Chemie Das Period en System Der Elemente

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Werner Thums Original CHEMIE-MASTER

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Das Periodensystem der ElementePSE drucken Tabellen Begriffserklrungen Zurck

Rund 100 Elemente daraus besteht die ganze Welt ...Die ganze Welt, alle Stoffe dieser Erde und des Weltalls, ob Gesteine, Metalle, Wasser, Farbstoffe, Luft, der menschliche Krper, ob Sterne, Sonne oder Mond, ausnahmslos alle Stoffe sind aus den im Periodensystem aufgelisteten chemischen Elementen aufgebaut. Das Periodensystem ist also ein Verzeichnis aller chemischen Elemente, gleich ob natrlichen oder knstlichen Ursprungs. Es ist aber keine einfache Aufzhlung von Elementen, es ist mehr, eben ein System. In den Jahren 1868/69 brachten der russische Chemiker Dimitri Iwanowitsch Mendelejew und der deutsche Lothar Meyer unabhngig voneinander die damals bekannten Elemente in eine bestimmte Ordnung. Sie begannen damit, die Elemente aufsteigend nach der Masse ihrer Atome aufzureihen. Aber diese Reihe der Elemente zerlegten sie dann in der Weise, dass Elemente mit hnlichen Eigenschaften in Gruppen untereinander zu stehen kamen. Sie stellten dabei fest, dass die so geordneten Elemente eine sich periodisch wiederholende hnlichkeit von Eigenschaften zeigen. Aus der bloen Aufzhlung der Elemente entstand das Periodensystem der Elemente, kurz PSE genannt. Mendelejew war aufgrund des von ihm aufgestellten Periodensystems in der Lage, die Existenz der damals noch nicht bekannten Elemente

Gallium (Eka-Aluminium) und Germanium (Eka-Silicium) vorherzusagen. Merke:q

q q

q

Die nach ihren Kernladungszahlen (= Ordnungszahlen) geordneten Elemente zeigen eine sich periodisch wiederholende hnlichkeit von Eigenschaften. Die waagrechten Reihen des Periodensystems heien Perioden . Die senkrechten Spalten des Periodensystems heien Gruppen . Es wird zwischen Haupt- und Nebengruppen unterschieden. Elemente einer Gruppe zeigen hnlichkeiten in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften . Aus der Stellung eines Elementes im Periodensystem kann man wichtige Rckschlsse auf seine Eigenschaften ziehen.

Dimitri I. Mendelejew( 1834 - 1907)

Lothar Meyer (1830 - 1895)

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Das Periodensystem der Elemente

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Hauptgruppen

Hauptgruppen

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

(1) (2) _________ _________

Periodensystem der Elemente (PSE)Alkalimetalle 1,0 Erdalkalimetalle

(13) (14) (15) (16) (17) (18) _________ _________ _________ _________ _________ _________

chemie-master.deBorKohlenstoff- Stickstoff- Sauerstoff- Halogene Aluminium- Silicium- Phosphor- SchwefelGruppe Gruppe Gruppe Gruppe Edelgase

Die Zahl ber dem Symbol gibt die Atommasse an (Maeinheit u). Fr schulische Zwecke wurde die Atommasse auf eine Stelle hinter dem Komma gerundet. Die Ordnungszahl (= Kernladungszahl) steht unten links vor dem Symbol.Bedeutung der Farben im Periodensystem Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Edelgase

4,0

1.

1HWasserstoff 6,9 9,0

2HeHelium 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,2

2. 3LiLithium 23,0

4BeBeryllium 24,3

5BNebengruppenBor 27,0

6C28,1

7N31,0

8O32,1

9FFluor 35,5

10NeNeon 40,0

Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff

3. 11Na 12MgNatrium Magnesium 39,1 40,1

III b(3) 45,0

IV b(4) 47,9

Vb(5) 50,9

VI b(6) 52,0

VII b(7) 54,9 (8) 55,9

VIII b(9) 58,9 (10) 58,7

Ib(11) 63,6

II b(12) 65,4

13AlAluminium 69,7

14SiSilicium 72,6

15PPhosphor 74,9

16SSchwefel 79,0

17ClChlor 79,9

18ArArgon 83,8

4. 19KKalium 85,5

20CaCalcium 87,6

21ScScandium 88,9

22TiTitan 91,2

23VVanadium 92,9

24CrChrom 95,9

25MnMangan [98,0]

26FeEisen 101,1

27CoCobalt 102,9

28NiNickel 106,4

29CuKupfer 107,9

30ZnZink 112,4

31GaGallium 114,8

32GeGermanium 118,7

33AsArsen 121,8

34SeSelen 127,6

35BrBrom 126,9

36KrKrypton 131,3

5. 37Rb132,9

38Sr137,357-71

39YYttrium 175,0 Lan71Lu thanoide Lutetium89102

40ZrZirkonium 178,5

41NbNiob 181,0

42Mo183,8

43Tc186,2

44Ru190,2

45Rh192,2

46PdPalladium 195,1

47AgSilber 197,0

48CdCadmium 200,6

49InIndium 204,4

50SnZinn 207,2

51SbAntimon 209,0

52TeTellur [209,0]

53IIod [210,0]

54XeXenon [222,0]

Rubidium Strontium

Molybdn Technetium Ruthenium Rhodium

6. 55CsCaesium [223,0]

56BaBarium [226,0]

72HfHafnium [261,1]

73TaTantal [262,1]

74WWolfram [266,1]

75ReRhenium [259,1]

76OsOsmium [269,1]

77IrIridium [268,1]

78PtPlatin [271,2]

79AuGold [272,2]

80Hg[277]

81Tl

82PbBlei

83BiBismut

84PoPolonium

85AtAstat

86RnRadon

Quecksilber Thallium

[260,1]

7. 87FrFrancium

88RaRadium

105 106 107 104 Acti- 103 Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium noide

Lr

Rf

Db

Sg

Bh 108Hs 109Mt

110

111Element 111

112Element 112

Element Hassium Meitnerium 110

138,9 Lanthanoide

140,1

140,9

144,2

[145,0]

150,4

152,0

157,3

159,0

162,5

164,9

167,3

168,9

173,0

57LaLanthan 227,0

58CeCer 232,0

59PrPraseodym [231,0]

60Nd238,0

61Pm[237,1]

62Sm[244,1]

63Eu[243,1]

64Gd[247,1]

65Tb[247,1]

66Dy[251,1]

67Ho[252,1]

68ErErbium [257,1]

69TmThulium [258,1]

70YbYtterbium [259,1] nach oben _________ wt 2000

Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium

Actinoide

89AcActinium

90ThThorium

91PaProtactinium

92UUran

93Np

94Pu 95Am 96Cm 97BkCurium

98Cf

99Es

100Fm 101Md 102NoFermium Mendelevium Nobelium

Neptunium Plutonium Americium

Berkelium Californium Einsteinium



Elemente suchenGltige ElementnamenNamen auswhlen

Ordnungszahl(Kernladungszahl) Ordnungszahl whlen

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Werner Thums Original CHEMIE-MASTER

fr den SchulgebrauchErweiterte SucheBitte hier auswhlen In dieser Suchliste finden sich veraltete Elementnamen (auch solche aus den Anfangszeiten der Wissenschaft Chemie), abgelehnte Namensvorschlge fr Elemente und Symbole, nicht mehr verwendete Schreibweisen von Elementnamen, veraltete RadionuklidBezeichnungen, wie sie z.B. bei Zerfallsreihen verwendet wurden, lateinisch/griechische sowie englische und franzsische Elementnamen, soweit sie sich von den entsprechenden deutschen unterscheiden.

Das Periodensystem der ElementeGruppen und PeriodenGruppe bzw. Periode auswhlen

Die waagrechten Reihen des Periodensystems heien Perioden . Die senkrechten Spalten des Periodensystems heien Gruppen . Es wird zwischen Hauptund Nebengruppen unterschieden.



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Tabellen zum PeriodensystemBegriff suchen

Chemische Elemente

Name, Symbol, Ordnungszahl, Atommasse, Hauptgruppe, Auenelektronen, EN-Wert, Atomradius (PDF-Dokument) Das Periodensystem als EXCELTabelle (XLS-Dokument)

Das "Periodensystem fr den Schulgebrauch" im EXCEL-Format

Schmelz- und Siedepunkte, Dichte und PDF-Dokument Hufigkeit der chemischen Elemente Wrmeleitfhigkeit Elektronegativitt und Bindungsarten Elektrische Leitfhigkeit Sortierreihenfolge vernderbar. Berechnet Bindungsarten aufgrund der EN-Wert-Differenz. Sortierreihenfolge vernderbar.



Begriffserklrungen

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-Strahlung

-Strahlen bestehen aus Kernen von Helium-Atomen. Sie tragen positive Ladung. Im elektrischen Feld werden Teilchen aufgrund der greren Masse weniger stark und in umgekehrter Richtung als -Teilchen abgelenkt. Die Masse der -Teilchen ist 7300-mal grer als die Masse der -Teilchen (Elektronen). -Strahlen lassen sich bereits durch dnne Papierschichten abschirmen.

aluminothermisch Mit Hilfe des aluminothermischen Verfahrens werden durch Umsetzung mit Aluminium schwer isolierbare Metalle wie Chrom, Mangan, Titan, Vanadium, Niob, Tantal aus den entsprechenden Metalloxiden gewonnen. Die Reaktionsprodukte werden auf diese Art und Weise frei von Kohlenstoff erhalten.

