# Referenzsammlung: Periodensystem verstehen

Stand: 8. September 2026. Zweck: Vorbereitung der ersten drei Lerndokumente für einen Anfänger in der Chemievorlesung.

## Einstieg

[Offline-Bildgalerie öffnen](galerie.html)

Gespeichert sind acht Quellenseiten und fünf unveränderte Referenzbilder. Die HTML-Quellenseiten sind Abrufkopien, keine vollständig offline gespiegelten Websites; ihre externen Schriften, Skripte und weiteren Bilder sind nicht mitgespeichert. Die Galerie verwendet ausschließlich die fünf lokal vorhandenen Bilder.

Die Auswahl ist eine kompakte fachliche Arbeitsgrundlage, keine systematische Literaturübersicht zur Wirksamkeit von Lehrmethoden. Der didaktische Ablauf unten ist unser Gestaltungsvorschlag. Das Vorlesungsskript liegt noch nicht vor; die spätere Detailtiefe muss gegebenenfalls daran angepasst werden.

## Quellen und vorgesehener Einsatz

### Q1: OpenStax – Atombau und Schreibweise

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/2-3-atomic-structure-and-symbolism) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-2-3-atomic-structure-and-symbolism.html)
- Definition von Element, Ordnungszahl, Ion und Isotop; Grundlage für Dokument 1–2.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q2: OpenStax – Das Periodensystem

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/2-5-the-periodic-table) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-2-5-the-periodic-table.html)
- Gruppen und Perioden sowie Leseschlüssel der Elementfelder; Dokument 1.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q3: OpenStax – Bohrs Modell

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/6-2-the-bohr-model) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-6-2-the-bohr-model.html)
- Historischer Zugang zu diskreten Energien; Modellgrenzen ausdrücklich mitlernen.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q4: OpenStax – Quantenmodell

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/6-3-development-of-quantum-theory) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-6-3-development-of-quantum-theory.html)
- Orbitale und räumliche Wahrscheinlichkeitsverteilungen; Ergänzung zu Dokument 2–3.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q5: OpenStax – Elektronenkonfigurationen

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/6-4-electronic-structure-of-atoms-electron-configurations) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-6-4-electronic-structure-of-atoms-electron-configurations.html)
- Verbindung von Besetzung und Tabellenposition; Dokument 2.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q6: OpenStax – Periodische Trends

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/6-5-periodic-variations-in-element-properties) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-6-5-periodic-variations-in-element-properties.html)
- Erklärungen zu Abschirmung, Atomgröße und Ionisierungsenergie; Dokument 3.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q7: OpenStax – Lizenz und Vorwort

- [Original](https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/preface) · [lokale Abrufkopie](quellen/openstax-preface.html)
- Nachweis der am Abrufdatum geltenden Nutzungshinweise.
- Anbieter: OpenStax / Rice University, *Chemistry 2e*.

### Q8: IUPAC – offizielle Periodensystemseite

- [Original](https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/) · [lokale Abrufkopie](quellen/iupac-periodensystem.html)
- Kontrollquelle für offizielle Symbole und Gruppennummerierung.
- Die Seite ist als Recherchebeleg gespeichert. Keine offene Lizenz für eine Übernahme ihres Layouts festgestellt; keine IUPAC-Grafik in unsere Lernmaterialien eingebaut.
- Exakte Atommassen werden vor einer späteren Datentabelle zusätzlich anhand der dann ausgewählten offiziellen Ausgabe geprüft. Ein aktuelles Abrufdatum macht ältere Grafiken nicht zu aktuellen Datensätzen.

## Bildauswahl und Prüfung

Alle fünf Dateien wurden geöffnet und visuell gesichtet. Exakte Bild-URLs, ursprüngliche Bildunterschriften, Alternativtexte, Lizenz, Abrufdatum und SHA-256 stehen in [bilder-manifest.json](bilder-manifest.json).

