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Zur vierten Hauptgruppe gehören die Elemente Kohlenstoff, Silicium, Germanium, Zinn und Blei.

Der Metallcharakter der Elemente nimmt mit steigender Ordnungszahl zu. Kohlenstoff ist ein typisches Nichtmetall, Germanium ein typisches Halbmetall, Blei ein typisches Metall.
Kohlenstoff besitzt von allen Elementen die ausgeprägteste Tendenz zur Bildung von Ketten und Ringen und bildet zahlreiche Verbindungen mit C-C - oder C-Element-Mehrfachbindungen. Daraus resultiert eine Vielzahl von Verbindungen, die die Grundlage für das Leben auf der Erde bilden und Thema der organischen Chemie sind.

Kohlenstoff als Element der IV. Hauptgruppe bildet fast ausschließlich polare Atombindungen zu anderen Partnern aus. Dabei entsteht eine Vielzahl von Molekülverbindungen, angefangen von den Kohlenwasserstoffen über die ungeheure Vielfalt der anderen organischen Verbindungen bis hin zu den anorganischen Kohlenstoffoxiden. Kohlenstoffverbindungen spielen eine wichtige Rolle in der Natur (z. B. Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße als Grundbausteine des Lebens), in der Umweltchemie (z. B. das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid), im Alltag (z. B. organische Säuren als Konservierungsmittel) und in der Technik (z. B. Erdölprodukte oder Werkstoffe).

Vor nicht allzu langer Zeit kannte man nur zwei Zustandformen (Modifikationen) des Kohlenstoffs – Grafit und Diamant. Diese beiden Stoffe sind sehr gut untersucht, ihr Bau ist bekannt und die Palette der Verwendungsmöglichkeiten ausgereizt.

Der elementare Kohlenstoff wurde für Wissenschaftler erst wieder am Ende des letzten Jahrtausends richtig interessant, als neue Strukturen des Kohlenstoffs gefunden und hergestellt werden konnten. Dazu gehören die kugelförmigen Fullerene und kleine zylinderförmige Kohlenstoffmoleküle mit einem Durchmesser von nur einem Nanometer. Insbesondere die Nanotubes könnten sehr stabile Carbonfasern liefern oder als Speicher für Wasserstoffmoleküle dienen und auf diese Weise bei der Umsetzung wichtiger Schlüsseltechnologien eine Rolle spielen.

Zur vierten Hauptgruppe gehören die Elemente Kohlenstoff, Silicium, Germanium, Zinn und Blei.
Der Metallcharakter der Elemente nimmt mit steigender Ordnungszahl zu. Kohlenstoff ist ein typisches Nichtmetall, Germanium ein typisches Halbmetall, Blei ein typisches Metall.
Kohlenstoff besitzt von allen Elementen die ausgeprägteste Tendenz zur Bildung von Ketten und Ringen und bildet zahlreiche Verbindungen mit C-C - oder C-Element-Mehrfachbindungen. Daraus resultiert eine Vielzahl von Verbindungen, die die Grundlage für das Leben auf der Erde bilden und Thema der organischen Chemie sind.

Feststoffe können sehr unterschiedliche Eigenschaften haben, was sich auf die Bindungsverhältnisse zurückführen lässt. Abhängig von der Art der chemischen Bindung im Kristall gibt es unterschiedliche Arten von Strukturen. Bei Metallen kommen beispielsweise andere Strukturtypen vor als bei Ionenverbindungen oder bei Molekülverbindungen. Doch auch innerhalb einer Bindungsklasse, beispielsweise bei den Ionenverbindungen, gibt es verschiedene Gittertypen, d. h. die Ionen sind auf unterschiedliche Weise im Kristall angeordnet.

Vor nicht allzu langer Zeit kannte man nur zwei Zustandformen (Modifikationen) des Kohlenstoffs – Grafit und Diamant. Diese beiden Stoffe sind sehr gut untersucht, ihr Bau ist bekannt und die Palette der Verwendungsmöglichkeiten ausgereizt. Der elementare Kohlenstoff wurde für Wissenschaftler erst wieder am Ende des letzten Jahrtausends richtig interessant, als neue Strukturen des Kohlenstoffs gefunden und hergestellt werden konnten. Dazu gehören die kugelförmigen Fullerene und kleine zylinderförmige Kohlenstoffmoleküle mit einem Durchmesser von nur einem Nanometer. Insbesondere die Nanotubes könnten sehr stabile Carbonfasern liefern oder als Speicher für Wasserstoffmoleküle dienen und auf diese Weise bei der Umsetzung wichtiger Schlüsseltechnologien eine Rolle spielen.

Kohlenstoff als Element der IV. Hauptgruppe bildet fast ausschließlich polare Atombindungen zu anderen Partnern aus. Dabei entsteht eine Vielzahl von Molekülverbindungen, angefangen von den Kohlenwasserstoffen über die ungeheure Vielfalt der anderen organischen Verbindungen bis hin zu den anorganischen Kohlenstoffoxiden. Kohlenstoffverbindungen spielen eine wichtige Rolle in der Natur (z. B. Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße als Grundbausteine des Lebens), in der Umweltchemie (z. B. das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid), im Alltag (z. B. organische Säuren als Konservierungsmittel) und in der Technik (z. B. Erdölprodukte oder Werkstoffe).