Atommasse

In der Atomphysik wurde der zwlfte Teil der absoluten Masse eines Atoms des KohlenstoffIsotops 12C als neue Maeinheit u (Atommasseneinheit; von engl. 'atomic mass unit') eingefhrt. Festlegung: 1 u = 1/12 mC-12 bzw. mC-12 = 12 u

Gegenber dem Gramm, der sonst in der Chemie blichen Maeinheit, ist die Atommasseneinheit u auerordentlich klein: 1 u = 1,660531 * 10-24 g 1 g = 6,022 * 1023 u Atomradius Der Atomradius gibt bei gleichartigen Atomen die Hlfte der Entfernung an, bis auf die sich die Atomkerne zweier Atome nhern knnen. In dieser Situation halten sich die Anziehungkrfte der Kerne auf die Elektronenhlle des jeweils anderen Atoms einerseits und die Abstoungskrfte der beiden Elektronenhllen andererseits die Waage. q Innerhalb einer Gruppe des Periodensystems nehmen die Atomradien von oben nach unten hin zu, da jeweils eine neue Schale hinzukommt. q Innerhalb einer Periode bleibt die Anzahl der Schalen gleich. Infolge steigender Kernladung erfolgt strkere Anziehung auf die Elektronen, so dass der Atomradius innerhalb einer Periode von links nach rechts abnimmt. Unter Bioziden versteht man Substanzen, die Organismen abtten knnen.

Biozide

Dichte

Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft. Aus der Masse (in Gramm), die ein Wrfel mit einem Volumen von einem Kubikzentimeter (1 cm3) hat, ergibt sich die Dichte des Stoffes.

Elektronegativitt Die Elektronegativitaet (EN) ist ein Ma fr die Anziehung, die ein Atom auf das bindende Elektronenpaar einer Atombindung ausbt. Unterschiedliche EN-Werte sind begrndet in der unterschiedlichen Ladung der Atomkerne, in dem unterschiedlichen Atomradius und der unterschiedlichen Besetzung der Elektronenhlle. Der EN-Wert wird durch eine Zahl ohne Masseinheit angegeben.Aus Grnden der leichteren Verstndlichkeit werden im CHEMIE-MASTERPeriodensystem EN-Werte nach Linus Pauling verwendet.

Erdkrustenhufigkeit

Die Erdkruste ist im Mittel ca. 17 km mchtig (unter den Kontinenten ca. 40 km, unter den Ozeanen ca. 10 km). Chemische Analysen von Gesteinen, Lava, Wasser und von Luftproben aus der oberen Erdkruste (einschlielich der Wasser- und Lufthlle) liefern Durchschnittswerte fr die Hufigkeit des Vorkommens der chemischen Elemente in diesem Bereich. Bezeichnung fr Glser, die ihre Lichtdurchlssigkeit den jeweiligen Lichtverhltnissen anpassen. Bei strkerer Lichteinwirkung verringert sich die Lichtdurchlssigkeit, bei geringerer Einstrahlung vergrert sie sich. Diese Eigenschaft wird durch den Zusatz von Silberhalogeniden im Glas erreicht. Fototrope Glser werden hauptschlich fr Brillenglser verwendet. Die senkrechten Spalten des Periodensystems heien Gruppen. Es wird zwischen Haupt- und Nebengruppen unterschieden. Elemente einer Gruppe zeigen hnlichkeiten in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften. Erluterung

fototrop

Gruppe

Halbwertszeit

Isotope

Isotope sind Nuclide (Atomarten, Kernarten), die die gleiche Kernladungszahl Z (Protonenzahl) besitzen und daher zum gleichen Element gehren. Isotope unterscheiden sich in der Anzahl der Neutronen (und damit auch in ihrer Masse). Jedoch haben alle Isotope eines Elements die gleichen chemischen Eigenschaften. Ihre Atomhllen sind identisch.Vergleiche: Ordnungszahl, Radionuclide

IUPAC

Abkrzung fr International Union of Pure and Applied Chemistry. Diese internationale Chemikerorganisation ist zustndig fr die Erarbeitung von allgemein gltigen Regeln fr die Benennung von chemischen Verbindungen. Im Jahre 1989 hat die IUPAC vorgeschlagen, im Periodensystem nicht mehr nach Haupt- und Nebengruppen zu unterscheiden. Stattdessen werden die einzelnen Gruppen von 1 bis 18 durchnummeriert. Katalysatoren sind Stoffe, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie erhhen. Die Katalysatoren werden dabei nicht verbraucht. Der von den Katalysatoren ausgelste Vorgang wird als Katalyse bezeichnet. Katalysatoren werden in der Industrie hufig eingesetzt. Viele Lebensvorgnge sind an das Vorhandensein von Biokatalysatoren (Enzyme) geknpft.Siehe: Ordnungszahl

Katalysator

Kernladungszahl LewisSchreibweise Modifikation

Erluterung Erluterung

Ordnungszahl

Jedes Atom besteht aus Protonen und Neutronen (im Kern) sowie Elektronen (in der Hlle). Die Anzahl der negativ geladenen Elektronen in der Hlle ist gleich der Anzahl der positiv geladenen Protonen im Kern. Atome sind also nach auen hin neutral. Das wichtigste Merkmal eines Atoms ist seine Kernladungszahl (Z). Kernladungszahl Z = Ordnungszahl = Anzahl der Protonen = Anzahl der Elektronen im neutralen Atom Protonen und Neutronen bilden die Kernbausteine, die Nukleonen. Die Nukleonenzahl A ergibt sich als Summe von Protonenzahl (= Kernladungszahl Z) und Neutronenzahl N. Die Neutronenzahl N kann man ermitteln, indem man die Differenz zwischen Nukleonenzahl A und der Kernladungszahl Z bildet: N = A - Z. Die Nukleonenzahl A entspricht dem Zahlenwert der gerundeten Atommasse.

Oxidationsstufe Radionuclide

Erluterung Natrliche vorkommende Radionuclide sind meist durch sehr hohe Halbwertszeiten gekennzeichnet. Oft liegen die Halbwertszeiten ber dem Alter des Weltalls (1,51010 Jahre), so dass man praktisch von stabilen Isotopen ausgehen kann.Vergleiche: Isotope

Redoxpotenzial

Bezugshalbzelle fr die angegebenen Potenziale ist die Standard-Wasserstoff-Halbzelle mit einem festgelegten Potenzial von 0,00 Volt: Ein Platinblech taucht bei 25 C in eine saure Lsung mit einer WasserstoffionenKonzentration [H3O+] von 1 mol pro Liter. Das Blech wird bei normalen Luftdruck (1013 hPa) von Wasserstoff-Gas umsplt.

Schalenmodell Schmelztemperatur Siedetemperatur Symbol

Erluterung Erluterung Erluterung Jedes Element wird mit einem Symbol gekennzeichnet, das aus einem oder zwei lateinischen Buchstaben besteht, von denen der erste gro, der zweite klein geschrieben wird. Beispiele: q Brom: Br

q q

Kalium: K Natrium: Na

Das Symbol Br steht aber nicht nur fr das Element Brom, sondern auch fr ein Atom Brom. Ein Symbol bezeichnet nicht nur den Namen des Elements, sondern steht auch fr ein Atom dieses Elements. Thermoelement Weichmacher



AlkalimetalleI. Hauptgruppe 1. Gruppe (IUPAC 89)1,00794 u

1H

Wasserstoff

6,941 u

3Li

Lithium

22,989768 u

11Na

Natrium

39,0983 u

19K

Kalium

85,4678 u

37Rb

Rubidium

132,90543 u

55Cs

Caesium

233,0197 u

87Fr

Francium



ErdalkalimetalleII. Hauptgruppe 2. Gruppe (IUPAC 89)9,012182 u

4Be

Beryllium

24,3050 u

12Mg

Magnesium

40,078 u

20Ca

Calcium

38Sr

87,62 u

Strontium

137,327 u

56Ba

Barium

226,0254 u

88Ra

Radium



Bor-Aluminium-GruppeIII. Hauptgruppe 13. Gruppe (IUPAC 89)10,811 u

5B

Bor

26,981539 u

13Al

Aluminium

31Ga

69,723 u

Gallium

114,818 u

49In

Indium

204,3833 u

81Tl

Thallium



Kohlenstoff-Silicium-GruppeIV. Hauptgruppe 14. Gruppe (IUPAC 89)12,011 u

6C

Kohlenstoff

28,0855 u

14Si

Silicium

32Ge

72,61 u

Germanium

118,710 u

50Sn

Zinn

82Pb

207,2 u

Blei



Stickstoff-Phosphor-GruppeV. Hauptgruppe 15. Gruppe (IUPAC 89)14,00674 u

7N

Stickstoff

30,973762 u

15P

Phosphor

74,92159 u

33As

Arsen

121,760 u

51Sb

Antimon

208,98037 u

83Bi

Bismut



Sauerstoff-Schwefel-GruppeVI. Hauptgruppe 16. Gruppe (IUPAC 89)15,9994 u

8O

Sauerstoff

32,066 u

16S

Schwefel

34Se

78,96 u

Selen

127,60 u

52Te

Tellur

208,9824 u

84Po

Polonium



Halogene18,9984032 u

VII. Hauptgruppe 17. Gruppe (IUPAC 89)

9F

Fluor

35,4527 u

17Cl

Chlor

79.904 u

35Br

Brom

126,90447 u

53I

Iod

209.9871 u

85At

Astat



Edelgase4.002602 u

VIII. Hauptgruppe 18. Gruppe (IUPAC 89)

2He

Helium

20,1797 u

10Ne

Neon

39,948 u

18Ar

Argon

36Kr

83,80 u

Krypton

131,29 u

54Xe

Xenon

222,0176 u

86Rn

Radon



1. Periode: Wasserstoff (1) bis Helium (2)H He

Die 1. Periode umfasst lediglich die beiden Elemente Wasserstoff und Helium. Wasserstoff besitzt ein Elektron, dieses ist zugleich das Auenelektron. Elemente mit nur einem Auenelektron (I. Hauptgruppe) stehen stets zu Anfang einer Periode. Das Helium ist ein Edelgas und muss daher zu den anderen Edelgasen in die VIII. Hauptgruppe eingeordnet werden. Mit seiner voll besetzten 1. Schale (2 Elektronen) weist auch das Helium ebenso wie die anderen Elemente der VIII. Hauptgruppe (8 Auenelektronen) Edelgaskonfiguration auf.Die waagrechten Reihen des Periodensystems heien Perioden .



