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Titanium ist ein glänzendes, luftbeständiges Leichtmetall das überwiegend Verbindungen mit der Oxidationszahl IV (4. Nebengruppe) bildet. Titanium wird meist aus Ilmenit (FeTiO₃) gewonnen, wobei das als Zwischenprodukt gebildete TiCl4 metallothermisch in das Metall übergeführt wird. Es ist ein wertvoller schlagzäher Werkstoff (Triebwerke) und Legierungsbestandteil (Titanstahl). Titan(IV)-oxid ist ein wichtiges Weißpigment. Verbindungen mit Bor, Kohlenstoff und Stickstoff werden als Hartstoffe verwendet.

Uranium, das bekannteste (3.) Element der Gruppe der Actinoide, ist ein radioaktives, silber-weißes, dehnbares Schwermetall. Es gehört nicht zu den seltenen Elementen. Am häufigsten tritt Uranium in den Oxidationsstufen VI (z. B. Na₂U₂O₇ * 6 H₂O, gelb) und IV (z. B. UO₂, schwarzbraun; UF₄, grün) auf. Auch U(III)-Verbindungen (UF₃, schwarz) sind bekannt. Das Metall überzieht sich an der Luft mit einer braunen Oxidschicht. In verdünnten Mineralsäuren ist es löslich. Uranium-Verbindungen sind toxisch. Die Herstellung des Metalls erfolgt metallothermisch. Für Spaltprozesse ist das Isotop ²³⁵U bedeutsam, das je nach Verwendung des Uraniums z. B. mit Gaszentrifugen (Verwendung des leichtflüchtigen UF₆) angereichert wird.

Vanadium ist ein stahlgraues Schwermetall der 5. Nebengruppe. Neben der häufig in Verbindungen anzutreffenden Oxidationsstufe V tritt das Element auch in niederen Oxidationsstufen z. B. II in [V(H₂O)₆]^{2 +}-Verbindungen (violett) oder III in [V(H₂O)₆]^{3 +}-Verbindungen (grün) auf. Meist wird aus den Vanadiumerzen z. B. Vanadinit, Pb₅(PO₄)₃Cl, Ferrovanadium gewonnen, das zur Stahlveredelung (Vanadinstahl) eingesetzt wird. Vanadiumoxide finden als Katalysatoren z. B. bei der Herstellung von Schwefelsäure Verwendung.

Wasserstoff ist ein gasförmiges Nichtmetall. Es ist das leichteste Element. Es verfügt als Element der 1. Periode nur über ein Elektron in der Hülle. Die meisten Wasserstoffverbindungen sind kovalent. Wasserstoff zeigt Eigenschaften sowohl von den Alkalimetallen als auch von den Halogenen. Es ist brennbar und kann weder der 1. noch der 7. Hauptgruppe zugeordnet werden. Wasserstoff liegt in Form von -Molekülen vor.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Vom Bau der Atome“.

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WISSENSTEST

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Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Periodensystem der Elemente“.

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Wolfram ist ein hartes, glänzendes, hochschmelzendes Metall der 6. Nebengruppe. Das Metall wird auch von oxidierenden Säuren nur langsam angegriffen.Die wichtigsten Verbindungen leiten sich von den Oxidationsstufen +IV und +VI ab. Das Metall wird durch Reduktion von WO₃ mit Wasserstoff gewonnen. Die hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen ermöglicht den Einsatz als Lampenglühdraht oder Heizleiter.

Xenon ist ein reaktionsträges, einatomiges Edelgas (8. Hauptgruppe), von dem erst seit 1962 Verbindungen bekannt sind. Es wird durch fraktionierte Destillation verflüssigter Luft gewonnen. Verwendung findet Xenon überwiegend als Lampenfüllgas, um eine Erhöhung der Temperatur der Glühwendel und damit der Lichtausbeute zu ermöglichen. In den letzten Jahrzehnten wurden Fluoride, Oxidfluoride, Oxide und andere Verbindungen des Xenons synthetisiert.

Ytterbium ist das 13. und damit vorletzte Element der Lanthanoide. Aufgrund seiner Valenzelektronenkonfiguration, [Xe] 4f¹⁴ 6s² kann es neben Yb(III)- auch Yb(II)-Verbindungen (YbO, YbI₂) bilden. Yb^{2 +}-Ionen sind starke Reduktionsmittel und zersetzen Wasser unter Bildung von Wasserstoff. Die farblosen Yb^{3 +}-Ionen sind in wässriger Lösung stabil. Ytterbium ist ein graues, weiches, an der Luft stabiles Schwermetall. Durch metallothermische Reduktion kann es aus Yb₂O₃ und Lanthan gewonnen werden. Eine wesentliche technische Verwendung ist zzt. nicht bekannt.

Yttrium ist ein silberweißes, dehnbares, weitgehend luftbeständiges Metall der 3. Nebengruppe. Verbindungen leiten sich von der Oxidationsstufe +III ab. Das Metall dient als Legierungsmetall, seine Verbindungen werden u. a. in Farbbildröhren und Yttriumkeramiken eingesetzt. Gewonnen werden kann das Metall aus YF₃ durch Reduktion mit Calcium.

