Eigenschaften von Hauptgruppen- und Übergangselementen
Das Periodensystem teilt die chemischen Elemente in Hauptgruppen und Übergangselemente ein, basierend auf ihrer Elektronenkonfiguration und ihren chemischen Eigenschaften. Diese Eigenschaften geben Aufschluss darüber, wie die Elemente reagieren und welche Anwendungen sie finden.
Hauptgruppen (Gruppen 1-2 und 13-18)
Die Hauptgruppen enthalten Elemente, deren Valenzelektronen sich in den s- oder p-Orbitalen befinden. Diese Elektronen sind entscheidend für chemische Reaktionen.
Gruppe 1: Alkalimetalle
- Elemente: Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cäsium (Cs), Francium (Fr).
- Eigenschaften:
- Sehr reaktionsfreudig, insbesondere mit Wasser.
- Weiche Metalle, niedrige Dichte.
- Bilden Alkalilösungen (z. B. NaOH).
- Anwendung: Natrium in Straßenlampen, Lithium in Batterien.
Gruppe 2: Erdalkalimetalle
- Elemente: Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Barium (Ba), Radium (Ra).
- Eigenschaften:
- Weniger reaktiv als Alkalimetalle.
- Bilden Erdalkalilösungen (z. B. Ca(OH)₂).
- Höhere Schmelzpunkte als Gruppe 1.
- Anwendung: Calcium in Baustoffen (z. B. Kalk), Magnesium in Leichtbauwerkstoffen.
Gruppe 13: Borgruppe
- Elemente: Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In), Thallium (Tl).
- Eigenschaften:
- Bilden sowohl kovalente als auch ionische Verbindungen.
- Bor ist ein Halbmetall, die anderen sind Metalle.
- Anwendung: Aluminium in Leichtbau und Verpackungen, Bor in Glas und Keramik.
Gruppe 14: Kohlenstoffgruppe
- Elemente: Kohlenstoff (C), Silicium (Si), Germanium (Ge), Zinn (Sn), Blei (Pb).
- Eigenschaften:
- Große Variabilität: C ist Nichtmetall, Si und Ge sind Halbmetalle, Sn und Pb sind Metalle.
- Vielfältige Bindungsmöglichkeiten, insbesondere bei Kohlenstoff.
- Anwendung: Kohlenstoff in organischen Verbindungen, Silicium in Halbleitern.
Gruppe 15: Stickstoffgruppe
- Elemente: Stickstoff (N), Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb), Bismut (Bi).
- Eigenschaften:
- Wechsel zwischen oxidierenden und reduzierenden Eigenschaften.
- Stickstoff ist gasförmig, die anderen sind Feststoffe.
- Anwendung: Stickstoff in Düngemitteln, Phosphor in Streichhölzern.
Gruppe 16: Chalkogene
- Elemente: Sauerstoff (O), Schwefel (S), Selen (Se), Tellur (Te), Polonium (Po).
- Eigenschaften:
- Hohe Reaktivität, insbesondere Sauerstoff.
- Schwefel und Sauerstoff bilden viele anorganische Verbindungen.
- Anwendung: Sauerstoff in der Medizin, Schwefel in Reifen und Düngemitteln.
Gruppe 17: Halogene
- Elemente: Fluor (F), Chlor (Cl), Brom (Br), Iod (I), Astat (At).
- Eigenschaften:
- Sehr reaktive Nichtmetalle.
- Bilden Salze (z. B. NaCl).
- Anwendung: Chlor in Desinfektionsmitteln, Fluor in Zahnpasta.
Gruppe 18: Edelgase
- Elemente: Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn).
- Eigenschaften:
- Chemisch inert (reaktionsträge).
- Gasförmig bei Raumtemperatur.
- Anwendung: Helium in Ballons, Neon in Leuchtreklame.
Übergangselemente (Gruppen 3-12)
Die Übergangselemente sind Metalle, die d-Orbitale besetzen. Diese Elemente zeichnen sich durch variable Oxidationsstufen und einzigartige chemische Eigenschaften aus.
Gemeinsame Eigenschaften
- Hohe Schmelz- und Siedepunkte.
- Gute elektrische und thermische Leiter.
- Bilden häufig farbige Verbindungen (z. B. Chromate, Permanganate).
- Katalytische Aktivität (z. B. Platin, Nickel).
Beispiele für wichtige Übergangselemente
- Eisen (Fe):
- Hauptbestandteil von Stahl.
- Wichtige biologische Funktion im Hämoglobin.
- Kupfer (Cu):
- Gute Leitfähigkeit, Anwendungen in Elektronik.
- Chrom (Cr):
- Korrosionsbeständigkeit, Verwendung in Legierungen.
- Platin (Pt):
- Edelmetall, verwendet in Katalysatoren und Schmuck.
Vergleich von Hauptgruppen- und Übergangselementen
| Eigenschaft | Hauptgruppen | Übergangselemente |
|---|---|---|
| Elektronenkonfiguration | Valenzelektronen in s-/p-Orbitalen | Valenzelektronen in d-Orbitalen |
| Reaktivität | Variabel | Oft moderat bis gering |
| Leitfähigkeit | Variabel (z. B. Nichtmetalle) | Hoch |
| Häufigkeit von Oxidationsstufen | Meist eine oder zwei Stufen | Vielfach variabel |