Wasserstoff1,00794 u

1

H

I. Hauptgruppe 1. Periode _______________ 1. Gruppe (IUPAC 89) Vgl. Protium, 1H, Deuterium, Tritium

Elementart: Nichtmetall Schmelztemperatur: -259,14 C (14 K) Siedetemperatur: -252,87 (20 K) Dichte: 0,0000899 g/cm3

Oxidationsstufe(n): -1, +1 Elektronegativitt: 2,1 Atomradius: 30 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,88% 6s 6p 6d ... 7s

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 1 Schalenmodell Lewis-Schreibweise (Atom)

(Molekl H2) Name Der Name hydrogenium (= Wasserbildner) geht auf Lavoisier zurck.

Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen Herstellung

Verwendung

Als 'brennbare Luft' bereits im 16. Jahrhundert bekannt (Einwirkung von Suren auf Metalle). 1766 von Cavendish rein dargestellt. 1781 zeigt Cavendish, dass Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff zu Wasser reagiert. 1783 zerlegt Lavoisier Wasserdampf. Farb-, geschmack- und geruchloses Gas. Das Gas mit der geringsten Dichte. Zeigt unter extrem hohem Druck metallische Eigenschaften. Das Gas besteht aus zweiatomigen Moleklen (H2), brennbar, im Gemisch mit Luft bzw. Sauerstoff oder Chlor explosiv (Knallgas bzw. Chlorknallgas). Optimale Mischungen fr Knallgas: 2 Teile Wasserstoff + 1 Teil Sauerstoff, fr Chlorknallgas: 1 Teil Chlor + 1 Teil Wasserstoff. Knallgasprobe zum Nachweis von Wasserstoff: Reagenzglas mit dem Gas fllen und an ffnung entznden. Schwache Verpuffung (wenig Sauerstoff) bzw. pfeifendes Gerusch (viel Sauerstoff) zeigen die Anwesenheit von Wasserstoff an. Hufigstes Element im Weltall. In Wasser, Erdl und Erdgas. Elektrolyse von Wasser, technisch durch Reduktion von Wasser mit glhendem Koks bzw. durch Spaltung von Erdgas. Synthese von Methanol, Ammoniak und Chlorwasserstoff; zur Fetthrtung; zum autogenen Schweien; Entschwefelung von Erdl; Raketentreibstoff; Kraftfahrzeugantrieb. Flaschenschulter: rot Flaschenkrper: rot

Farbkennzeichnung von Stahlflaschen (DIN EN 1089-3)

Isotope

Protium (1H) 99,985 % Deuterium (2H, D) 0,015 % Tritium (3H, T) 1010 % H2 + 2 H2O 2 H3O+ + 2 e 0,000 Volt H2 + 2 H2O 2 H3O+ + 2 e -0,42 Volt (bei pH=7) H2 + 2 OH 2 H2O + 2 e -0,84 Volt 2 H H2 + 2 e -2,24 Volt

Redox-Potenziale



Helium4,002602 u

2

He

VIII. Hauptgruppe (Edelgase) 1. Periode _______________ 18. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Edelgas Schmelztemperatur: -272,2 C (1 K) Siedetemperatur: -268,934 C (4 K) Dichte: 0,0001785 g/cm3

Oxidationsstufe(n): 0 Elektronegativitt: Atomradius: 140 pm Erdkrustenhufigkeit: 4107 % 6s 6p 6d ... 7s

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 2 Schalenmodell Lewis-Schreibweise (nur atomar)

He:

Name

Von helios, griech. Sonne

Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen

Gewinnung Verwendung

1868 spektralanalytisch auf der Sonne nachgewiesen (Janssen, Lockyer). 1894 von Ramsay in dem bei der Auflsung von Uranmineralen in Schwefelsure frei werdenden Gas auf der Erde entdeckt. Farb-, geruch- und geschmackloses Gas, nur atomar vorkommend, geht keine Verbindungen ein, da uerst stabile Auenschale. Helium ist das am schwersten zu verflssigende Gas. Flssiges Helium in zwei Modifikationen: Helium I (gewhnl. Flssigkeit) und Helium II (suprawrmeleitend und suprafluid). Teilchen sind Kerne von Helium-Atomen. Nach Wasserstoff das hufigste Element im Weltall. Die Sonne besteht zu 15% aus Helium und 84% aus Wasserstoff. Auf der Erde nur in der Luft, in manchen Erdgasen und in radioaktiven Mineralen. 100 Liter Luft enthalten 0,5 ml Helium. Abtrennung aus der Luft bzw. aus Erdgas. Aufgrund der geringen Dichte als Ballongas; fr Khlzwecke (Kerntechnik); Fllgas fr Leuchtrhren, in Gas-Lasern; fr Taucherluft (80 Vol.-% Helium + 20 Vol.% Sauerstoff); in Leckdetektoren. Flaschenschulter: wei/braun Flaschenkrper: wei

Farbkennzeichnung fr technische Zwecke Taucherluft von Stahlflaschen Flaschen(DIN EN 1089-3) schulter: braun Flaschenkrper: grau Isotope3He

(0,000138%), 4He (99,999862%)



2. Periode: Lithium (3) bis Neon (10)Li Be B C N O F Ne



Lithium6,941 u

3

Li

I. Hauptgruppe (Alkalimetalle) 2. Periode _______________ 1. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Metall Schmelztemperatur: 180,54 C (454 K) Siedetemperatur: 1342 C (1615 K) Dichte: 0,535 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +1 Elektronegativitt: 1,0 Atomradius: 152 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,006 % 6s 6p 6d ... 7s

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 2 1 Schalenmodell Lewis-Schreibweise

Name

Entdeckung Eigenschaften

Vorkommen Herstellung Verwendung

Von lithos, griech. der Stein. Der Name wurde von Berzelius vorgeschlagen, weil dieses Alkalimetall im Steinreich, d.h. in den Mineralen Spodumen bzw. Petalit, gefunden wurde. 1817 von Arfvedson entdeckt. Das freie Metall wurde erstmals von Davy und Brande hergestellt. An frischen Schnittflchen silberweies Alkalimetall, das Metall mit der geringsten Dichte, Aufbewahrung in Benzin bzw. Petroleum, reagiert mit Wasser unter Bildung von Lithiumhydroxid und Wasserstoff: 2 Li + 2 H2O 2 LiOH + H2 Flammenfrbung: intensiv karminrot. In Spodumen LiAl[Si2O6] u.a. Schmelzelektrolyse von Lithiumchlorid. In Batterien; in Legierungen fr die Raumfahrt und in Legierungen fr Achslager (Bahnmetall); Lithiumfett; in Laborglas. 6Li (7,5%), 7Li (92,5%) Li Li+ + e -3,045 Volt

Isotope Redox-Potenziale



Beryllium9,012182 u

4

Be

II. Hauptgruppe (Erdalkalimetalle) 2. Periode _______________ 2. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Metall Schmelztemperatur: 1278 C (1551 K) Siedetemperatur: 2970 C (3243 K) Dichte: 1,85 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +2 Elektronegativitt: 1,5 Atomradius: 111 pm Erdkrustenhufigkeit: 5104 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 Schalenmodell Lewis-Schreibweise Beryllium gibt die beiden Auenelektronen ab und bildet Be2+-Ionen: Be Be2+ + 2 e

Name Entdeckung

Benannt nach dem Edelstein Beryll. 1797 erkannte Vauquelin, dass im Mineral Beryll ein neues chemisches Element enthalten sein msse. 1828 wurde das Metall von Whler sowie von Bussy durch Reduktion BeCl2 mit Kalium hergestellt. Graues, sehr hartes Leichtmetall, bei normaler Temperatur sprde. Leicht oxidierbar, lslich in verdnnten Suren und Laugen, chemisches Verhalten hnelt dem Aluminium. Beryllium und seine Verbindungen sind giftig! Im Beryll Be3Al2[Si6O18]. Schmelzelektrolyse von Beryll. Legierungsbestandteil von funkenfreien Legierungen; in Uhrfedern; Kerntechnik; Fenster fr Rntgenrhren. 9Be (100%)10Be

Eigenschaften

Vorkommen Herstellung Verwendung Isotope

(-Strahler, Halbwertszeit 1,6106 Jahre)

Redox-Potenziale

Be Be2+ + 2 e -1,85 Volt



Bor10,811 u

5

B

III. Hauptgruppe (Bor-Aluminium-Gruppe) 2. Periode ________________ 13. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Halbmetall Schmelztemperatur: 2300 C (2573 K) Siedetemperatur: 2550 C (2823 K) Dichte: 2,34 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +3 Elektronegativitt: 2,0 Atomradius: 81 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,001 % 6s 6p 6d ... 7s

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 2 2 1 Schalenmodell Lewis-Schreibweise

Name Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen Herstellung Verwendung Verbindungen