| Datei / Abbildung | Entscheidung für unsere Darstellung |
|---|---|
| [2.26: Periodensystem](bilder/02-26-periodensystem.jpg) | Geeignet als Übersicht. Im Einstieg weniger Zahlen und keine gleichzeitige Farbcodierung für mehrere Eigenschaften. Aggregatzustände benötigen Temperatur- und Druckangabe. |
| [6.20: räumliche Verteilungen](bilder/06-20-radiale-verteilung.jpg) | Nur als fachliche Vertiefungsreferenz. Die unten gezeigten Kurven sind als radiale Wahrscheinlichkeitsverteilungen zu erläutern; die unspezifische Achsenbeschriftung „probability density“ nicht unverändert übernehmen. Farben dürfen nicht als Elektronenschalen aus festem Material gelesen werden. |
| [6.27: Aufbauübersicht](bilder/06-27-valenzelektronen.jpg) | Gut für den Zusammenhang zwischen Tabellenblöcken und Unterschalen. Keine ausnahmslose Tabelle tatsächlicher Grundzustandskonfigurationen: insbesondere Cr und Cu nicht mechanisch aus den Kästchen ableiten. Zunächst nur Hauptgruppenausschnitte verwenden. |
| [6.30: Radien](bilder/06-30-kovalente-radien.jpg) | Gut als Vergleichsidee. Die Bildunterschrift und Darstellung allein reichen nicht als belastbare einheitliche Datengrundlage für sämtliche gezeigten Elemente. Vor Zahlenübernahme Radiuskonvention und Quelle klären; zunächst F–Cl als begrenztes Beispiel. |
| [6.33: Ionisierungsenergie](bilder/06-33-ionisierungsenergie.jpg) | Gut, weil Trendabweichungen sichtbar sind. Für Anfänger die zweite Periode separat zeigen. Werte später aus einer numerischen Quelle übernehmen, nicht Pixelhöhen ablesen. |

## Nutzung und Namensnennung

Für die gespeicherten OpenStax-Inhalte gilt laut [abgerufenem Vorwort](quellen/openstax-preface.html) CC BY-NC-SA 4.0. Ausgewählt wurden Lehrgrafiken ohne gesonderten Drittanbieter-Credit in ihrer Bildunterschrift.

Namensnennung für unveränderte Bilder: **Copyright Rice University, OpenStax, Chemistry 2e, jeweilige Abbildungsnummer, CC BY-NC-SA 4.0**, ergänzt um Original-Link. Bei Anpassungen Änderungen und Übersetzung kennzeichnen; Lizenzbedingungen für abgeleitete Inhalte beachten.

Lizenztext: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Die gespeicherten Originalbilder sind noch nicht übersetzt oder durch imagegen verändert. Eigene exakte Lehrgrafiken werden in SVG konstruiert. Künstlerische Illustrationen können später ergänzen, sollen aber keine Zahlen, Elektronenbesetzungen oder wissenschaftlichen Diagramme festlegen.

## Fachliche Leitplanken für Dokument 1–3

- Elementidentität folgt aus der Protonenzahl. Neutronenzahl und Elektronenzahl dürfen damit nicht verwechselt werden. Atommasse im Periodensystem ist nicht einfach die Massenzahl eines einzelnen Atoms. Grundlage: Q1.
- Gruppen sind senkrecht, Perioden waagerecht. Hauptgruppenähnlichkeit schrittweise über die äußere Besetzung erklären; Wasserstoff und Helium ausdrücklich einordnen. Grundlage: Q2, Q5.
- Schalenbilder zeigen Besetzung, keine fotografierte Atomstruktur oder klassische Flugbahn. Kern und Elektronenhülle sind in Lernskizzen nicht maßstäblich. Grundlage: Q1, Q3–Q4.
- Abschirmung ist keine undurchsichtige Wand. Sie beschreibt im vereinfachten Bild den Einfluss anderer Elektronen auf die wirksame Kernanziehung. Grundlage: Q6.
- Nach rechts innerhalb einer Hauptgruppenperiode bleibt die äußere Hauptschale gleich, während die Kernladung zunimmt. Nach unten ändern sich zugleich Schale, Abstand und Abschirmung. Nicht pauschal behaupten, die effektive Kernladung sinke nach unten. Grundlage: Q5–Q6.
- Allgemeine Trends sind keine lückenlosen Gesetze. Die Ausnahmen Be–B und N–O werden später über Unterschalen und Elektronenpaarung erklärt. Keine universelle „Reaktivitätsskala“ aus einem Pfeil ableiten. Grundlage: Q6.
- Atome wollen keine volle Schale. Reaktionen hängen von der Energiebilanz des ganzen Vorgangs ab. Die Oktettregel später als begrenzte Vorhersagehilfe einführen, nicht als Ursache oder Absicht.

## Konkreter Entwurf für die ersten drei Dokumente

### 1. Orientierung: Wo steht mein Element?

Lernziel: Ein Elementfeld lesen und waagerechte Nachbarn von Verwandten derselben Gruppe unterscheiden.

