115 Suchergebnisse

Mit Beginn seines Auftretens in der Natur strebte der Mensch nach einer Verbesserung seiner Lebensbedingungen und nutzte dabei von Beginn an unbewusst chemische Prozesse. Begonnen hat diese Entwicklung mit der Entdeckung des Feuers durch Umwandlung von mechanischer Arbeit in Wärme. Die Beherrschung des Feuers erlaubte die Gewinnung von Metallen sowie keramischen Baumaterialien und trug somit wesentlich zur Sesshaftwerdung der Menschen bei.

Natürlich vorkommende Stoffe wurden schon in frühester Zeit als Arzneistoffe, Farbpigmente, Kosmetika oder wie das Papyrus in Ägypten als Schreibunterlage genutzt. Durch Beeinflussung natürlicher, freiwillig ablaufender Reaktionen gelang den Menschen im Altertum die Herstellung von Wein, Bier oder Essig. Auch natürliche Farbstoffe wurden schon vor Beginn der Zeitrechnung durch „chemische Handwerker“ aufgrund ihrer praktischen Erfahrungen gewonnen.

Die Frage nach dem wissenschaftlichen Hintergrund der Prozesse und dem Aufbau der Stoffe stellten sich griechische und chinesische Naturphilosophen erst kurz vor der Zeitenwende und legten damit den Grundstein für die Herausbildung der Alchemie als Vorläufer der Chemie im Mittelalter.

Gallium ist ein bei 30 °C schmelzendes Halbmetall der 3. Hauptgruppe. Chemisch zeigt es große Ähnlichkeit zum Aluminium, mit dem es in der Natur vergesellschaftet vorkommt. Gallium weist einen fast 2400 K betragenden Flüssigkeitsbereich auf. Es löst sich wie Al sowohl in verdünnten Säuren als auch in verdünnten Laugen. Aus [Ga(OH)₄]- Lösungen wird das Element elektrolytisch gewonnen und z. B. zu A(III)B(V)-Halbleitern (GaAs, GaP) verarbeitet.

Germanium kommt in der Natur in Form von Sulfiden vor, wird aber hauptsächlich als Nebenprodukt der Zinkgewinnung aus dem dort anfallendem GeO₂ durch Reduktion mit Wasserstoff gewonnen. Es ist ein grauweißes, sprödes, reaktionsträges Element der 4. Hauptgruppe. Es weist Halbleitereigenschaften auf. Verbindungen leiten sich von der Oxidationsstufe IV ab. Für die Herstellung von Transistoren, optischen Geräten (Ge ist durchlässig für Infrarotes Licht) wird Germanium technisch genutzt.

Das Universum besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Alle anderen Elemente entstehen im Laufe der Entwicklung von Sternen unter Einfluß von hohen Temperaturen und unter Freisetzung großer Mengen Energie.

Actinium ist ein radioaktives Schwermetall der 3. Nebengruppe. Alle Isotope sind radioaktiv. Das langlebigste Nuklid ²²⁷Ac hat eine Halbwertszeit von 21,8 Jahren. Gewonnen werden kann Actinium aus Kernabbränden oder durch Bestrahlung von ²²⁶Ra mit Neutronen, wobei das entstehende ²²⁷Ra unter ß-Strahlung in ²²⁷Ac zerfällt. Das silberweiße Metall lässt sich in Mengen von über 10 Gramm, z. B. durch Reduktion von AcF mit Kalium herstellen. Chemisch ähnelt das Actinium dem Lanthan und bildet Verbindungen mit der Oxidationszahl III.

Americium ist ein reaktionsfähiges, silbrig glänzendes, dehnbares Schwermetall. Es ist das 6. Element der Actinoide. Das Metall löst sich leicht in Säuren und bildet überwiegend Verbindungen mit der Oxidationsstufe III. Aber auch rotgelbe Am^{4 +}- Ionen, die in wässriger Lösung nicht beständig sind, und gelbe AmO₂ ⁺- Ionen sind bekannt. Americium wird in Kilogramm-Mengen bei Kernreaktionen aus ²⁴¹Pu gebildet. Einige Verbindungen dienen Spezialzwecken in der Technik und der Medizin.

Antimon bildet neben einer instabilen schwarzen Modifikation eine stabilere graue metallische Modifikation. Diese ist silberweiß, glänzend und spröde. Das wichtigste Mineral ist der Grauspießglanz, Sb₂S₃. Reines Antimon wird durch Reduktion von SbCl₃ mit Wasserstoff gewonnen. Das Element bildet Verbindungen überwiegend mit den Oxidationsstufen +III und +V. Antimon ist ein wichtiges Legierungs- (Letternmetall, Schrot) und Lagermetall. Wichtige Halbleiter enthalten Antimon, z. B. AlSb und InSb.