Von boron (lat.) bzw. buraq (arab.) fr Salpeter. Die Verbindung Borax ist seit dem frhen Mittelalter bekannt. 1808 stellten Gay-Lussac und Thnard sowie Davy erstmals das Element Bor durch Reduktion von B2O3 mit Kalium her. Schwrzlich-graues Halbmetall; kristallines Bor ist nach Diamant das hrteste aller Elemente; Halbleiter; nicht sehr reaktionsfreudig, reagiert aber bei hheren Temperaturen. Nur gebunden z.B. in Boracit, Borax, Kernit. Reduktion von B2O3 mit Magnesium. Ferrobor (Fe mit 10-20% B) als Legierungszusatz in der Stahlindustrie. Natriumperborat als Sauerstofflieferant in Waschmitteln; Natriumtetraborat (Borax) Na2B4O7 10 H2O zur Herstellung von Borosilicatglas, Glasuren, Emaille; Borsure H3BO3 als Augendesinfektionsmittel; in der Kerntechnik (Moderator); Dimethylpolysiloxan mit 0,5% Bor als Hpfender Kitt, in Tennisschlgern. 10B (20,0%), 11B (80,0%) B + 6 H2O B(OH)3 + 3 H3O+ + 3 e -0,73 Volt




Kohlenstoff12,0107 u

6

C

IV. Hauptgruppe (Kohlenstoff-SiliciumGruppe) 2. Periode ________________ 14. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): -4, +4 (+2) Elektronegativitt: 2,5 Atomradius: 77 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,09 % 6s 6p 6d ... 7s


C

Von kolo, altgerm. fr Kohle. Symbol von carbo. lat. Kohle. Entdeckung Kohlenstoff ist der Menschheit seit Urzeiten bekannt. Die Nutzung des Feuers (Oxidation kohlenstoffhaltiger Stoffe) war wohl der erste chemische Prozess, den sich die Menschen vor ca. 400 000 Jahren zunutze machten. Eigenschaften Bei gewhnlicher Temperatur reaktionstrge, mit Metallen und Nichtmetallen bildet Kohlenstoff beim Erhitzen Carbide. Sauerstoff-Verbindungen: CO2 (Kohlenstoffdioxid), CO (Kohlenstoffmonoxid). C-Atome knnen sich - im Gegensatz zu anderen Elementen durch Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung mit anderen CAtomen zu Ketten oder Ringen in praktisch unbegrenztem Mae verbinden. Die dadurch entstehende Vielzahl der Kohlenstoffverbindungen bildet die Grundlage der Organischen Chemie. Die Anzahl der kohlenstofffreien Verbindungen liegt bei ca. 300.000, die der Kohlenstoffverbindungen (mit den Elementen Wasserstoff H, Sauerstoff O, Stickstoff N, Phosphor P, Schwefel S u.a.) liegt bei mehreren Millionen, tglich kommen neue hinzu. Modifikationen q Diamant: farblos, Nichtleiter, hrtestes Mineral q Graphit: elektrischer Leiter, Schichtengitter, ebene Schichten nur lose verbunden q Fulleren C 60 q Fulleren C 70 Dreidimensionale Darstellung (Zur Darstellung der dreidimensionalenMolekle ist das CHIME-Plug-in erforderlich.)

Name

Vorkommen Verwendung

Isotope

In Carbonaten (z.B. CaCO3), CO2 in der Luft, in allen Lebewesen, in Kohle, Erdl und Erdgas. Diamant fr Schmuck, Bohrer, Achslager u.a.; Graphit als Schmiermittel, in Bleistiften u.a.; Kohle als Reduktionsmittel bei der Metallgewinnung; als Fllstoff (Ru) in Reifengummi, Schuhcreme, Tusche u.a. 12C (98,90%), 13C (1,10%), 14C (radioaktiv, in Spuren vorkommend, entsteht in der Hochatmosphre durch Wechselwirkung mit der Hhenstrahlung)



Stickstoff14,0067 u

7

N

V. Hauptgruppe (Stickstoff-PhosphorGruppe) 2. Periode ________________ 15. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Nichtmetall Schmelztemperatur: -209,86 C (63 K) Siedetemperatur: -195,8 C (77 K) Dichte: 0,001251 g/cm3

Oxidationsstufe(n): -3 (+2, +3, +4, +5) Elektronegativitt: 3,0 Atomradius: 70 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,03 % 6s 6p 6d ... 7s


N

Name

Entdeckung

Eigenschaften

Nach seiner erstickenden Wirkung. Symbol von nitrogenium = Salpeterbildner (Chaptal 1790). 1772 Cavendish ('erstickende Ausdnstung'), 1772 Rutherford ('erstickende Luft'), etwa zur gleichen Zeit Scheele ('verdorbene Luft') Farb-, geruch- und geschmackloses Gas, unbrennbar, sehr reaktionstrg (bei gewhnl. Temperatur Reaktion nur mit Lithium zu Lithiumnitrid Li3N), sehr stabile Molekle N2 ( :NN: ). Hauptbestandteil der Luft (78,09 Volumenprozent), in Salpeter (NaNO3 bzw. KNO3), in Lebewesen (Eiwei, Nucleinsuren, Harnstoff, Harnsure), in Kohle. Rein durch Erhitzen von Ammoniumnitrit NH4NO2, edelgashaltig aus der Luft (Linde-Verfahren bzw. Bindung des Luftsauerstoffs an Koks etc.). Ammoniak NH3 (Synthese aus Luftstickstoff nach dem Haber-Bosch-Verfahren: N2 + 3 H2 2 NH3). Oxidation von Ammoniak nach dem Ostwald-Verfahren fhrt zur Salpetersure (HNO3), diese wird zur Produktion von Dngemitteln, Sprengstoffen u.a. bentigt. Stickoxide aus Abgasen sind Mitverursacher des Sauren Regens.

Vorkommen

Herstellung

Verbindungen

Verwendung

Flssiger Stickstoff als Khlmittel; Schutzgas beim Umgang mit feuergefhrlichen Stoffen. Stahlflaschen, die Stickstoff enthalten, haben eine dunkelgrne Flaschenschulter, der Flaschenkrper kann dunkelgrn oder grau sein. Flaschenschulter: schwarz Flaschenkrper: grau, dunkelgrn oder schwarz



14N

(99,63%), 15N (0,37%) -1,15 Volt +0,01 Volt +0,81 Volt +0,86 Volt +0,87 Volt +0,94 Volt +0,96 Volt +0,99 Volt +1,07 Volt

N2H4 + 4 OH N2(g) + 4 H2O + 4 e NO2 + 2 OH NO3 + H2O + 2 e NO2(g) + 3 H2O NO3 + 2 H3O+ + e NH4+ + 9 H2O HNO2 + 7 H3O+ + 6 e NH4+ + 13 H2O NO3 + 10 H3O+ + 8 e HNO2 + 4 H2O NO3 + 3 H3O+ + 2 e NO(g) + 6 H2O NO3 + 4 H3O+ + 3 e NO(g) + 2 H2O HNO2 + H3O+ + e HNO2 + H2O NO2(g) + H3O+ + e

NH3(gelst) + 9 OH NO3 + 6 H2O + 8 e -0,12 Volt



Sauerstoff15,9994 u

8

O

VI. Hauptgruppe (Sauerstoff-SchwefelGruppe) 2. Periode ________________ 16. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): -2 (-1) Elektronegativitt: 3,5 Atomradius: 66 pm Erdkrustenhufigkeit: 49,4 % 6s 6p 6d ... 7s


Name

Entdeckung

Eigenschaften

Modifikationen

Namensgebung oxygenium (= Surebildner) von Lavoisier, der irrtmlich annahm, dass dieses Gas fr die Surebildung verantworlich sei. 1772 erhlt Scheele durch Zersetzung von HgO Feuerluft, teilt dies aber erst 1777 mit. 1774 erhlt Priestley durch Zersetzung von Quecksilberoxid (HgO) mit Hilfe eines Brennglases ebenfalls Sauerstoff. Farb-, geruch- und geschmackloses Gas, in flssiger und fester Form hellblau. Wenn sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet, spricht man von einer Oxidation (Verbrennung = rasche Oxidation mit Flammenerscheinung). Es gibt aber auch Verbrennungen ohne Sauerstoff, z.B. mit Halogenen. Verbindungen mit Sauerstoff heien Oxide. Nachweis: Glimmspanprobe (glimmender Holzspan flammt in Gemischen mit ber 30% Sauerstoff auf). Disauerstoff O2 Ozon, Trisauerstoff O3(Zur Darstellung der dreidimensionalen Molekle ist das CHIME-Plug-in erforderlich.)

Vorkommen

Herstellung Verwendung

In der Luft (20,9%), gebunden in der Erdkruste (ca. 50%), Ozon in der Stratosphre in 10-50 km Hhe (Ozonschicht). Kohlenstoff-Kreislauf: Fotosynthese (Blattgrn, Sonnenlicht) erzeugt Sauerstoff: Kohlendioxid + Wasser Organische Substanz + Sauerstoff Der Abbau organischer Substanzen (Atmung, Verwesung) verbraucht Sauerstoff: Organische Substanz + Sauerstoff Kohlendioxid + Wasser Durch Verflssigung der Luft. Zum Schweien und Schneiden von Metallen; in Atemgerten; zur Stahlerzeugung nach dem SauerstoffAufblasverfahren; zum Raketenantrieb.