Grafiken: vereinfachte Gesamtkarte; vergrößertes Elementfeld; Nachbarschaft von Magnesium mit Na, Al, Be und Ca. Lücken zwischen Gruppen 2 und 13 als Tabellenlayout erklären, keine erfundenen Nachbarn einsetzen.

Übung: Bei vier markierten Elementen Gruppe und Periode nennen. Anschließend begründen, welches mit Magnesium dieselbe Gruppe teilt.

### 2. Elektronen: Warum stehen diese Elemente zusammen?

Lernziel: Kern, innere Elektronen und Valenzelektronen unterscheiden.

Grafiken: Li–Na–K in einer senkrechten Reihe; Na–Mg–Al waagerecht. Besetzungen zunächst als klar beschriftete Schalenlisten, dann als Modellskizze. Die dritte Schale nicht als grundsätzlich auf acht Elektronen begrenzt darstellen. Orbitale als räumliche Zustände kurz einführen; detaillierte Quantenzahlen optional.

Übung: Na (2,8,1) und Mg (2,8,2) vergleichen; zusätzliche Kernladung und zusätzliches Elektron getrennt benennen.

### 3. Kräfte: Warum größer oder kleiner?

Lernziel: Kernanziehung, Abschirmung und typische Entfernung gemeinsam abwägen.

Grafiken: derselbe Vergleich Na–Mg für die Richtung nach rechts, Na–K für die Richtung nach unten; drei getrennte Beschriftungen statt eines unerklärten Trendpfeils. Größenzeichnungen entweder klar schematisch oder mit einheitlich belegtem Radiusmaßstab.

Übung: Vorhersage zur leichteren Entfernung des ersten Elektrons, dann Erklärung und Modellgrenze. Erst danach ein Zahlenvergleich. Als Ausblick eine sichtbare Trendabweichung, ohne die gesamte Orbitaltheorie vorauszusetzen.

## Darstellungsregeln

Ein Bild beantwortet eine Hauptfrage. Nachbarschaftskarten behalten stets die echte Anordnung der Elemente. Farbe plus Wortlabel kennzeichnet Kern, innere und äußere Elektronen. Jede Seite trennt Beobachtung, Erklärung und Modellgrenze. Lösungen sollen zunächst verdeckt sein und vollständige Begründungen enthalten.

Erstes Musterblatt: **Warum hält Magnesium sein erstes Elektron stärker fest als Natrium?** Mit Na–Mg-Vergleich und Na–K-Gegenprobe. Dieses Blatt wird erst nach der Referenzsammlung erstellt; die drei Lerndokumente sind noch nicht ausgearbeitet.

## Nachvollziehbarkeit

- [Bildnachweise](bilder-manifest.json)
- [Quellen-Prüfsummen](quellen-pruefsummen.json)
- [Lokales Katalogskript](katalog_erstellen.py): erzeugt Manifest und Galerie aus vorhandenen Dateien; benötigt Python und BeautifulSoup.

## Alternative Periodensysteme in Dokument 1

Die [Bildquellen mit Prüfsummen](alternative-tabellen-quellen.json) dokumentieren die drei externen Vorlagen. Die Benfey-Reproduktion und IUPAC-Tabelle sind Fremdabbildungen mit eigener Rechtekennzeichnung; die Lizenz der eigenen Lerntexte und SVGs gilt nicht für sie.

- Mendelejew: lesbare eigene SVG-Transkription der deutschen Veröffentlichung 1869; historische Angaben und Fragezeichen unverändert, Faksimile zum Vergleich vorhanden.
- 32-Spalten-Tabelle: eigener Aufbau, 118 eindeutige Elemente, steigende Z in jeder Periode; Sc–Y–Lu–Lr-Variante ausdrücklich bezeichnet. Datengrundlage wie in der Hauptübersicht.
- Benfey: Fassung von 1970 unverändert; historische Symbole, alte Gruppennummerierung und spekulative Fortsetzung werden erläutert.
- Isotopentabelle: offizielle Ausgabe Juni 2019 als vollständiges PNG aus dem lokalen PDF; keine Aktualisierung einzelner Daten innerhalb der historischen Ausgabe. Ergänzt durch eigenes Magnesium-Lesebeispiel mit gerundeten CIAAW-Anteilen.

Grafikgenerator: `../tabellen_grafiken.py`; Integration über `../erstellen.py`. Die Browserprüfung öffnet auch die Informationsboxen und prüft die geladenen Rasterbilder.