Arsen (5. Hauptgruppe) tritt in mehreren Modifikationen auf. Das beständige graue Arsen ist spröde und metallisch glänzend. Gelbes Arsen zeigt nichtmetallische Eigenschaften. Die Verbindungen leiten sich von den Oxidationsstufen III und V ab, aber auch Arsenide (z. B. Na₃As) sind bekannt. Meist wird Arsen aus den bei den Verhüttungsprozessen anfallenden As2O3 durch Reduktion mit Kohle gewonnen. Arsenverbindungen sind giftig. Das Element wird als Legierungsbestandteil, für die Herstellung von Halbleitern und einige Verbindungen werden in begrenztem Umfang bei der Schädlingsbekämpfung eingesetzt.

Astat ist ein radioaktives Element der 7. Hauptgruppe, dessen Eigenschaften noch nicht vollständig bekannt sind. Das langlebigste Isotop hat eine Halbwertszeit von 8,3 Stunden. Es ist sublimierbar und bildet At₂-Moleküle. Verbindungen sind mit den Oxidationszahlen -I (Astatide, At), +I (AtO) und +V (AtO₃ ) bekannt. Astat kann in Mikrogrammmengen durch Beschuss von Bismut mit α-Teilchen gewonnen werden. Verwendet werden Astat-Verbindungen in der Nuklearmedizin.

Barium ist ein silberweiß glänzendes reaktives, weiches Leichtmetall der 2. Hauptgruppe (Erdalkalimetalle), das an der Luft mit grüner Flammenfärbung zum Oxid, BaO und zum Nitrid, Ba₃N₂, verbrennt. Bariumsulfat und -carbonat sind die wichtigsten Ausgangsverbindungen für die Herstellung des Metalles und seiner Verbindungen. Durch aluminothermische Reduktion des Oxides kann Barium gewonnen werden. Lösliche Bariumverbindungen sind giftig. Metallisches Barium wird in der Technik selten (Gettermetall), einige Verbindungen wie BaSO₄ (Anstrichfarbe, Füllmittel für Papier) und BaCO₃ (Keramiken, Gläser) werden häufig verwendet.

Berkelium ist das 8. Element der Actinoide. Es ist ein duktiles, silberweißes, reaktives Schwermetall, das in seinen Verbindungen überwiegend in den Oxidationsstufen III und IV vorkommt. Durch Umsetzung von BkF₄ mit Lithium kann das Metall gewonnen werden. Bei der mehrmonatigen Bestrahlung von einigen hundert Gramm ²⁴²Pu mit Neutronen bilden sich nur 0,5 g Berkelium. Die beigefarbenen Bk(IV)-Ionen sind in Wasser stabil.

Bismut ist ein silberweiß, mit rötlichem Schimmer glänzendes, sprödes Halbmetall der 5. Hauptgruppe. Die wichtigste Oxidationsstufe ist die Stufe +III (z. B. Bi₂O₃, BiCl₃). Weniger häufig tritt Bismut mit den Stufen +V (NaBiO₃) oder -III (BiH₃) auf. Durch Reduktion von Bi₂O₃ mit Kohlenstoff kann das Metall gewonnen werden. Bei Raumtemperatur ist es an der Luft beständig. Beim Erwärmen reagiert es z. B. mit Sauerstoff, den Halogenen und Schwefel.
Niedrig schmelzende Legierungen für Schmelzsicherungen enthalten neben Bismut auch Sn, Pb und Cd. Bismutpharmaka, z. B. als Darmantiseptika haben nur noch geringe Bedeutung.

Blei ist ein weiches, blaugraues Schwermetall der 4. Hauptgruppe. Seine Verbindungen leiten sich von den Oxidationszahlen +II (z. B. PbO, PbI₂) und +IV (z. B. PbO₂, (NH₄)₂[PbCl₆] ab. An der Luft bildet das Metall eine vor weiteren Angriffen schützende Oxidschicht. Bei Temperaturerhöhung steigt die Reaktivität deutlich an. Das Metall wird aus Bleiglanz, PbS, meist nach dem Röstreduktionsverfahren gewonnen. Wegen der Toxizität von Bleiverbindungen werden Bleirohre als Trinkwasserleitungen nicht mehr verwendet. Als Kabelummantelung, als Legierungsmetall (Letternmetall mit Sb und Sn; Lagermetall mit geringen Mengen von Ca, Na, Li) und zur Herstellung von Bleiakkumulatoren wird Blei technisch genutzt.

Bohrium wurde 1981 von einer Arbeitsgruppe unter Armbruster und Münzenberg in Darmstadt hergestellt. Beim Beschuss einer ²⁰⁹Bi- Folie mit ⁵⁴Cr-Kernen wurden 6 Atome des neuen Elementes nachgewiesen. Genauere Kenntnisse über das Element Bohrium, einem Homologen des Rheniums (7. Nebengruppe) liegen noch nicht vor.

Bor existiert bei Normalbedingungen in verschiedenen Modifikationen. Es weist überwiegend nichtmetallische Eigenschaften auf und ist bei niedrigen Temperaturen reaktionsträge. Bor bildet überwiegend kovalente Verbindungen. -Ionen sind in wässriger Lösung nicht existent. Vom Bor leiten sich in Verbindung mit Kohlenstoff und Stickstoff sehr widerstandsfähige Werkstoffe ab.

