(WT1-05) – Metalle in den Hauptgruppen

Inhaltsverzeichnis

In diesem Kurstext erfährst du als angehender Techniker alles Relevante zu den Metallen und deren jeweilige Hauptgruppe. Außerdem erfährst du von uns welche Besonderheiten jede Hauptgruppe aufweisen.

“Die meisten Metalle finden sich in den Hauptgruppen des PSE wieder.”

 

 

Hauptgruppe - Metalle
Hauptgruppe – Metalle

 


Alkalimetalle – Hauptgruppe 1


Diese Metalle sind sehr weich und können mit einer Klinge geteilt werden. Außerdem leiten sie Strom besonders gut. Aus diesem Grund tragen Batterien in denen Alkalimetalle stecken, den Namen Alkalibatterien.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Alle Alkalimetalle haben gemein, dass sie nur ein Elektron in ihrer äußersten Valenzschale besitzen und daher sehr stark mit anderen Elementen reagieren.

 

Zur Gruppe der Alkalimetalle gehören:

  • Wasserstoff (chem. Kurzzeichen: H) – kein Metall

sowie

  • Lithium (Li)

sowie

  • Natrium (Na)

sowie

  • Kalium (K)

sowie

  • Rubidium (Rb)

sowie

  • Caesium (Cs)

und

  • Francium (Fr)

 

Der Gewinnung von Alkalimetallen in Reinform erfolgt durch eine Schmelzflusselektrolyse oder eine Reduktion.


Alkaklimetalle – Chemische Besonderheiten im PSE


 

  • Wasserstoff: Ordnungszahl: 1 | Elektronennegativität: 2,2 | Atomare Masse: 1,007 u

sowie

  • Lithium: Ordnungszahl: 3 | Elektronennegativität: 1,0 | Atomare Masse: 6,94 u

sowie

  • Natrium: Ordnungszahl: 11 | Elektronennegativität: 1,0 | Atomare Masse: 22,98 u

sowie

  • Kalium: Ordnungszahl: 19 | Elektronennegativität: 0,9 | Atomare Masse: 39,09 u

sowie

  • Rubidium: Ordnungszahl: 37 | Elektronennegativität: 0,9 | Atomare Masse: 85,46 u

sowie

  • Caesium: Ordnungszahl: 55 | Elektronennegativität: 0,9 | Atomare Masse: 132,90 u

sowie

  • Francium: Ordnungszahl: 87| Elektronennegativität: 0,9 | Atomare Masse: 223,01 u

 

Mit zunehmender Ordnungszahl nimmt auch die atomare Masse zu. Die Elektronennegativität hingegen bleibt bei einem Wert zwischen 0,9 und 1,0 annähernd gleich.

 

Hast du dich mal gefragt, wo die ganzen bunten Farben bei Silvesterfeuerwerken herkommen? Im Zweifelsfall sind es Alkalimetalle, die durch Schwarzpulver und thermische Energie (Feuer) in eine chemische Reaktion gebracht werden.

 

Silvesterfeuerwerk - Hauptgruppe
Silvesterfeuerwerk – Hauptgruppe

 


Erdalkalimetalle – Hauptgruppe 2


Diese Metalle sind weich und können gut verformt werden. Die einzige Ausnahme stellt hier das harte und spröde Beryllium dar.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Alle haben gemein, dass sie eine Oxidationsschicht ausbilden, somit also sehr reaktiv mit Gasen wie Sauerstoff reagieren.

 

Entfernt man diese Schicht oder zerteilt man einen Werkstoff aus dieser Gruppe, so strahlt einem der typische metallische Glanz entgegen.

Außerdem haben Erdalkalimetalle aufgrund ihrer geringen Dichte ein vergleichsweises geringes Gewicht. Entsprechend sind diese Metalle die erste Wahl für den konstruktiven Leichtbau.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Alle Erdalkalimetalle haben gemein, dass sie zwei Elektronen in ihrer äußersten Valenzschale besitzen und daher auch mit anderen Elementen reagieren.

 

Zur Gruppe der Alkalimetalle gehören:

  • Beryllium (chem. Kurzzeichen: Be)

sowie

  • Magnesium (Mg)

sowie

  • Calcium (Ca)

sowie

  • Strontium (Sr)

sowie

  • Barium (Ba)

sowie

  • Radium (Ra)

 

Jetzt weißt du auch, worauf der Begriff Radioaktivität zurückgeht. Er stammt vom Element Radium.