Farbkennzeichnung fr technische Zwecke fr medizinischen Gebrauch von Stahlflaschen FlaschenFlaschen(DIN EN 1089-3) schulter: schulter: wei wei Flaschenkrper: blau Isotope Redox-Potenziale16O

Flaschenkrper: wei

(99,762%), 17O (0,038%), 18O (0,200%) -0,08 Volt +0,68 Volt

HO2 + OH O2 + H2O + 2 e H2O2 + 2 H2O O2 + 2 H3O+ + 2 e

4 OH O2 + 2 H2O + 4 e (bei pH=14) +0,401 Volt 6 H2O O2 + 4 H3O+ + 4 e (bei pH=7) +0,82 Volt 4 OH O2 + 2 H2O + 4 e (bei pH=7) +0,82 Volt 3 OH HO2 + H2O + 2 e 6 H2O O2 + 4 H3O+ + 4 e 4 H2O H2O2 + 2 H3O+ + 2 e O2 + 3 H2O O3 + 2 H3O+ + 2 e +0,87 Volt +1,24 Volt +1,77 Volt +1,90 Volt



Fluor18,9984032 u

9

F

VII. Hauptgruppe (Halogene) 2. Periode ________________ 17. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): -1 Elektronegativitt: 4,0 Atomradius: 64 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,03 % 6s 6p 6d ... 7s


Name Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen Verbindungen

Verwendung


Von fluere, lat. flieen (Flussspat CaF2 als Flussmittel bei der Verhttung von Metallen). Flusssure bereits im 16. Jahrhundert bekannt. Erst 1886 gelang es Moissan, elementares Fluor durch Elektrolyse herzustellen. Schwach gelblich-grnes Gas mit chlorhnlichem Geruch. Reaktionsfhigstes Nichtmetall (reagiert mit fast allen anderen chemischen Elementen, auch einigen Edelgasen; explosionsartige Reaktion mit Wasserstoff sogar noch bei 252 C; heies Wasser "verbrennt" mit Fluor (blassviolette Flamme) zu Fluorwasserstoff und Sauerstoff). Magnesium und Kupfer bilden mit Fluor dichte Fluoridberzge, sie sind daher als Baustoffe fr Apparaturen zum Umgang mit Fluor geeignet. Nur in Verbindungen, Minerale: Fluorit (Flussspat), Kryolith, Fluorapatit. Fluorwasserstoff HF: farbloses, stechend riechendes Gas, stark polare Molekle, daher wegen Wasserstoffbrckenbindungen hoher Siedepunkt von +19,5 C. Seine wssrige Lsung heit Flusssure (tzt Glas, greift Silicate und Quarz an). Die Salze der Flusssure heien Fluoride. Zur Herstellung von UF6 (Isotopentrennung bei Uran), zur Herstellung fluororganischer Verbindungen (z.B. CFKW, Teflon). Fluorverbindungen in Zahnpasta (Vorbeugung gegen Karies). 19F (100%) 2 F F2 + 2 e +2,870 Volt



Neon20,1797 u

10

Ne

VIII. Hauptgruppe (Edelgase) 2. Periode ________________ 18. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): 0 Elektronegativitt: Atomradius: 154 pm Erdkrustenhufigkeit: 5107 % 6s 6p 6d ... 7s


Name Entdeckung

Von to neon, griech. das Neue. 1898, wenige Tage nach der Entdeckung von Krypton, von Ramsay und Travers durch spektroskopische Untersuchung einer argonhaltigen Probe gefunden. Farb-, geruch- und geschmackloses Gas, nur atomar vorkommend, geht keine Verbindungen ein, da uerst stabile Auenschale. Im Weltall eines der hufigsten Elemente; auf der Erde nur in der Luft. 100 Liter Luft enthalten 1,5 ml Neon. Aus der Luft. Fllgas fr Leuchtstoffrhren (rote Leuchtreklame); in Gas-Lasern und Fernsehrhren; in Glimmlampen; flssiges Neon in der Kltetechnik. Flaschenschulter: leuchtendgrn Flaschenkrper: grau oder leuchtendgrnXenon und Krypton haben die gleiche Farbkennzeichnung wie Neon. Mit Druckluft oder einem Gemisch aus Argon und Kohlenstoffdioxid gefllte Flaschen werden ebenfalls mit leuchtendgrner Flaschenschulter gekennzeichnet, der Flaschenkrper ist in diesen Fllen aber immer grau.

Eigenschaften

Vorkommen Gewinnung Verwendung


Isotope

20Ne

(90,51%), 21Ne (0,27%), 22Ne (9,22%)



3. Periode: Natrium (11) bis Argon (18)Na Mg Al Si P S Cl Ar



Natrium22,989770 u

11

Na


Elementart: Metall Schmelztemperatur: 97,81 C (371 K) Siedetemperatur: 882,9 C (1156 K) Dichte: 0,968 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +1 Elektronegativitt: 0,9 Atomradius: 186 pm Erdkrustenhufigkeit: 2,64 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 1 Schalenmodell Lewis-Schreibweise

Name Entdeckung Eigenschaften

Vorkommen Herstellung Verwendung

Verbindungen

Isotope

Von neter, hebrisch: Soda. 1807 von Davy bei der Elektrolyse von festem, leicht angefeuchteten Natriumhydroxid (NaOH) entdeckt. Weiches, leicht schneidbares, an frischen Schnittflchen silbrig glnzendes Alkalimetall, luft an der Luft sofort an. Sehr reaktionsfhig, daher Aufbewahrung in Petroleum oder Paraffinl. Heftige Reaktion mit Wasser unter Bildung von Natriumhydroxid und Wasserstoff: 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2 Salze des Natriums sind meist farblos und wasserlslich. Flammenfrbung: orange-gelb. In Silicaten und als Natriumchlorid NaCl im Meerwasser. Schmelzelektrolyse von NaCl oder NaOH. Flssiges Natrium als Khlmittel in Flugzeugmotoren und Kernreaktoren; im Labor zur Trocknung von wasserhaltigen Lsungsmitteln, z.B. Diethylether; zur Darstellung schwer reduzierbarer Metalle. Natriumchlorid ist Ausgangsmaterial fr die Herstellung fast aller Natrium-Verbindungen. Natriumhydroxid (NaOH) lst sich in Wasser zu Natronlauge, alkalische Reaktion, tzend. Festes NaOH zerfliet an der Luft aufgrund von Wasseraufnahme. Verwendung zur Produktion von Seife, Farb- und Kunststoffen, Cellulose. Herstellung durch Elektrolyse wssriger NaCl-Lsung. 23Na (100%)

Redox-Potenziale

Na Na+ + e -2,713 Volt



Magnesium24,3050 u

12

Mg



Oxidationsstufe(n): +2 Elektronegativitt: 1,2 Atomradius: 160 pm Erdkrustenhufigkeit: 1,94 % 6p 6d ... 7s

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 2 2 6 2 Schalenmodell LewisSchreibweise

Magnesium gibt die beiden Auenelektronen ab und bildet Mg2+-Ionen: Mg Mg2+ + 2 e

Name Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen


Von Magnesia (Stadt in Kleinasien). 1808 gewann Davy eine kleine Menge unreinen Magnesiums. 1829 wurde das Metall in reiner Form durch Bussy erhalten. Silberglnzendes, weiches Leichtmetall. Verbrennt an Luft mit hellweier Flamme. Wird leicht, auch von schwachen Suren, gelst: Mg + 2 H3O+ Mg2+ + 2 H2O + H2 Keine Flammenfrbung. In Silicaten (Serpentin, Olivin, Meerschaum, Asbest) und Salzen (Magnesit, Carnallit, Dolomit), im Meerwasser, im Blattgrn. Schmelzelektrolyse von MgCl2. Legierungsbestandteil von Leichtmetallegierungen (z.B. Elektronmetall fr Flugzeugbau und Rennrder); Reduktionsmittel; Magnesiumsalze als Pflanzennhrstoff. 24Mg (78,99%), 25Mg (10,00%), 26Mg (11,01%) Mg Mg2+ + 2 e -2,375 Volt




ScandiumgruppeNebengruppe III b 3. Gruppe (IUPAC 89)44,955910 u

21Sc

Scandium

88,90585 u

39Y

Yttrium

174,967 u

71Lu

Lutetium

260,1053 u

103Lr

Lawrencium



TitangruppeNebengruppe IV b 4. Gruppe (IUPAC 89)47,88 u

22Ti

Titan

91,224 u

40Zr

Zirkonium

178,49 u

72Hf

Hafnium

261,1087 u

104Rf

Rutherfordium



VanadiumgruppeNebengruppe V b 5. Gruppe (IUPAC 89)50,9415 u

23V

Vanadium

92,90638 u

41Nb

Niob

180,9479 u

73Ta

Tantal

262,1182 u

105Db

Dubnium



ChromgruppeNebengruppe VI b 6. Gruppe (IUPAC 89)51,9961 u

24Cr

Chrom

42Mo

95,94 u

Molybdn

183,84 u

74W

Wolfram

263,1182 u

106Sg

Seaborgium



MangangruppeNebengruppe VII b 7. Gruppe (IUPAC 89)54,93805 u

25Mn

Mangan

98,9063 u

43Tc

Technetium

186,207 u

75Re

Rhenium

262,1229 u

107Bh

Bohrium



Nebengruppe VIII b8., 9. und 10. Gruppe (IUPAC 89) siehe 8. Eisengruppe 9. Cobaltgruppe 10. Nickelgruppe sowie q Metalle der Eisengruppe q Platinmetalle In der Nebengruppe VIII b fasst man die Metalle Eisen, Cobalt und Nickel wegen groer chemischer und physikalischer hnlichkeiten (z.B. Ferromagnetismus) auch als "Metalle der Eisengruppe" zusammen. Zu den "Platinmetallen" gehren Ruthenium, Rhodium, Palladium ("leichte Platinmetalle") sowie Osmium, Iridium und Platin ("schwere Platinmetalle"). Die Platinmetalle sind allesamt Edelmetalle. Sie weisen hnliche chemische und physikalische Eigenschaften auf (z.B. hohe Schmelztemperaturen und groe Dichte).