Brom, ein Element der 7. Hauptgruppe, ist eine braunrote, reaktive Flüssigkeit. Es wird aus den in den Salzlagerstätten und im Meerwasser enthaltenen Bromid-Ionen durch Oxidation mit Chlor gewonnen. Die Verbindungen des Broms enthalten das Element hauptsächlich in den Oxidationsstufen -I, und V. Es dient überwiegend zur Herstellung bromhaltiger organischer Zwischen- und Endprodukte, wie Methylbromid, Narkosemittel und Flammschutzmittel. AgBr ist als lichtempfindliche Verbindung für die Fotoindustrie von Bedeutung.

Cadmium ist ein weiches, silberweißes Schwermetall der 2. Nebengruppe. Das Metall löst sich in Säuren unter Bildung von Cd-Ionen. Cadmium und seine Verbindungen sind giftig. Metallisches Cadmium ist ein Nebenprodukt der Gewinnung von Zink, da beide Elemente in Form der Sulfide und Carbonate gemeinsam in der Natur vorkommen. Es sind trockene (Reduktion von CdO mit Koks) und nasse (Elektrolytische Abscheidung) Verfahren bekannt. Das Metall wird u. a. zur Herstellung korrosionsbeständiger Überzüge und zur Herstellung von Batterien genutzt.

Caesium ist ein goldgelb glänzendes, bei 29°C schmelzendes, reaktives Alkalimetall (1. Hauptgruppe). Es ist ein seltenes Leichtmetall, das als Begleiter der leichteren Alkalimetalle in geringer Konzentration vorkommt. Durch Reduktion von Cs₂Cr₂O mit Zirkon kann es gewonnen werden. Es findet u. a. Verwendung in Fotozellen. Bei Kernprozessen bildet sich u. a. das für den Menschen gefährliche Isotop Cs (Halbwertszeit 30,1 Jahre), das von verschiedenen Pflanzen (z. B. Pilzen) angereichert wird.

Californium ist ein künstliches, radioaktives, silberweißes Schwermetall der Gruppe der Actinoide. Das 9. Element dieser Gruppe kann in Milligramm - Mengen (²⁴²Cf) durch Reduktion des Oxides, Cf₂O₃, mit Lanthan hergestellt werden. Es liegt in seinen Verbindungen meist in der Oxidationsstufe III, selten in den in wässrigen Lösungen nicht beständigen Stufen II oder IV vor. Es kann in der Nuklearmedizin eingesetzt werden.

Cerium ist das 1. Element der Reihe der Lanthanoide und damit das erste 4f-Element. Es ist das häufigste Element dieser Gruppe. Entsprechend seiner Valenzelektronenkonfiguration 4f¹ 5d¹ 6s² kann es neben Ce(III)-Verbindungen auch solche mit der Oxidationszahl IV bilden, wobei allerdings infolge der festeren Bindung des 4f-Elektrons die Oxidationsstufe III bevorzugt ausgebildet wird. Das dehnbare Schwermetall reagiert mit Sauerstoff und mit den Halogenen oberhalb 200°C. Wichtigster Rohstoff ist der Monazitsand. Nach Abtrennung der anderen Seltenerdmetalle wird CeF₃ abgeschieden, aus dem durch Reduktion mit Calcium das Metall gewonnen wird. Cer-Mischmetall (50% Ce, 50% Fe) wird zu Zündsteinen verarbeitet. Ce(IV)-Verbindungn werden als Oxidationsmittel in der Organischen Chemie verwendet.

Chrom ist ein silberglänzendes zähes Schwermetall der 6. Nebengruppe. Es bildet zahlreiche farbige Verbindungen, hauptsächlich mit den Oxidationsstufen II, himmelblaue [Cr(H₂O)₆]^{2 +} - Ionen, III, violette [Cr(H₂O)₆]^{3 +} - Ionen, und VI, gelbe CrO₄ ^{2 -} - Ionen. Chrom ist ein wichtiger Legierungsbestandteil für nichtrostende, hitzebeständige Stähle. Beim Verchromen wird das Element elektrochemisch abgeschieden. Chrom(VI)-Verbindungen sind toxisch.

Cobalt ist ein dem Eisen und dem Nickel ähnliches Schwermetall, das zu den Elementen der 8. Nebengruppe gehört. Es ist ein erst bei höheren Temperaturen reaktives, glänzendes, hartes Metall, das in seinen Verbindungen überwiegend in den Oxidationsstufen II und III vorliegt. Das Metall, das aus Co₃O₄ durch Reduktion mit Aluminium gewonnen werden kann, dient zur Herstellung korrosionsbeständiger Legierungen und Schneidwerkzeuge. Cobalt ist ein für den Menschen essenzielles Spurenelement. Es ist im Vitamin B 12 enthalten.