Hauptgruppen – Namen und Eigenschaften

Hallo, liebe Freunde und Freundinnen der Chemie! Schön, dass Ihr mich weiter begleitet auf meinem Weg durch das Periodensystem der Elemente. Einen schönen guten Tag, Herr Mendelejew! Guten Tag, Herr Meyer! So meine Herren, schön, dass Sie uns als Entdecker dieses berühmten Systems besucht haben. Leider müssen wir jetzt arbeiten. Ich bitte Sie, das Feld zu verlassen. Seien Sie bitte so freundlich! Ja, ja, das geht schon in Ordnung. Schön, ich habe die beiden Herren nicht verärgert. Dann können wir beginnen.   Das heutige Thema lautet: Hauptgruppen. Ich möchte die Hauptgruppen ganz, ganz kurz vorstellen, sodass ihr einen gewissen Überblick habt. Später werden wir dann in die Tiefe gehen. Die 1. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Das chemische Element Wasserstoff, durch Pfeil gekennzeichnet, befindet sich in der 1. Hauptgruppe. Es nimmt eine gewisse Sonderstellung ein und wird häufig speziell betrachtet. Wir wollen es heute gar nicht besprechen. Beginnen wir somit mit der 1. Hauptgruppe. Wisst ihr noch, was hinter dem ersten Pfeil verdeckt ist? Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Francium. Das sind die Alkalimetalle. Die Alkalimetalle sind die Metalle der 1. Hauptgruppe. Es sind durchweg äußerst reaktionsfähige chemische Elemente. Alle reagieren sofort mit Wasser und mit dem Sauerstoff der Luft. Eine der wichtigsten chemischen Reaktionen möchte ich mit Reaktionsgleichung formulieren. Natrium und Wasser reagieren zu Natriumhydroxid und Wasserstoff. Wir schreiben: Na + H2O reagieren zu NaOH + H2. Die Aufmerksamen unter euch werden schon festgestellt haben, dass ich ausgleichen muss, weil links und rechts unterschiedliche Zahlen an Atomen vorhanden sind. Das tue ich auch und dann stimmt die Reaktionsgleichung. 2Na+2H2O reagieren zu 2 NaOH+H2. 2NaOH ist eine sehr starke Base, auch Lauge genannt. Die 2. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Man nennt die Elemente dieser Hauptgruppe auch Erdalkalimetalle. Auch diese chemischen Elemente reagieren mit Wasser und Sauerstoff. Allerdings sind sie bedeutend reaktionsträger als die Alkalimetalle. Beryllium und Magnesium reagieren mit Wasser praktisch bei Raumtemperatur nicht. Calcium dagegen reagiert mit Wasser sofort. Calcium reagiert mit Wasser unter der Bildung von Calciumhydroxid und Wasserstoff. Ca+2H2O reagieren zu Ca(OH)2 + H2. Ca(OH)2 ist eine recht kräftige Base, Löschkalk. Die 3. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Die Elemente dieser Hauptgruppe nennt man Erdmetalle. Erdmetalle reagieren nur sehr schwer mit dem Sauerstoff der Luft. Sie müssen regelrecht verbrannt werden. Mit Wasser reagieren sie bei Raumtemperatur praktisch nicht. Damit Erdmetalle bei Raumtemperaturen reagieren, braucht man ein kräftigeres Reaktionsmittel. Und das sind Säuren. Ich möchte die Reaktion von Aluminium mit Salzsäure aufschreiben. In Worten: Aluminium reagiert mit Salzsäure zu Aluminiumchlorid und Wasserstoff. Wenn ich die Formelgleichung aufschreibe und ausgleiche, so erhalte ich: 2Al + 6 HCl reagieren zu 2 AlCl3 + 3 H2. Die 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Die 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente wird häufig als Kohlenstoffgruppe bezeichnet. Die Kohlenstoffgruppe enthält chemische Elemente von recht unterschiedlichem Charakter. Das 1. Element, Kohlenstoff, kommt als Diamant, Graphit oder Buckminsterfulleren vor. Silicium finden wir hauptsächlich  in der Verbindung Quarz, im Seesand. Darunter haben wir das Halbmetall Germanium, darunter Zinn und Blei. Diese Metalle, Zinn und Blei, sind bedeutend edler als die Metalle der ersten 3 Hauptgruppen und reagieren nur schwer mit Sauerstoff an der Luft. Die vielleicht wichtigste Reaktion der Elemente der 4. Hauptgruppe ist die Reaktion des Kohlenstoffdioxids mit Wasser zu Kohlensäure. CO2 + H2O reagieren zu H2CO, Kohlensäure. Wir haben mit dem chemischen Element Kohlenstoff in der 4. Hauptgruppe das 1. wirkliche Nichtmetall in den ersten 4. Hauptgruppen. Die 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Die 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente wird auch als Stickstoffgruppe bezeichnet. In dieser Gruppe gibt es praktisch nur ein echtes Metall, Bismut, Bi. Die Nichtmetalle Stickstoff, N und Phosphor, P, bilden Säuren. Diese Säuren solltet ihr unbedingt kennen. Es sind dies die Salpetersäure, HNO3, und die Phosphorsäure, H3PO4. Die 6. