Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Schon immer hat man versucht, die bekannten Elemente zu ordnen.

Erster Versuch:
Ordnen der Elemente nach Atommassen

Keine erkennbare Ordnung vorhanden.

Zweiter Versuch:
Elemente bilden aufgrund von bestimmten Ähnlichkeiten Elementgruppen

Bekannt sind z. B. Döbereiners "Triaden".

Lernziele:
Die Schüler sollen

Vorgehen:
Es werden zunächst vier exemplarische Elementreihen vorgestellt, ihre Eigenschaften werden untersucht. Möglichst viele Experimente.

Reihe 1: Alkalimetalle Li, Na, K

Experimente	Gemeinsame Eigenschaften	Abstufung (->: stärker als)
Schneiden der Stoffe	Elemente sind weich, Metallischer Glanz, Laufen rasch an (Oxidation)	K -> Li
Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit	Leiten alle
Reaktion mit Wasser (Indikator)	Alle Elemente reagieren, Lösung färbt Lackmus blau	K -> Li
Brennbarkeit	Alle Elemente brennen leicht	K -> Li
Flammenfärbung	Alle Elemente zeigen bunte Flammenfärbungen
Oxide und Wasser	Alle Oxide bilden Laugen	K -> Li
Chloride oder Nitrate	Alle Salze sind farblos und gut löslich
Flammenfärbung der Salze	Wie bei den Metallen

Merke:
Die vorgestellten Elemente sind allesamt Metalle mit übereinstimmenden Eigenschaften.
Man nennt sie Alkalimetalle, weil ihre Lösungen alkalisch reagieren.
Die Metalle kommen in fast allen bekannten Salzen und Gesteinen der Erde vor.
Sie finden sich in großen Mengen im Meerwasser gelöst.
Man braucht die Metalle als Reduktionsmittel, Feuerwerkzusätze, ....

Reihe 2: Halogene Cl, Br, I

Experimente	Gemeinsame Eigenschaften	Abstufung
Vorstellen der Elemente	Bei Zimmertemperatur Abstufung aller Aggregatzustände	Cl (gasförmig) -> Br (flüssig) -> I (fest)
Elemente im Dampfzustand	Die Farben werden intensiver	Cl -> Br -> I
Einwirkung auf Blütenfarbstoffe	Wirken entfärbend	Cl -> Br -> I
Reaktion mit Wasser (Indikator)	Alle Elemente reagieren, Lösung färbt Lackmus rot	Cl -> Br -> I
Alkalimetallsalze	Alle farblos, leicht löslich
Mitteilung: Molekülform	Elemente treten alle als E2 auf
Diskussion: Giftigkeit der Elemente	Alle Elemente sind giftig	Cl -> Br -> I

Merke:
Die vorgestellten Elemente sind allesamt Nichtmetalle mit übereinstimmenden Eigenschaften.
Man nennt sie Halogene, weil sie gebunden in den wichtigsten Salzen vorkommen ("Salzbildner").
Sie kommen vor in fast allen Salzen der Erde, gelöst im Meer.
Man braucht sie als Oxidationsmittel, Salze sind technisch wichtig, ....

Reihe 3: Erdalkalimetalle Mg, Ca, Sr, Ba

Experimente	Gemeinsame Eigenschaften	Abstufung
Schneiden der Elemente	Elemente sind weich bis hart, Metallischer Glanz, Laufen rasch an (Oxidation)	Ba -> Mg
Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit	Leiten alle
Reaktion mit Wasser (Indikator)	Nicht alle Elemente reagieren, Lösung färbt Lackmus blau	Ba -> Mg
Brennbarkeit	Alle Elemente brennen leicht	Ba -> Mg
Flammenfärbung	Alle Elemente zeigen typische Flammenfärbungen	Ba -> Mg
Oxide und Wasser	Alle Oxide bilden Laugen
Chloride und Nitrate	Alle Salze sind farblos und gut löslich
Flammenfärbung der Salze	Wie bei den Metallen

Merke:
Die vorgestellten Elemente sind allesamt Metalle mit übereinstimmenden Eigenschaften.
Man nennt sie Erdalkalimetalle, weil sie gebunden in den wichtigsten Erde bildenden Salzen vorkommen. (Erde ist ein alter Ausdruck für in Gesteinen enthaltene Oxide.)
Sie kommen vor in fast allen Salzen der Erde, gelöst im Meer. Verwendung in Baustoffen, Feuerwerk, als Reduktionsmittel, ....

Reihe 4: Edelgase He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

Experimente	Gemeinsame Eigenschaften	Abstufung
Aggregatzustand	Elemente sind gasförmig
Brennprobe	Nicht brennbar
Mitteilung: Kommen nur atomar vor

Merke:
Die vorgestellten Elemente sind allesamt Gase mit übereinstimmenden Eigenschaften. Man nennt sie Edelgase, weil sie sich (normalerweise) mit anderen Elementen verbinden.
Sie kommen in Spuren (auch als radioaktives Element) in der Luft vor.
Verwendung in Leuchtstoffröhren, Autolampen, als Schutzgase, ....

Stimmt die Ordnung nach Gruppen?

Ja. Denn wir können die Eigenschaften von Elementen, die wir nicht kennen, voraussagen.

Übungsbeispiel: Aus den bislang bekannten Eigenschaften der Halogene werden die Eigenschaften des Fluors "vorausgesagt".

Dritter und letzter Versuch:
Was ist die Ursache für diese Ordnung?

Berücksichtigung der Einsicht, dass die Hauptgruppen-Elemente Achterreihen bilden (Ausnahme 1. Reihe); die Anordnung in den Reihen entspricht auch ihren maximalen Wertigkeiten.

Das klärt der genauere Einblick in den Aufbau der Atome der Elemente, also der Einblick in den Aufbau der Elektronenschalen.

Literatur:
1 R. Blume, W. Kunze, H. Obst, E. Rossa, H. Schönemann, R. Meloefski:
Chemie für Gymnasien D 2; Cornelsen Verlag, Berlin 1994, ISBN 3-464-03401-1.

2 R. Blume, W. Kunze, H. Obst, E. Rossa, H. Schönemann, R. Meloefski:
Chemie für Gymnasien D 2; Lehrerband, Cornelsen Verlag, Berlin 1994, ISBN 3-464-03409-7.