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Zur dritten Hauptgruppe gehören die Elemente Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Thallium. Während Bor überwiegend nichtmetallische Eigenschaften aufweist, sind Aluminium, Gallium, Indium und Thallium Metalle. Sie werden auch Erdmetalle genannt. Aluminium ist nach Eisen das zweitwichtigste Gebrauchsmetall, sein großer Vorzug gegenüber Eisen und Stahl ist sein geringes Gewicht.

Das bekannteste Element der 5. Hauptgruppe ist der Stickstoff. Er ist mit 78 Vol.-% Hauptbestandteil der Luft. Neben Stickstoff gehören die Elemente Phosphor, Arsen, Antimon, und Bismut zur 5. Hauptgruppe. Stickstoff und Phosphor sind Nichtmetalle, Arsen und Antimon Halbmetalle, und Bismut ist ein Metall.
Die Häufigkeiten der Elemente in der Erdkruste liegen ungefähr bei einem Verhältnis von 5 000 (Stickstoff) : 1 500 (Phosphor) : 9 (Arsen) : 0,3 (Bismut).

Die Elemente der 6. Hauptgruppe werden auch als Chalkogene (Erzbildner) bezeichnet; zu ihnen gehören Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur und Polonium. Während Sauerstoff und Schwefel Nichtmetalle sind, erhöht sich der Metallcharakter mit steigender Ordnungszahl. Polonium ist ein radioaktives Metall.
Sauerstoff ist ein wichtiger Bestandteil der Luft.

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.

* 18.12.1856 Cheetham Hill
† 30.08.1940 Cambridge

Joseph John Thompson war ein bedeutender englischer Physiker und leistete wichtige Beiträge zur Entwicklung der Elektrizitätslehre und der Atomphysik. Insbesondere beschäftigte er sich mit der Elektrizitätsleitung durch Gase und erhielt dafür 1906 den Nobelpreis für Physik. Er wies die Existenz von freien Elektronen nach, bestimmte deren spezifische Ladung und entwickelte ein erstes Atommodell.

Thorium, das 1. Element der Reihe der Actinoide, ist ein radioaktives, silberweißes, dehnbares Schwermetall. Es verbrennt im Sauerstoffstrom zu ThO₂. Es löst sich langsam in verdünnten Säuren. Von Wasser wird es nicht angegriffen. Die wichtigste Oxidationsstufe ist IV. Monazitsand enthält bis zu 12 % ThO₂. Aus ihm wird Thorium abgetrennt, in KThF₅ überführt und daraus elektrochemisch abgeschieden. In Hochtemperatur-Reaktoren werden ThO₂ und ThC₂ eingesetzt. Thorium ist ein Legierungsbestandteil für Cu-Ag-Legierungen (elektrische Kontakte).

Thulium, das 12. Element der Gruppe der Lanthanoide, ist ein weiches, silbrig glänzendes, seltenes Schwermetall. Es lässt sich mit dem Messer schneiden. Thulium wird von trockener Luft nicht angegriffen. Es bildet Verbindungen mit der Oxidationsstufe III. Das Metall löst sich in verdünnten Säuren unter Bildung grüner Tm³⁺-Ionen. Es sind auch einige Tm(II)-Verbindungen bekannt. Durch Metallothermie (TmF₃ / Ca) lässt sich das Metall herstellen, das gegenwärtig nur geringe technische Bedeutung hat (z. B. ¹⁷⁰Tm als γ-Strahler zur Werkstoffprüfung).

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“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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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 – 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.