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Die Elemente der 6. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente werden auch als Chalkogene bezeichnet. Das bedeutet Erzbildner. Viele Schülerinnen und Schüler sind verwundert, dass ein großer Teil des Sauerstoffs auf der Erde in den Steinen, Erzeni78u: und Mineralien der Erdkruste enthalten sind. Ich möchte hier 2 Beispiele nennen, die zeigen, wo Erzbildner vorhanden sind. Als erstes das Eisenoxyd, Fe3O4, ein Eisenerz, das als Magnetit bezeichnet wird. Eine Verbindung aus Eisen und Schwefel, mit der Formel FeS2, wird als Pyrit bezeichnet. Auch hierbei handelt es sich um ein Eisenerz. Die Elemente der 6. Hauptgruppe bilden dort, wo es sich um typische Nichtmetalle handelt, Säuren. Eine Säure solltet ihr auf alle Fälle kennen. Sie hat die Formel H2SO4, das ist Schwefelsäure. Aber auch das Halbmetall Selen, Se, bildet eine Säure von analoger Struktur, H2SeO4. Auch diese Säure ist, wie Schwefelsäure, eine starke Säure. Die 7. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Die 7. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente enthält Elemente, die als Halogene bezeichnet werden. Halogene bedeutet Salzbildner. Aus der großen Fülle von Herstellungsmöglichkeiten möchte ich eine auswählen. Das chemische Elemente Natrium aus der 1. Hauptgruppe reagiert mit dem chemischen Element Chlor aus der 7. Hauptgruppe. Wir schreiben: 2 Na+ Cl2 reagieren zu 2NaCl. Natrium reagiert mit Chlor unter der Bildung von Kochsalz. Als typische Nichtmetalle bilden die Halogene starke Säuren. Ein Beispiel, das ihr unbedingt kennen solltet, möchte ich formulieren: Wasserstoff reagiert mit Chlor unter der Bildung von Chlorwasserstoff. H2 + Cl2 reagieren zu 2HCl. Chlorwasserstoff in Wasser gelöst ergibt Salzsäure. Die 8. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente Die Elemente der 8. Hauptgruppe bezeichnet man als Edelgase. Die Gase heißen edel, weil sie praktisch keine Verbindungen mit anderen chemischen Elementen eingehen. Trotzdem unterscheiden sie sich in ihrer Reaktionsfähigkeit, die von oben, vom Helium, nach unten, zum Radon, zunimmt. Konkret sieht das so aus, dass Helium völlig reaktionsträge ist. Das gleiche gilt für Neon und Argon. Beim Krypton kann man von einer gewissen Reaktionsfähigkeit sprechen. Für Xenon sind Verbindungen bekannt. Mit Radon ist es problematisch zu experimentieren, da es zu wenig vorkommt und radioaktiv ist. Eine wichtige Verbindung möchte ich euch nennen. Es ist die Verbindung aus Xenon und Fluor, XeF4, ein Feststoff. Xenon reagiert hier mit dem gefährlichsten und reaktionsfreudigsten Element des Periodensystems der Elemente, mit dem chemischen Element Fluor. So, liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Wir sind am Ende unseres Videos angelangt. Wollen wir noch einen Blick auf die Hauptgruppen werfen. Die 1., das sind die Alkalimetalle. Die 2. Hauptgruppe, erinnert euch, sind die Erdalkalimetalle. Die 3. Hauptgruppe, das sind die Erdmetalle. Die 4. Hauptgruppe ist die Kohlenstoffgruppe. Die 5. Hauptgruppe ist die Stickstoffgruppe. Die 6. Hauptgruppe das sind die Chalkogene, die Erzbildner. Die 7. Hauptgruppe, das sind die Halogene, die Salzbildner. Und schließlich die 8. Hauptgruppe, das sind die Edelgase. So, leider müssen wir schon wieder voneinander scheiden. Bis zum nächsten Mal! Alles Gute! Tschüss!