 


Erdalkalimetalle  – Chemische Besonderheiten im PSE


 

  • Beryllium: Ordnungszahl: 4 | Elektronennegativität: 1,5 | Atomare Masse: 9,01 u

sowie

  • Magnesium: Ordnungszahl: 12 | Elektronennegativität: 1,7 | Atomare Masse: 24,30 u

sowie

  • Calcium: Ordnungszahl: 20 | Elektronennegativität: 2,0 | Atomare Masse: 40,07 u

sowie

  • Strontium: Ordnungszahl: 38 | Elektronennegativität: 1,7 | Atomare Masse: 87,62 u

sowie

  • Barium: Ordnungszahl: 56 | Elektronennegativität: 1,6 | Atomare Masse: 137,32 u

sowie

  • Radium: Ordnungszahl: 88 | Elektronennegativität: 1,0 | Atomare Masse: 226 u

 

Mit zunehmender Ordnungszahl nimmt auch die atomare Masse zu. Die Elektronennegativität hingegen schwankt zwischen einem Wert zwischen 1,0 und 2,0.

 

In der Metallurgie dienen kommen besonders häufig Magnesium und Calcium als Legierungselemente und als Zuschläge zum Einsatz. Im Hochofenprozess nimmt Calcium die Rolle als Reduktionsmittel ein.

 


Erdmetalle – Hauptgruppe 3


Das Element Bor, welches dieser Gruppe zugeordnet ist, hat dazu geführt, dass man auch von der Borgruppe spricht. Dabei handelt es sich bei Bor, anders als bei den anderen Metallen, um ein Halbmetall.

Diese Metalle sind leicht und können gut verformt werden.

Besonders Aluminium wird bevorzugt im Maschinenbau, Flugzeugbau und der Automobilindustrie eingesetzt, da es sowohl leicht als auch gut verformbar ist.  Außerdem bildet Aluminium eine Oxidationsschicht aus, die als Schutzfilm gegenüber Korrosion schützt.

 

undefiniert
Der Faulpelz...

Als Gegensatz hierzu dient Bor. Es ist der „Faulpelz“ in der Gruppe, wenn es um Reaktionen geht und reagiert erst bei hohem Wärmeeinfluss mit anderen Elementen.

 

Auch die hohe elektrische Leitfähigkeit und das geringe Gewicht machen Aluminium zu einem beliebten Werkstoff in der Elektroindustrie.

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Alle Erdmetalle haben gemein, dass sie drei Elektronen in ihrer äußersten Valenzschale besitzen und daher weniger gut mit anderen Elementen reagieren.

 

Zur Gruppe der Erdmetalle zählen:

  • Bor (chem. Kurzzeichen: B)

sowie

  • Aluminium (Al)

sowie

  • Gallium (Ga)

sowie

  • Indium (In)

sowie

  • Thallium (TI)

 

  • Nihonium [ehemals Ununtrium (Uut)]

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Nihonium wurde erst in der jüngsten Vergangenheit (2003) durch aufwendige Versuche nachgewiesen und stellt somit einen Newcomer im PSE dar.

 


Borgruppe  – Chemische Besonderheiten im PSE


 

  • Bor: Ordnungszahl: 5 | Elektronennegativität: 2,0 | Atomare Masse: 10,81 u

sowie

  • Aluminium: Ordnungszahl: 13 | Elektronennegativität: 1,5 | Atomare Masse: 26,98 u

sowie

  • Gallium: Ordnungszahl: 31 | Elektronennegativität: 1,8 | Atomare Masse: 69,72 u

sowie

  • Indium: Ordnungszahl: 49 | Elektronennegativität: 1,5 | Atomare Masse: 114,81 u

sowie

  • Thallium: Ordnungszahl: 81 | Elektronennegativität: 1,4 | Atomare Masse: 204,38 u

sowie

  • Nihonium: Ordnungszahl: 113 | Elektronennegativität: unbestimmt | Atomare Masse: 286 u

 

Merk's dir!
Merk's dir!

Schwere Homologe werden dir in deiner Prüfung oder deiner späteren Tätigkeit wohl nicht über den Weg laufen, aber du solltest dir merken, dass diese Elemente eine Dreifachbindung ausbilden.

 



wie gehts weiter?
Nachdem du jetzt Hauptgruppe 1-3 betrachtet haben, erkläre wir dir im nächsten Kurstext die Metalle aus den Nebengruppen.

 

Trainingsbereich

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