Was ist der Grund für die große Lücke in der oberen Mitte des Periodensystems? Hat es mit Elektronenbahnen zu tun?
Diese "Lücke" ist gar keine Lücke!
Im Periodischen System der Elemente sind die bekannten Elemente nach der Anzahl der Protonen in ihrem Atomkern geordnet. (Das ist damit die Atomzahl - im Deutschen auch, nicht so richtig passend "Ordnungszahl" genannt.) Wenn du dir jetzt das Periodische System ankuckst, wirst du feststellen, dass in der Form, die das System jetzt hat, alle 118 Plätze besetzt sind - lückenlos! (Die Atomzahl findest du in jedem Feld links oben)
Nun gibt es aber etwas - und das hat mit den "Elektronenbahnen" zu tun, und das nennt sich "Aufbauprinzip". Das Aufbauprinzip sagt etwas darüber aus, welches Orbital in welcher Elektronenschale das neuhinzugekommene Elektron beim jeweils nächsten Element besetzen wird. Wenn wir also mit dem 1. Element Wasserstoff anfangen, wird das 1s-Orbital mit einem Elektron besetzt, das nächste Element, Helium, hat zwei Elektronen und besetzt auch das 1s-Orbital. Das nun folgende Element, Lithium, besetzt mit seinem dritten Elektron das 2s-Orbital, danach besetzt auch das vierte Element, Beryllium, das 2s-Orbital. Danach besetzen die folgenden sechs Elemente das die drei 2p-Orbitale, dann wieder die nächsten zwei Elemente das 3s-Orbital. Und dann geht es "durcheinander". Eigentlich wäre jetzt nämlich das erste 3d-Orbital an der Reihe, statt dessen aber geht es mit dem 3p-Orbital weiter. Und am Ende geht es eben ganz systematisch "durcheinander", nämlich so:
Das sieht komplizierter aus als es ist, aber dieses "Auffüllschema" bewirkt eben, dass sich bei der traditionellen Darstellung die d-Orbitale zwischen die s- und die p-Orbitale schieben und damit die Lücke bewirken. (Die f-Orbitale werden sogar bei den meisten Darstellungen ganz außen vor gelassen und befinden sich quasi als Fußnote unten drunter.) Das einzige Element, das bei dieser Darstellung tatsächlich eine etwas unsinnige Lücke "hinterlässt", ist das Helium mit der Atomzahl "2". Dieses müsste nämlich eigentlich direkt neben dem Wasserstoff stehen. Weil es aber chemisch viel besser zu Neon und Konsorten passt, wird es i.d.R. eben an den rechten Rand abgeschoben.
Um jetzt noch einmal auf die "Fußnoten" zurückzukommen: Eigentlich müssten diese nämlich auch in den Perioden stehen und nicht unten drunter:
Und weil ich immer was zu meckern hab: Scandium und Yttrium (Nr. 21 und 39) stehen hier m.E. falsch! Sie müssten über Lutetium und Lawrencium (Nr. 71 und 103) stehen.
Tja, und um alles noch einmal verkürzt zusammenzufassen: Die "Lücke" im Periodischen System täuscht. Sie sieht nur in dieser Form des Periodischen Systems wie eine Lücke aus. Wenn man nämlich die einzelnen "Blöcke" des Systems nur ein wenig umschiebt, dann erhält man diese Form, bei der die mit jeder dazu kommenden Elektronenschale neuen Orbitale einfach links an das das schon bestehende System angebaut werden. :
Und hier findet sich denn auch das Helium an seinem richtigen Platz (über dem Beryllium) und Scandium und Yttrium über Lutetium und Lawrencium.