EisengruppeNebengruppe VIII b 8. Gruppe (IUPAC 89)55,845 u

26Fe

Eisen

44Ru

101,07 u

Ruthenium

76Os

190,23 u

Osmium

108Hs

265 u

Hassium



CobaltgruppeNebengruppe VIII b 9. Gruppe (IUPAC 89)58.93320 u

27Co

Cobalt

102,90550 u

45Rh

Rhodium

192,217 u

77Ir

Iridium

109Mt

266 u

Meitnerium



NickelgruppeNebengruppe VIII b 10. Gruppe (IUPAC 89)58,6934 u

28Ni

Nickel

46Pd

106,42 u

Palladium

195,08 u

78Pt

Platin

110Uun

271 u

Element 110



KupfergruppeNebengruppe I b 11. Gruppe (IUPAC 89)63,546 u

29Cu

Kupfer

107,8682 u

47Ag

Silber

196,96654 u

79Au

Gold

111Uuu

272 u

Element 111



ZinkgruppeNebengruppe II b 12. Gruppe (IUPAC 89)65,39 u

30Zn

Zink

112,411 u

48Cd

Cadmium

80Hg

200,59 u

Quecksilber

112Uub

277 u

Element 112



Aluminium26,981538 u

13

Al

III. Hauptgruppe (Bor-Aluminium-Gruppe) 3. Periode ________________ 13. Gruppe (IUPAC 89)



Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 1 Schalenmodell Lewis-Schreibweise

Name Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen

Herstellung

Von alumen, lat. Alaun. 1825 gewann der dnische Chemiker Hans Christian rsted stark verunreinigtes Aluminium durch Reduktion von AlCl3 mit Kalium. 1827 konnte Friedrich Whler erstmals reines pulverfrmiges Aluminium auf dem gleichen Reaktionsweg herstellen. Silberglnzendes, weiches dehnbares Leichtmetall; guter elektrischer und Wrmeleiter; keine Flammenfrbung; unedles Metall, das aber durch eine sich mit Sauerstoff sofort bildende, dichte und widerstandsfhige Oxidschicht geschtzt wird; lslich in verdnnten Suren und Laugen. Dritthufigstes Element, hufigstes Metall der Erdkruste, meist als Alumosilicat (Feldspat, Glimmer, Gneis, Granit, Ton, Kaolin), Bauxit, Korund Al2O3 (Schmirgel, Rubin, Saphir), Kryolith. Aus Bauxit durch Abtrennung von Al2O3 (Behandlung mit Natronlauge, Bildung von Aluminat, Ausfllung von Hydroxid, Glhen des Hydroxids), anschlieend Schmelzelektrolyse eines Al2O3-Kryolith-Gemisches. Metallbau; Hochspannungsleitungen; Folien; Feuerwerkerei; Thermit-Gemisch; Legierungen fr Raketen, Flugzeug- und Automobilbau. 27Al (100%)

Verwendung

Isotope

Redox-Potenziale

Al + 3 OH Al(OH)3(s) -2,31 Volt Al Al3+ + 3 e -1,706 Volt



Silicium28,0855 u

14

Si

IV. Hauptgruppe (Kohlenstoff-SiliciumGruppe) 3. Periode ________________ 14. Gruppe (IUPAC 89)




Name Entdeckung

Von silex, lat. Kieselstein. Siliciumdioxid (SiO2) schon lange bekannt (Quarz, Kieselerde). Berzelius erhielt durch Reduktion von SiO2 mit Eisen zunchst die Legierung Ferrosilicium. Erst 1823 konnte er reines Silicium herstellen (Reduktion von SiF4 mit Kalium).

Eigenschaften Metallisch glnzendes, dunkelgraues hartes und sprdes bergangselement. Leitet den elektrischen Strom, in Suren unlslich, in Laugen bei Erwrmen unter Bildung von Silicat lslich: Si + 2 KOH K2SiO3 + 2 H2 Verbrennt bei groer Hitze zu SiO2, reagiert bei Erhitzen mit Stickstoff, Chlor, Brom, Iod und Metallen (Silicide), mit Fluor auch bei Zimmertemperatur. Vorkommen Zweithufigstes Element der Erdkruste, als Siliciumdioxid SiO2 bzw. Silicat (Salze der Kieselsuren [n H2O m SiO2]). SiO2: Quarz, Bergkristall, Amethyst, Citrin, Kieselgur, Opal, Chalcedon, Feuerstein u.a.; Silicate: Feldspat, Glimmer, Augit, Plagioklas, Talk, Asbest, Smaragd, Olivin, Meerschaum, Topas, Granat, Ultramarin u.v.a. Herstellung Reduktion von Quarz mit Kohle oder Calciumcarbid im elektrischen Ofen.

Verwendung Herstellung von Silicon; Ferrosilicium zur Stahlherstellung; hochrein (Zonenschmelzverfahren) fr elektronische Bauteile und Solarzellen; Quarz zur Glasherstellung; Siliciumcarbid (Schleif- und Poliermittel); Zement, Porzellan, Steingut und Glas sind Verbindungen des Siliciums (Silicate). 28Si (92,23%), 29Si (4,67%), 30Si (3,10%) Isotope



Phosphor30,973761 u

15

P

V. Hauptgruppe (Stickstoff-PhosphorGruppe) 3. Periode ________________ 15. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Halbmetall Schmelztemperatur: 44,1 C (317 K) Siedetemperatur: 280 C (553 K) Dichte: 1,83 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +5 (-3, +3) Elektronegativitt: 2,1 Atomradius: 110 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,09 %


Name Entdeckung

Eigenschaften

Vorkommen


Verbindungen


Von phosphoros, griech. Lichttrger. 1669 von dem Alchimisten Henning Brand bei starkem Glhen von eingedampftem Harn entdeckt, war jedoch vielleicht schon frher bekannt. bergangselement mit 3 Modifikationen: wei (P4, nichtmetallisch, sehr giftig), rot (nichtmetallisch, ungiftig), schwarz (metallisch, ungif tig). Weier Phosphor entflammt von selbst an der Luft (Aufbewahrung unter Wasser). Das Leuchten im Dunkeln beruht auf langsamer Oxidation. In der Natur in Phosphaten (Apatit, Phosphorit, Knochen, Zhne) sowie in Lebewesen in Form von Phosphorsureestern (z.B. Lecithin, ATP, DNA, RNA). Durch Reduktion von Calciumphosphat. Herstellung von Phosphorsure und Phosphaten (Waschund Dngemittel); roter Phosphor in Zndholzreibflchen; Phosphorsureester (Biozide, Weichmacher u.a.); weier Phosphor wird militrisch als Brandmittel genutzt. P2O5 (genauer: P4O10) Diphosphorpentoxid (Trockenmittel); Phosphorsure H3PO4 (als Suerungsmittel E 338 z.B. in Cola). 31P (100%) H2PO2 + 3 OH HPO32- + 2 H2O + 2 e -1,65 Volt



Schwefel32,065 u

16

S

VI. Hauptgruppe (Sauerstoff-SchwefelGruppe) 3. Periode ________________ 16. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Nichtmetall Schmelztemperatur: 112,8 C (386 K) Siedetemperatur: 444,67 C (718 K) Dichte: 2 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +6 (-2, +2, +4) Elektronegativitt: 2,5 Atomradius: 104 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,05 %


Lateinisch: sulfur. Das deutsche Wort geht zurck auf swep (Sanskrit fr schlafen, vielleicht wegen der Giftigkeit des Schwefeldioxids). Entdeckung Von alters her bekannt. Eigenschaften Viele Modifikationen (S12, S8, S6, S4, S2 u.a.). Bei gewhnlicher Temperatur gelbe Kristalle, geruch- und geschmacklos, unlslich in Wasser, lslich in Kohlenstoffdisulfid. Verbrennt mit blauer Flamme unter Bildung von Schwefeldioxid SO2 und Schwefeltrioxid SO3. Schwefeldioxid + Wasser Schweflige Sure Schwefeltrioxid + Wasser Schwefelsure Reagiert bei hherer Temperatur mit Metallen zu Sulfiden, mit Wasserstoff zu Schwefelwasserstoff H2S (Geruch von faulen Eiern). Schwefeloxide entstehen bei der Verbrennung von Kohle und l und sind Mitverursacher des Sauren Regens. Vorkommen Gebunden als Sulfid (in Erzen) und als Sulfat (Gips, Baryt), in Kohle und Erdl, in Lebewesen (besonders in Haaren, Federn, Haut), elementar in vulkanischen Gesteinen.

Name

Herstellung

Entschwefelung von Erdl.

Durch Erdgasentschwefelung gewonnener Schwefel auf einer Halde (Lacq/Frankreich).