## Besetzungs-Explorer für alle 118 Elemente

Die [vollständigen Besetzungsdaten](elektronenbesetzungen.json) werden aus lokal archivierten Quellen erzeugt; [Quellenadressen und Prüfsummen](elektronenbesetzungen-quellen.json) dokumentieren den Stand.

- Z = 1–108: neutrale Atome aus NIST ASD; nicht mit den ebenfalls im Rohabruf enthaltenen Ionen verwechseln. Die NIST-Rumpfabkürzungen, auch [Cd] und [Hg], werden vollständig expandiert.
- Z = 109–118: ausdrücklich berechnete/vorhergesagte Konfigurationen aus den Elementseiten des Los Alamos National Laboratory. Für Ds und Rg werden die LANL-Werte 6d⁸7s² beziehungsweise 6d⁹7s² verwendet; abweichende Tabellenzuordnungen sind im Lerntext erwähnt.
- Kein Ableiten der Konfiguration allein aus der Madelung-Reihenfolge. Die Bildpfeile sind eine didaktische Pauli/Hund-Zähldarstellung und geben nicht den vollständigen Zustand oder Gesamtdrehimpuls schwerer Atome wieder.
- Jedes Element wird im Browser auf die Gesamtzahl seiner Elektronen und höchstens zwei Elektronen pro Orbital geprüft. Tests berücksichtigen alle 118 Auswahlen, leere Unterschalen und echte SVG-Exports von H, Pd, Lr und Og.
- Direkte Einstiege sind möglich, etwa `../02-elektronen.html?element=Mg#besetzungs-explorer`. Die Auswahl bleibt in der URL erhalten. Alle Daten sind im HTML eingebettet; für die Benutzung ist keine Netzwerkverbindung nötig.

Generatoren: `../elektronendaten.py`, `../besetzungs_explorer.py`, `../besetzungs_explorer.js`. Der SVG-Export enthält die tatsächliche Auswahl.

Der Besetzungs-Explorer verwendet jetzt die durchgehende 32-Spalten-Anordnung mit Sc–Y–Lu–Lr in Gruppe 3. Die Schalenanzeigen und der SVG-Export ergänzen Elektronenzahlen um besetzte/insgesamt mögliche Unterschalen und Orbitale. Die möglichen Gesamtzahlen sind n und n² (auch wenn höhere unbesetzte Typen ab g nicht gezeichnet werden); besetzte Orbitale werden aus den tatsächlichen Pfeilbesetzungen des verwendeten Schemas gezählt. Die Browserprüfung gleicht diese Statistiken für alle 118 Auswahlen mit den dargestellten Kästchen ab und prüft die durchgehenden Perioden 6 und 7.


## Berechnetes Wasserstoff-Anregungsbeispiel

`wasserstoff-anregung.json` entsteht lokal durch `wasserstoff_anregung.py`: normierte nichtrelativistische Coulomb-Radialfunktionen (fester Kern), radiale Dipolmatrixelemente für 1s → np mit n = 2–6 und relative quadrierte Matrixelemente bezogen auf 1s → 2p. Die Energieformel verwendet die gerundete Konstante 13,6 eV. Lineare x- und z-Polarisation wählen entsprechend orientierte reelle p-Orbitale; die Gesamtstärke ist wegen der Kugelsymmetrie von 1s gleich.

Normierungsintegrale, Orthogonalität von 1s/2s und ein unabhängiger analytischer Vergleich der Dipolstärken stehen in `wasserstoff-anregung-pruefung.json`. Die Browserbilder werten dieselben Radialfunktionen im x-z-Schnitt aus; keine KI-Bilder. Dargestellt sind mögliche Endorbitale und relative Dipolstärken, keine tatsächlichen Anregungswahrscheinlichkeiten und keine zeitabhängige Simulation. Die Energiezuordnung erfolgt auf 0,01 eV gerundet und ist kein Modell einer realen Linienbreite.

Quellen: [NIST DLMF, Wasserstoff-Coulomblösungen](https://dlmf.nist.gov/18.39#ii), [NIST, Spektrallinien und Übergangsstärken](https://www.nist.gov/pml/atomic-spectroscopy-compendium-basic-ideas-notation-data-and-formulas/atomic-spectroscopy), [MPQ, 1S–2S-Zwei-Photonen-Anregung](https://www.mpq.mpg.de/6512419/1s2stransition).