Warum drei Ebenen?

An Periodensystemen mangelt es wahrlich nicht, auch gibt es schon genügend Periodensysteme, bei denen die Elemente mit einem Bild vorgestellt werden.

Dieses Periodensystem, entwickelt von den Ausbildern für Chemielehrkräfte am Seminar Rottweil Matthias Kremer und Ulrich Bee, ist in seiner Art neu. Es werden pro Element drei Ebenen gleichzeitig untereinander dargestellt (nicht etwa auf Vorder- und Rückseite in getrennten Ansichten).

Am Beispiel des Elements Sauerstoff wird schnell klar, wie das funktioniert:

  • die Atomart, vertreten durch das Symbol: „O“
  • die Teilchenebene, vertreten durch die Formel „O2“ oder „O3
  • die Stoffebene, vertreten durch ein Bild, ergänzt mit der Bezeichnung auf Stoffebene „Sauerstoff“ oder „Ozon“

Was das Periodensystem so einmalig macht, ist die Teilchenebene, die sonst nicht berücksichtigt wird.

Es gibt, z. B. bei Sauerstoff, nur eine Atomart (abgesehen von Isotopen, das ist eine eigene Baustelle), aber es gibt zwei verschiedene Modifikationen, die uns als zwei verschiedene Stoffe auf Stoffebene begegnen. Die Bezeichnungen Sauerstoff und Ozon auf Stoffebene machen klar, wie sehr Sauerstoff als O2-Molekül auf Stoffebene den Alleinvertretungsanspruch für das Element Sauerstoff bei vielen anderen Periodensystemen inne hat. Meist wird nur Sauerstoff in Form einer Druckgasflasche abgebildet, Ozon fällt unter den Tisch.

Wenn es aber zwei unterschiedliche Stoffe, aufgebaut aus den gleichen Atomarten gibt, dann muss es auf Teilchenebene dafür einen Grund geben: O2 und O3.

Ideal für den Anfangsunterricht

Diese klare Trennung der drei Ebenen ist einmalig, die Unterscheidung dieser Ebenen ist ein hohes Ziel des Chemieunterrichts (Neudeutsch eine „Kompetenz“) und muss mühsam im Anfangsunterricht gelernt werden. Was könnte besser helfen, als ein Periodensystem, das diese Trennung ständig vor Augen hält.

Die Informationen, die das Periodensystem zur Verfügung stellt, werden den einzelnen Ebenen zugeordnet, dazu zählt auch ein Farbcode:

Die Atommasse bzw. die Ordnungszahl ist eine Eigenschaft, die die Atomart kennzeichnet.

Die Formel, die auf der Teilchenebene angegeben ist, besteht z. B. bei den Metallen wieder „nur“ aus dem Atomsymbol, der Farbcode informiert aber darüber, dass hier nicht ein einzelnes Atom, sondern Atome in einem Atomgitter vorliegen.

Die Stoffebene nutzt wiederum den Farbcode, um die Einteilung zwischen Nichtmetall, Halbmetall und Metallen zu verdeutlichen.

Das Beispiel Zinn macht deutlich, dass man der Stoff nicht durch die Atomart zum Metall (Weißes Zinn) oder zum Halbmetall (Graues Zinn) wird, sondern durch die Verknüpfung der Atome auf Teilchenebene.

Gleichzeitig kann man den Übergang vom Metall zum Nichtmetall innerhalb der Periode gut erkennen. Dieser Übergang findet schon innerhalb von Zinn statt (nähere Informationen hierzu bitte klicken).

Einsatz im weiteren Chemieunterricht

Die sogenannte Standardversion enthält darüber hinaus zu jeder Ebene zwei Größenangaben, die zum Teil ungewohnt sind, aber zahlreiche Möglichkeiten zu eigenständigem auch forschendem Lernen geben: Trends vermuten und überprüfen, Betrachten von energetischen oder strukturellen Zusammenhängen, Rechnungen usw. Besonders hilfreich sind die Angaben auf der Teilchenebene: durchschnittlicher Atomabstand (unten) und Atomisierungsenergie (oben), interessant z. B. auch bei den Edelgasen.

Wo ist das PSE3 erhältlich?

Beide Varianten dieses Periodensystems stehen kostenlos auf der Seite des Schulbuchverlags Klett zum Selbstausdrucken zur Verfügung:

PDF-Version PSE3

Unter dem Stichwort Begleitmaterialien findet man eine Excel-Tabelle mit physikalischen Daten zum Periodensystem.

Beim Klett-Verlag ist eine Version auf wasserabweisendem Karton käuflich erwerbbar.

Eine ausführliche Seite zum PSE3 stellt der Autor Matthias Kremer zur Verfügung, dort kann man auch Artikel der Autoren über dieses besondere Periodensystem aus der MNU-Zeitschrift herunterladen:

www.pse3.de

Der Autor bietet das PSE3 auch als Wandtafel auf hochwertiger Aluminiumverbundplatte oder auf flexibler Kunststoffplane in fast jeder gewünschten Größe an.

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