. Deswegen besitzt Aluminium auf der unteren Schale 2 Elektronen. Periode 2, dort haben wir 8 chemische Elemente von Lithium bis Neon. Daher besitzt ein Aluminiumatom auf der 2. Schale 8 Elektronen. 3. Schale, hier haben wir Natrium, Magnesium und schließlich Aluminium. Wir zählen also in der 3. Schale 3 Elektronen für ein Atom des Elementes Aluminium. Zählen wir einmal zusammen. Ein Aluminiumatom hat auf der untersten Schale 2 Elektronen. Auf der Schale darüber hat es 8 Elektronen. Und schließlich auf der Schale darüber, der 3. Schale, finden wir noch einmal 3 Elektronen. Das sollte uns nicht schwerfallen, zu summieren. 2+8+3=13. Ein Aluminiumatom hat 13 Elektronen. Welche Ordnungszahl hat das chemische Element Aluminium? Wir haben ja schon geübt, wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Aha, das chemische Element Aluminium hat die Ordnungszahl 13, und das ist schon wirklich eine Erkenntnis, also gilt für ein chemisches Element: Ordnungszahl=Elektronenzahl. Ein Atom besitzt nicht nur eine Elektronenhülle, auf der sich Elektronen bewegen, es hat auch einen Atomkern. Den habe ich hier mit roter Farbe eingezeichnet. Und da man auf dem klitzekleinen Bild wenig sieht, werde ich ihn etwas vergrößern, ich denke das reicht. Der Kern eines Atoms besitzt 2 Teilchensorten, uns interessiert vor allem die 1. Sorte, die Protonen, das sind positiv geladene Teilchen. Davon hat ein Atom genau so viel, wie es Elektronen hat, denn ein Atom hat keine elektrische Ladung nach außen. Außerdem sind noch Neutronen vorhanden, die sollen uns heute aber nicht interessieren. Damit haben wir eine weitere wichtige Erkenntnis gewonnen, sie lautet: Ordnungszahl=Protonenzahl in dem Atom eines chemischen Elementes. Die Protonen sind die Teilchen, die die Ladung des Kerns ausmachen, deswegen sagt man häufig anstelle von Protonenzahl Kernladungszahl. Und die letzte Gleichung solltet ihr euch unbedingt merken, Ordnungszahl=Kernladungszahl in dem Atom eines chemischen Elementes. Zum besseren Merken kann man die Ordnungszahl auch mit OZ und die Kernladungszahl mit KZ abkürzen. Ganz wichtig zu merken ist, dass die Ordnungszahl genau das chemische Element bestimmt. Und jedes chemische Element hat genau nur eine einzige Ordnungszahl und natürlich auch Kernladungszahl. Das heißt, wir können hier aus der Mathematik den Äquivalenzdoppelpfeil verwenden. Ordnungszahl bestimmt chemisches Element und das chemische Element bestimmt eindeutig die Ordnungszahl. Wir merken uns: Die Ordnungszahl bestimmt das chemische Element. Und nun wollen wir etwas üben. Wir gehen so vor, ich nenne euch die Ordnungszahl und ihr nennt mir das chemische Element. 2. Wir zählen ganz normal. Richtig. Das chemische Element Helium. 9, wir zählen wieder 1,2,3,4,5,6,7,8, richtig, das chemische Element Fluor. Und weiter, 16. Wir zählen wieder 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, richtig, das chemische Element Schwefel. 12, wir zählen wieder, 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11, richtig, das chemische Element Magnesium. Wir machen weiter, 20. Wir zählen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19, richtig, das chemische Element Calcium. Eine ganz wichtige Sache muss ich euch allerdings sagen. So wie wir die Ordnungszahlen und Kernladungszahlen gezählt haben, kann man nur verfahren, wenn man die ersten 20 Elemente benutzt. Bei meinem Periodensystem, das nur Hauptgruppen enthält, geht es dann so nicht weiter, bei dem Großen natürlich ja. Also bei meinem Periodensystem, was ich noch verwenden werde, nicht einfach nach Calcium weiterzählen, bei Calcium ist Ende. Aber ich denke, wenn ihr von Wasserstoff bis Calcium Bescheid wisst, die Symbole kennt, über die Ordnungszahlen, Kernladungszahlen und Elektronenzahlen Bescheid wisst, dann wisst ihr mehr, als in der Schule von euch jemals gefordert wird. Ich wünsche allen alles Gute und viel Erfolg, tschüss!