Zink ist ein bläulich-weißes, sprödes Element der 2. Nebengruppe. Es überzieht sich an der Luft mit einer fest haftenden Schutzschicht. Es bildet Zink(II)-Verbindungen. Die überwiegend sulfidischen Erze werden geröstet, in Zinksulfat überführt und elektrochemisch zu Zink aufgearbeitet. Drähte und Bleche werden durch Eintauchen in flüssiges Zink mit einer Schutzschicht versehen (Verzinken). Verwendet wird Zink außerdem in zahlreichen Legierungen und Batterietypen. Zink ist in über 200 Enzymen enthalten.

Zinn ist ein Element des Periodensystems. Jedes Element weist aufgrund seines Atombaus bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften auf. Den Atombau und die Eigenschaften findest du im Artikel. Er enthält außerdem das Energieniveauschema und Informationen über die Entdeckung, Herstellung und Verwendung.

Zirconium ist ein graues, in kompakter Form luftbeständiges Schwermetall der 4. Nebengruppe, das in seinen Verbindungen überwiegend in der Oxidationsstufe +IV vorliegt. Fein verteiltes Zirconium entzündet sich spontan an der Luft und verbrennt mit hell strahlender Flamme zu einem Gemisch aus ZrO₂ und Zr₃N₄. Gewonnen wird Zirconium nach dem Kroll-Verfahren aus ZrCl₄ und Magnesium. Eine vollständige Abtrennung des chemisch ähnlichen Hafniums ist aufwendig. Es wird im chemischen Apparatebau eingesetzt. ZrO₂ dient zur Herstellung feuerfester Auskleidungen.

* 19.02.1859 in der Nähe von Uppsala (Schweden)
† 02.10.1927 in Stockholm

Er absolvierte an der Universität von Uppsala ab 1876 sein Studium der Naturwissenschaften. Eingehend beschäftigte er sich mit der Dissoziationstheorie. Ihm gelang die Bestimmung der Neutralisationswärme und die Ableitung der ARRHENIUSschen Gleichung. ARRHENIUS starb im Alter von 68 Jahren.

Die Metallbindung ist eine Art der chemischen Bindung, die durch Anziehungskräfte zwischen Metall-Ionen und freien Elektronen verursacht wird. Die meisten Metalle der Hauptgruppen besitzen nur wenige Außenelektronen. Diese Außenelektronen der Metalle können leicht vom Metall-Atom abgegeben werden, da die Atomkerne auf die Außenelektronen nur geringfügige Anziehungskräfte ausüben. Dadurch entstehen positiv geladene Metall-Ionen und nahezu frei bewegliche Elektronen. Diese frei beweglichen Elektronen ermöglichen die gute elektrische Leitfähigkeit und die hohe Wärmeleitfähigkeit der Metalle.
Um die Bindung von Metallen zu veranschaulichen, gibt es zwei Modelle: das Bändermodell und das Elektronengasmodell.

Beryllium ist ein seltenes silberweißes, unedles Leichtmetall. Die Metallstäube und die Verbindungen sind giftig. Es ist das leichteste Element der Gruppe der Erdalkalimetalle, das in der Technik als wichtiger Legierungsbestandteil eingesetzt wird.
Im Gegensatz zu den schwereren Elementen der II. Hauptgruppe bildet Beryllium keine -Ionen.

Der BORN-HABER-Kreisprozess ist nach den deutschen Forscher MAX BORN und FRITZ HABER benannt worden. Er ist ein Spezialfall des aus der Thermodynamik bekannten Satzes von HESS und dient der Berechnung von experimentell nicht oder nur schwer zugänglichen Energien. Mit dem BORN-HABER-Kreisprozess können beispielsweise Gitterenergien von Salzen oder Elektronenaffinitäten von Elementen auf mathematischem Wege ermittelt werden.

* 11.12.1882 in Breslau
† 05.01.1970 in Göttingen

MAX BORN war ein deutscher Physiker. Er gilt als einer der bedeutendsten Forscher und Wegbereiter der modernen theoretischen Physik. Neben seinen Arbeiten zur Festkörperphysik, insbesondere zur Gittertheorie von Kristallen, befasste er sich mit der Relativitätstheorie und der elektromagnetischen Wellentheorie des Lichtes. 1954 erhielt MAX BORN gemeinsam mit W. W. G. BOTHE den Nobelpreis für Physik für seine Beiträge zur Kristallphysik und die Interpretation der Quantenmechanik.

* 06.08.1881 in Lochfield (Schottland)
† 11.03.1955 in London

Der bekannte schottische Bakteriologe, ALEXANDER FLEMING, wurde am 06. August 1881 in Lochfield Darvel geboren. Nach seiner Lehrzeit in einer Reederei und seiner Militärdienstpflichtzeit studierte er Medizin.