Verwendung

Isotope RedoxPotenziale

Produktion von Schwefelsure H2SO4; Vulkanisieren von Kautschuk (Reifenproduktion); in Zndhlzern, Bioziden, Farben und Medikamenten. 32S (95,02%), 33S (0,75%), 34S (4,21%), 36S (0,02%) SO32- + 2 OH SO42- + H2O + 2 e S2- S(s) + 2 (e-) HS + OH S(s) + H2O + 2 e 2 S2O3 S4O62- + 2 e -0,90 Volt -0,510 Volt -0,48 Volt +0,17 Volt

H2S(g) + 2 H2O S(s) + 2 H3O+ + 2 e +0,17 Volt H2SO3 + 5 H2O SO42- + 4 H3O+ + 2 e +0,17 Volt S(s) + 7 H2O H2SO3 + 4 H3O+ + 4 e +0,45 Volt 2 SO42- S2O82- + 2 e +2,01 Volt



Chlor35,453 u

17

Cl

VII. Hauptgruppe (Halogene) 3. Periode ________________ 17. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): -1 (+1, +3, +5, +7) Elektronegativitt: 3,0 Atomradius: 99 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,019 %


Name Entdeckung

Eigenschaften


Verwendung

Verbindungen

Isotope

Von chloros, griech. gelbgrn (Davy 1810). Natriumchlorid und Salmiak (NH4Cl) schon sehr lange bekannt. Salzsure wird erstmals 1595 von Libavius erwhnt. Scheele entdeckte 1774 freies Chlor. Gelblich-grnes Gas von stechendem Geruch, nicht brennbar, sehr reaktionsfhig, am heftigsten mit Alkalimetallen, verdrngt Brom und Iod aus ihren Wasserstoff- und Metallverbindungen, Gemische aus Chlor und Wasserstoff sind explosiv (Chlorknallgas), Additionsbzw. Substitutionsreaktionen mit Kohlenwasserstoffen, bleichende Wirkung auf viele Farbstoffe, tzt die Schleimhute, zerstrt Lungengewebe. Nur gebunden in Salzen (NaCl, KCl). Technisch durch Alkalichlorid-Elektrolyse, labormig durch Oxidation von Salzsure mit Chlorkalk, Kaliumpermanganat u.a. Wichtige Grundchemikalie der chemischen Industrie; Bleichmittel bei der Papierherstellung; zur Produktion von Kunststoffen (z.B. PVC), von Bioziden u.a.; zur Entkeimung von Trinkwasser und Wasser in Badeanstalten. Salzsure HCl (Lsung von Chlorwasserstoff-Gas in Wasser); Chlorate sind Salze der Chlorsure HClO3, starke Oxidationsmittel. 35Cl (75,77%), 37Cl (24,23%)

Redox-Potenziale

Cl + 8 OH ClO4 + 4 H2O + 8 e Cl + 6 OH ClO3 + 3 H2O + 6 e Cl + 2 OH ClO + H2O + 2 e ClO3 + 3 H2O ClO4 + 2 H3O+ + 2 e Cl + 12 H2O ClO4 + 8 H3O+ + 8 e 2 Cl Cl2(g) + 2 e 2 Cl Cl2(gelst) + 2 e Cl + 9 H2O ClO3 + 6 H3O+ + 6 e Cl + 3 H2O ClO + 2 H3O+ + 2 e Cl2(g) + 4 H2O 2 HClO + 2 H3O+ + 2 e

+0,51 Volt +0,62 Volt +0,94 Volt +1,00 Volt +1,34 Volt +1,358 Volt +1,40 Volt +1,45 Volt +1,49 Volt +1,63 Volt

Cl2(g) + 18 H2O 2 ClO3 + 12 H3O+ + 10 e +1,47 Volt



Argon39,948 u

18

Ar

VIII. Hauptgruppe (Edelgase) 3. Periode ________________ 18. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): 0 Elektronegativitt: Atomradius: 180 pm Erdkrustenhufigkeit: 4104 %


Name Entdeckung

Von argos, griech. das Trge. 1894 durch Ramsay und Rayleigh (Vergleich der Dichte von Stickstoff aus der Luft und von Stickstoff aus NH4NO2). Farb-, geruch- und geschmackloses Gas, nur atomar vorkommend, geht keine Verbindungen ein, da uerst stabile Auenschale. In der Luft: 100 Liter Luft enthalten 932 ml Argon. Aus der Luft oder aus dem Kreislaufgas der Ammoniaksynthese. Fllung von Glhlampen und Leuchtrhren; in Lasern und Geigerzhlern; Schutzgas bei Elektroschweiungen. Flaschenschulter: dunkelgrn Flaschenkrper: grau oder dunkelgrn

Eigenschaften

Vorkommen Gewinnung Verwendung Farbkennzeichnung von Stahlflaschen (DIN EN 1089-3)

Isotope

36Ar

(0,337%), 38Ar (0,063%), 40Ar (99,600%)



4. Periode: Kalium (19) bis Krypton (36)K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr



Kalium39,0983 u

19

K




Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 1 Schalenmodell Lewis-Schreibweise


Vorkommen


Von al kalja, arab. Pflanzenasche. 1807 von Davy bei der Elektrolyse von festem, leicht angefeuchtetem Kaliumhydroxid (KOH) entdeckt. Wachsweiches, sehr leicht schneidbares Alkalimetall. Der metallische Glanz an frischen Schnittflchen verschwindet infolge Oxidation sofort. Sehr reaktionsfreudig. Die Aufbewahrung erfolgt in Petroleum oder Paraffinl. Heftige Reaktion mit Wasser unter Bildung von Kaliumhydroxid und Wasserstoff: 2 K + 2 H2O 2 KOH + H2 Der Wasserstoff entzndet sich dabei, stark exotherme Reaktion. Flammenfrbung: hellviolett, mit Cobaltglas rotviolett. Nur in Verbindungen, in Salzlagersttten als Chlorid bzw. Sulfat (Sylvinit, Carnallit, Kainit, Picromerit), in Meerwasser, Gesteinen, Erdboden, in Pflanzenasche. Schmelzelektrolyse von Kaliumhydroxid. Kaliumsalze finden als Dngemittel Verwendung (95% der gefrderten Menge). Kaliumcarbonat zur Glasherstellung, Kalilauge zur Seifenproduktion.

Verbindungen

Isotope

Kaliumhydroxid (Kalilauge): starke Lauge, stark tzend, Adsorptionsmittel fr CO2. Kaliumnitrat (Kalisalpeter): Oxidationsmittel, Schwarzpulver. 39 K (93,2581%), 41K (6,7302%),40K

(0,0117%, -Strahler, Halbwertszeit

1,28109 Jahre) Redox-Potenziale K K+ + e -2,924 Volt



Calcium40,078 u

20

Ca



Oxidationsstufe(n): +2 Elektronegativitt: 1 Atomradius: 197 pm Erdkrustenhufigkeit: 3,39 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 2 Schalenmodell LewisSchreibweise

Calcium gibt die beiden Auenelektronen ab und bildet Ca2+-Ionen: Ca Ca2+ + 2 e


Vorkommen

Herstellung Verbindungen

Von calx, lat. Kalkstein. 1808 wurde von Davy erstmals metallisches Calcium hergestellt (Elektrolyse mit einer Quecksilberkathode). Silberweies Metall, das an der Luft schnell dunkel anluft. Reagiert bei Erhitzen lebhaft mit Sauerstoff und den Halogenen, bei Erhitzen an der Luft auch mit Stickstoff. Reaktion mit Wasser unter Bildung von Hydroxid und Wasserstoff: Ca + 2 H2O Ca(OH)2 + H2. Flammenfrbung: ziegelrot. Fnfthufigstes Element der Erdkruste, dritthufigstes Metall, in der Natur als Carbonat CaCO3 (Kalkstein, Marmor, Kreide), Sulfat CaSO4 (Gips, Marienglas), Silicat, Phosphat und Fluorid CaF2. Knochen und Zhne enthalten Calciumphosphat. Schmelzelektrolyse von CaCl2. Calciumcarbonat (Kalk) CaCO3: Kalkbrennen CaCO3 CaO + CO2 Kalklschen CaO + H2O Ca(OH)2 Abbinden Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Verwendung

Isotope

Reduktionsmittel bei der Herstellung von Thorium, Uran, Vanadium, Thorium. Legierungszusatz zum Hrten von Blei. Zur Trocknung von Alkoholen. Ca-Verbindungen im Bauwesen (Zement, Putz, Kalkmrtel, Gips) sowie als Dngemittel. 40Ca (96,94%), 42Ca (0,647%), 43Ca (0,135%), 44Ca (2,086%), 46Ca (0,004%),48Ca


>1,11018 Jahre) Redox-Potenziale Ca Ca2+ + 2 e -2,866 Volt



Scandium44,955910 u

21

Sc

Nebengruppe III b (Scandiumgruppe) 4. Periode _______________ 3. Gruppe (IUPAC 89)

Elementart: Metall Schmelztemperatur: 1541 C (1814 K) Siedetemperatur: 2831 C (3104 K) Dichte: 3 g/cm3

Oxidationsstufe(n): +3 Elektronegativitt: 1,3 Atomradius: 161 pm Erdkrustenhufigkeit: 5104 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 1 2 Name Entdeckung Eigenschaften Abgeleitet von Skandinavien. 1871 von Mendelejew vorhergesagt, 1879 von Nilson in den Mineralen Euxenit und Gadolinit gefunden. Hellgraues Seltenerdmetall von geringer Hrte, kann zu Folien ausgewalzt werden; hnelt in seinen chemischen Eigenschaften dem Aluminium. Gemeinsam mit anderen Seltenerdmetallen im Monazitsand (Thorium-Mineral), im Thortveitit. Im Cer-Mischmetall; Scandiumverbindungen als Keimbeschleuniger fr Saatgut.

Vorkommen Verwendung

45Sc (100%) Isotope Redox-Potenziale Sc Sc3+ + 3 e -2,08 Volt



Titan47,867 u

22

Ti

Nebengruppe IV b (Titangruppe) 4. Periode _______________ 4. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): +4, (+3) Elektronegativitt: 1,5 Atomradius: 145 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,41 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 2 2 Name Entdeckung Benannt nach den Titanen (= Gtter oder Riesen der griechischen Sage). 1791 vermutete Gregor in einen schwarzen Sand aus dem Menachine-Tal in Cornwall (Menakanit) ein neues Metall. Klaproth fand in Rutil das Oxid eines noch unbekannten Metalles, das er Titan nannte, und konnte zeigen, dass das Metall aus dem Menakanit mit dem aus dem Rutil identisch ist. Reines Titan wurde erstmals 1895 von Moissan elektrolytisch hergestellt.

