Nach dem Kern-Hülle-Modell besteht ein Atom aus einem winzigen Kern und einer Hülle. Im Kern liegen zwei Sorten Teilchen. Die Hülle ist der Raum um den Kern, in dem sich Elektronen aufhalten.

Plus und Minus ziehen sich an, gleiche Ladungen stoßen sich ab. Darum hält der positive Kern die negativen Elektronen fest. Ein Atom hat gleich viele Protonen und Elektronen. Die Ladungen heben sich auf, und das Atom ist nach außen neutral.

Fast die ganze Masse eines Atoms steckt im Kern, denn Elektronen sind sehr leicht. Der Kern ist aber winzig: Ein Atom hat einen Durchmesser von etwa 0,0000001 mm, der Kern ist etwa 100 000-mal kleiner. Wäre der Kern so groß wie ein Kirschkern (1 cm), hätte das Atom etwa 1 km Durchmesser. Das Atom besteht also fast nur aus leerem Raum.

Woher weiß man das? Ernest Rutherford und seine Mitarbeiter beschossen 1909 bis 1911 eine hauchdünne Goldfolie mit Alphateilchen. Das sind winzige, schnelle, positiv geladene Teilchen aus einem radioaktiven Stoff. Um die Folie stand ein Leuchtschirm, der aufblitzt, wo ein Teilchen auftrifft.

Wären Atome massive Kugeln, wie Dalton dachte, kämen kaum Teilchen durch. Das Ergebnis war anders:

So entstand das Kern-Hülle-Modell. Es ist ein Modell, also eine Vorstellung, die zu den Messungen passt.

Alle Atome eines Elements haben gleich viele Protonen. Diese Zahl heißt Ordnungszahl und steht beim Symbol des Elements im Periodensystem. Ein anderes Element hat eine andere Ordnungszahl.

Die Elektronen der Hülle sind in Schalen angeordnet, die von innen nach außen gezählt werden: 1., 2., 3. Schale und so weiter. Die Schalen heißen auch K, L, M. Auf jede Schale passt nur eine bestimmte Zahl von Elektronen. Du füllst von innen nach außen:

• 1. Schale: höchstens 2 Elektronen
• 2. Schale: höchstens 8 Elektronen
• 3. Schale: bei den ersten 20 Elementen höchstens 8 Elektronen

Das gilt für die ersten 20 Elemente. Bei schwereren Elementen wird es später komplizierter.

Beispiele für die Elektronen je Schale: Lithium (3 Elektronen) hat 2 und 1, Sauerstoff (8 Elektronen) hat 2 und 6, Natrium (11) hat 2, 8 und 1, Chlor (17) hat 2, 8 und 7.

Die Elektronen auf der äußersten Schale heißen Valenzelektronen. Sie bestimmen, wie ein Element reagiert. Natrium hat 1 Valenzelektron, Sauerstoff hat 6, Chlor hat 7.

Das Periodensystem der Elemente ordnet alle Elemente nach steigender Ordnungszahl. Dmitri Mendelejew schuf 1869 eine erste Ordnung, die Elemente mit ähnlichen Eigenschaften untereinander stellte. Er ließ Lücken für noch unbekannte Elemente. Später wurden sie gefunden.

Die Zeilen heißen Perioden, die Spalten Gruppen. Es gibt 7 Perioden. Die Ordnung folgt dem Atombau:

• Die Nummer der Periode ist die Zahl der Schalen, die Elektronen tragen. Natrium (2, 8, 1) hat 3 Schalen und steht in Periode 3.
• Die Nummer der Hauptgruppe ist die Zahl der Valenzelektronen. Natrium hat 1 Valenzelektron und steht in Gruppe I.
• Elemente einer Gruppe haben ähnliche Eigenschaften, weil sie dieselbe Zahl Valenzelektronen haben.

Die Hauptgruppen heißen I bis VIII. Viele Tabellen zählen alle Spalten von 1 bis 18 durch. Dann sind die Hauptgruppen 1, 2 und 13 bis 18. Dazwischen liegen die Nebengruppen (3 bis 12), für die die einfache Regel nicht gilt. Sie sind hier nicht dein Thema.

Bekannte Gruppen: Gruppe I (ohne Wasserstoff) sind die Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium), Gruppe VII die Halogene (Fluor, Chlor, Brom, Iod) und Gruppe VIII die Edelgase (Helium, Neon, Argon). Edelgase reagieren kaum. Helium hat nur 2 Valenzelektronen, die anderen Edelgase 8. Metalle stehen links und in der Mitte, Nichtmetalle rechts oben.

Die Lewis-Schreibweise zeigt nur die Valenzelektronen. Du schreibst das Elementsymbol und machst um das Symbol herum für jedes Valenzelektron einen Punkt, an die Seiten oben, rechts, unten und links. Zuerst bekommt jede Seite einen einzelnen Punkt. Ab dem fünften Elektron werden Paare gebildet. Zwei Punkte nebeneinander sind ein Elektronenpaar.

Elemente derselben Gruppe haben dieselbe Lewis-Schreibweise, nur das Symbol ist ein anderes (Helium ausgenommen, es hat nur 2 Punkte).