Während des Studiums befasste er sich vor allem mit der Erforschung von Bakterien. Dabei passierte ihm eines Tages das Missgeschick: Eine seiner mühsam steril gehaltenen Bakterienkulturen wurde von den Sporen eines Schimmelpilzes befallen und von diesem mit einem Geflecht und seinen Fruchtkörpern überzogen. Als er diese unbrauchbar gewordene Kultur wegwerfen wollte, machte er die erstaunliche Entdeckung, dass sich überall dort, wo sich der Pilz ausbreitete, keine Bakterien ansiedelten und dort, wo welche vorhanden waren, diese sogar zu Grunde gingen.

Da dieser Stoff ein Stoffwechselprodukt des Pilzes Penicillium notatum war, nannte er ihn Penicillin.

FLEMING wurde 1944 in den Adelsstand erhoben und erhielt ein Jahr später den Nobelpreis für Medizin.

ALEXANDER FLEMING entdeckte 1922 das Lysozym im Nasensekret des Menschen. Als Enzym schützt es das Körperinnere vor Bakterien, indem es ihre Zellwände zerstört. Es bildet eine einfache Immunschranke gegenüber Bakterien, schützt aber leider nicht vor pathogenen Bakterien.

Ozon ist eine dreiatomige Modifikation des Sauerstoffs und chemisch viel reaktiver als der viel häufiger vorkommende Disauerstoff. Ozon besitzt einen charakteristischen Geruch, den man z. B. gut in Copyshops wahrnehmen kann.
Es entsteht u. a. in der oberen Atmosphäre unter Einwirkung von UV-Strahlung aus Sauerstoffmolekülen und bildet die schützende Ozonschicht der Erde. Diese ist für uns wichtig, weil sie biologisch schädliche UV-Strahlung von der Erdoberfläche fernhält.
In Bodennähe ist die Ozonkonzentration dagegen normalerweise gering. Im Sommer verursachen Autoabgase jedoch eine verstärkte Bildung von Ozon, das wesentlichen Anteil am Fotosmog hat. Hier ist es nicht erwünscht, weil es Augen und Schleimhäute reizt und die Atmungsorgane schädigt.

* 129 in Pergamon (Kleinasien)
† 199 in Rom

Galen (Galenos) von Pergamon war ein griechischer Arzt und Philosoph. Neben Hippokrates gilt er als der bedeutendste Arzt der Antike. Sein ganzheitliches System der Medizin war bis ins 17. Jahrhundert hinein vorherrschend. Er nahm anatomische Untersuchungen an Tieren vor und analysierte die Organe und deren Funktionen beim Menschen. Galen veröffentlichte über 400 Schriften zu Medizin, Philosophie und Ethik.

Glas ist einer der ältesten künstlichen Werkstoffe und ist heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Seit mehr als 6000 Jahren sind Gläser in Gebrauch, die Technik der Glasherstellung und das Wissen über die strukturellen Eigenschaften hat sich ständig weiterentwickelt. Gläser haben ein äußerst umfangreiches Anwendungsspektrum. Ob als einfache Glasflasche zur Aufbewahrung von den verschiedensten Getränken, als hochwertiges Fensterglas in der Baubranche oder in optischen Geräten, Glas hat ein breites Anwendungspektrum. Doch die Produktion von Glas, das Sintern, erfordert einen hohen Energieaufwand. Einmal gewonnene Gläser kann man immer wieder einschmelzen. Dies erfordert einen erheblich geringeren Energieaufwand und keinerlei neuen Rohstoffeinsatz.

* 29.12.1800 in New Haven (Connecticut, USA)
† 01.07.1860 in New York City

CHARLES NELSON GOODYEAR war ein amerikanischer Chemiker, Erfinder und Unternehmer. Er entdeckte 1839 die Heißluftvulkanisation von Naturkautschuk, eine chemische Reaktion mit Schwefel. Durch diese Methode entstand ein neuer Stoff, Gummi. 1852 erfand der Chemiker den Hartgummi, der ungefähr 20 % Schwefel enthält. 1898 wurde eine Reifenfirma gegründet, die bis heute seinen Namen trägt, und noch heute sind Goodyear-Reifen weltbekannt.

Bei der Herstellung von Stoffen ist es oft nicht ausreichend, nur die Edukte zusammenzugeben, es ist auch nötig, optimale Bedingungen für den Ablauf der Reaktion zu schaffen. Viele Reaktionen laufen in Lösung besser ab als ohne Lösungsmittel. Die Einstellung des Gleichgewichts wird durch Katalysatoren beschleunigt. Bei der Reaktion fallen dann häufig Produktgemische an, die durch Extraktion oder Adsorption getrennt werden müssen.Lösungsmittel, Katalysatoren, Extraktionsmittel oder Adsorptionsmittel sind Hilfsstoffe, die für viele chemische Prozesse benötigt werden und die theoretisch durch die Reaktion nicht verbraucht werden.