Eigenschaften

Vorkommen

Stahlhnlich aussehendes, gut schmiedbares Leichtmetall; guter elektrischer Leiter; bei gewhnlicher Temperatur an der Luft und gegen feuchtes Chlor bestndig; bei hherer Temperatur Reaktion mit Sauerstoff und Stickstoff sowie den Halogen; muss im Vakuum geschmolzen werden. Lslich in verdnnter Salz- und in Flusssure, bestndig gegenber konz. Salpetersure (bis 190 C); Ti(III)Verbindungen sind meist violett. Sehr verbreitet, doch nur selten in greren Lagersttten; fast jeder Ackerboden enthlt ca. 0,5% Titan. Minerale: Ilmenit FeTiO3, Rutil TiO2, Perowskit CaTiO3. Wegen der Reaktion des Titans mit den blichen Reduktionsmitteln ist die Herstellung nicht durch Reduktion des Oxids mglich, daher zunchst Herstellung von Titan(IV)-chlorid TiCl4, anschlieend Reduktion mit Magnesium in Schutzgasatmosphre. In Legierungen mit Eisen, Aluminium, Molybdn und Mangan Bestandteil hochfester, leichter und hitzebestndiger Werkstoffe fr den Schiffs- und Reaktorbau; Reintitan in chemischen Anlagen; in Knochenngeln; Titandioxid TiO2 als weies Farbpigment.46Ti

Herstellung

Verwendung


(8,2%), 47Ti (7,4%), 48Ti (73,8%), 49Ti (5,4%), 50Ti (5,2%) Ti Ti2+ + 2 e -1,75 Volt Ti3+ + 3 H2O TiO2+ + 2 H3O+ + e +0,10 Volt



Vanadium50,9415 u

23

V

Nebengruppe V b (Vanadiumgruppe) 4. Periode _______________ 5. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): +5 (+2, +3, +4) Elektronegativitt: 1,6 Atomradius: 131 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,01 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 3 2 Name Entdeckung Benannt nach Vanadis (Name der Gttin Freya). Dieses Element wurde zweimal entdeckt: 1801 von del Rio in Mexiko (Panchromium bzw. Erytronium) in Bleierzen gefunden. Nach Anzweiflung seiner Mitteilung wiederholte del Rio seine Versuche und kam dann zu dem falschen - Schluss, dass das Erytronium nur unreines Chrom sei. 1830 fand dann Sefstrm das Vanadium in Gusseisen aus schwedischem Erz.

Eigenschaften

Vorkommen


Isotope

Stahlgraues, in verunreinigter Form sehr hartes und sprdes Metall, reinst jedoch dehnbar und geschmeidig. An der Luft bestndig. Wird nur von Salpetersure, Flusssure und Knigswasser angegriffen. Farbe der wssrigen Lsungen: V(+5) farblos, V(+4) blau, V(+3) grn, V(+2) schwach violett, Peroxovanadate rotbraun. Alle Vanadiumverbindungen sind giftig. In geringen Mengen in Eisen-, Chrom-, Zink-, Blei- und Kupfererzen. Minerale: Patronit, Vanadinit, Carnotit. Grotechnisch als Ferrovanadin (Vanadium-EisenLegierung) aus Eisenerz bzw. Thomasschlacke. Legierungsbestandteil fr wertvolle, hitzebestndige, harte und zhe Sthle (z.B. in Werkzeugen); Vanadium(V)oxid V2O5 als Katalysator bei der Herstellung von Schwefelsure. 51V (99,750%),50V


>1,21016 Jahre) Redox-Potenziale V2+ V3+ + e -0,20 Volt VO2+ + 3 H2O VO2+ + 2 H3O+ + 2 e +1,00 Volt



Chrom51,9961 u

24

Cr

Nebengruppe VI b (Chromgruppe) 4. Periode _______________ 6. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): +3 (+1, +2, +4, +6) Elektronegativitt: 1,6 Atomradius: 124 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,02 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 5 1 Name Entdeckung Von chroma, griech. Farbe (wegen der Vielfarbigkeit der Verbindungen). 1797 von Vauquelin im Krokoit (Rotbleierz) entdeckt.

Eigenschaften


Silberglnzendes, hartes und zhes Metall. Behlt seinen Glanz auch an feuchter Luft. Bei hoher Temperatur Reaktion mit Sauerstoff, Halogenen, Stickstoff, Phosphor, Bor u.a. Lslich in Salzsure. Salpetersure und Knigswasser wirken in der Klte nicht, beim Sieden nur schwache Reaktion. Farbe der Verbindungen: Cr(II) blau, Cr(III) grn, Cr(VI) gelb bis rot. Lsliche Chromverbindungen sind giftig. Chromate wirken Allergie auslsend und Krebs erregend. Im Chromit FeCr2O4, im Krokoit (Rotbleierz) PbCrO4. Ferrochrom durch Reduktion von Chromit (Chromeisenerz) mit Koks (fr Legierungen); reines Chrom aluminothermisch aus Cr2O3. Als berzug auf Metallen (Hartverchromung bis 500 m Dicke, Dekorverchromung (0,3 m) mit Nickel als Zwischenschicht; korrosionsbestndige Edelsthle (z.B. V2A-, V4A-Stahl); Malerfarben: Chromgelb PbCrO4, Chromrot PbO PbCrO4, Chromoxidgrn Cr2O3 u.a.; Chrom(VI)-oxid CrO3 als starkes Oxidationsmittel; CrO2 in Ton- und Videobndern. 50Cr (4,35%), 52Cr (83,79%), 53Cr (9,50%), 54Cr (2,36%) Cr Cr3+ + 3 e Cr Cr2+ + 2 e Cr2+ Cr3+ + e Cr3+ + 12 H2O CrO42- + 8 H3O+ + 3 e -0,744 Volt -0,557 Volt -0,41 Volt +1,34 Volt

Verwendung


2 Cr3+ + 21 H2O Cr2O72- + 14 H3O+ + 6 e +1,36 Volt:



Mangan54,938049 u

25

Mn

Nebengruppe VII b (Mangangruppe) 4. Periode _______________ 7. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): +2 (+3, +4, +6, +7) Elektronegativitt: 1,5 Atomradius: 137 pm Erdkrustenhufigkeit: 0,09 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 5 2 Name Entdeckung Von magnesia nigra, einer schwarzen bei Magnesia in Kleinasien gefundenen Erde (Braunstein MnO2). 1774 von Gahn und Scheele in unreiner Form durch Reduktion von Braunstein (MnO2) mit Kohlenstoff erhalten und Manganesium genannt. Reines Mangan erstmals 1808 von John hergestellt.

Eigenschaften

Vorkommen

Herstellung

Verbindungen Verwendung

Eisenfarbenes, hartes, sprdes Metall. Luft an der Luft unter Bildung einer schtzenden Deckschicht grau-bunt an. Lst sich leicht in verdnnten Suren zu Mn(II)-Salzen, wird bereits von Wasser angegriffen. Bildet zusammen mit Kupfer und Aluminium ferromagnetische Legierungen. Farbe der Verbindungen: Mn(II) meist rosa, Mn(VI) grn, Mn(VII) rotviolett. Begleiter in Eisenerzen; Braunstein MnO2, Manganit MnO(OH), Hausmannit Mn3O4, Rhodochrosit MnCO3; Spurenelement in Pflanzen. Reines Mangan aluminothermisch aus MnO2; technisch als Ferromangan durch Reduktion eisenhaltiger Manganerze mit Koks. Mangandioxid (Braunstein) MnO2; Kaliumpermanganat KMnO4 Als Legierungsbestandteil (Sondersthle, z.B. in Pflugscharen und Safes); Mangan(IV)-oxid MnO2 in Taschenlampenbatterien und als dunkelbraunes Farbpigment in Dachziegeln; KMnO4 als starkes Oxidationsmittel. 55Mn (100%) Mn Mn2+ + 2 e Mn(OH)2(s) + OH Mn(OH)3(s) + e Mn3+/MnO2 (in saurem Medium) Mn2+ + 6 H2O MnO2 + 4 H3O+ + 2 e Mn2+/Mn3+ Mn2+ + 12 H2O MnO4 + 8 H3O+ + 5 e MnO2/MnO42- (in saurem Medium) -1,029 Volt -0,40 Volt +0,95 Volt +1,35 Volt +1,51 Volt +1,51 Volt +2,26 Volt


MnO42- MnO4 + e (in saurem Medium) +0,56 Volt

MnO2(s) + 6 H2O MnO4 + 4 H3O+ + 3 e +1,63 Volt



Eisen55,845 u

26

Fe

Nebengruppe VIII b 4. Periode _______________ 8. Gruppe (IUPAC 89)


Oxidationsstufe(n): +3 (+2, +6) Elektronegativitt: 1,8 Atomradius: 124 pm Erdkrustenhufigkeit: 4,7 %

Anordnung der Elektronen 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s 2 2 6 2 6 6 2 Name Entdeckung Evtl. von isara, keltisch stark, fest. Symbol von lat. ferrum. Erzeugnisse aus Meteoriteneisen wurden in ca. 7000 Jahre alten Grabsttten in gypten und Mesopotamien gefunden.

Eigenschaften

Blulichweies, zhes, ziemlich weiches Metall. Erweicht bei Rotglut. Ferromagnetisch. In trockener Luft und in sauerstoff- und kohlendioxidfreiem Wasser wegen dichter Oxidhaut bestndig. Feuchte Luft oder kohlendioxidhaltiges Wasser greifen Eisen unter Rostbildung an. Rost (Eisenoxidhydrat) schtzt das Grundmetall infolge Porsitt nicht. Lslich in verdnnten Suren. Beim Glhen an der Luft entsteht Fe3O4. Vierthufigstes Element; Eisenerze: Magnetit Fe3O4, Roteisenerz Fe2O3, Brauneisenerz FeO(OH), Pyrit FeS2. Im roten Blutfarbstoff. Im Hochofen durch Reduktion des Eisenerzes mit Koks. Roheisen: Kohlenstoffgehalt >1,7%, sehr hart und sprde, bricht beim Biegen; Stahl: Kohlenstoffgehalt

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Chemie Das Period en System Der Elemente