VIII. Hauptgruppe – Überblick

VIII. Hauptgruppe – Überblick Übung

• Entscheide, welche Elemente zu den Edelgasen gehören.

  Tipps

  In welcher Hauptgruppe stehen die Edelgase?

  Lösung

  Die Edelgase stehen in der achten Hauptgruppe. Das bedeutet, dass sie eine voll besetzte Außenschale besitzen. Besitzt ein Element eine vollbesetzte Außenschale, ist es sehr reaktionsträge. Edelgase reagieren nicht oder nur ganz selten mit anderen Elementen. Zu den Edelgasen gehören:

  • Helium (He),
  • Neon (Ne),
  • Argon (Ar),
  • Krypton (Kr),
  • Xenon (Xe) und
  • Radon (Rn).

• Ordne den einzelnen Edelgasnamen die griechische Bedeutung zu.

  Tipps

  Wo wurde Helium das erste Mal entdeckt?

  Lösung

  Viele Namen chemischer Elemente stammen aus dem Griechischen. Das liegt daran, dass viele Alchemisten (die Vorgänger der Chemie) aus Griechenland kamen. Die Elemente, die die Alchemisten entdeckten, bekamen dann auf Grund ihrer Eigenschaften griechische Namen. Diese Tradition setzte sich auch lange Zeit in der Chemie fort. Sehr lange waren Griechisch und Latein die Sprachen der Wissenschaft.

• Beschreibe die Dichte der Edelgase.

  Tipps

  Sinkt oder steigt die Dichte innerhalb der VIII. Hauptgruppe von oben nach unten?

  Welches Gas wird häufig zum Befüllen von Luftballons verwendet und erhöht beim Einatmen die Stimme?

  Lösung

  Edelgase und die Luft
  In unserer Atemluft sind Edelgase nur in einem geringen Prozentsatz vertreten. Die Luft hat bei 20°C auf der Meerespiegelhöhe etwas die Dichte von 1,2041 kg/m³. Innerhalb der achten Hauptgruppe steigt die Dichte von oben nach unten.

  Helium besitzt eine Dichte von 0,1785kg/m³ und ist damit leichter als Luft. Es eignet sich gut zum Befüllen für Heißluftballons, weil es im Gegensatz zu Wasserstoff nicht brennbar ist. Es ist allerdings ein sehr teures Gas und hat einen sehr kleinen Ionenradius. Heißluftballons brauchen deshalb ein sehr engmaschiges Material, das möglichst wenig vom Helium durchlässt.

• Beschreibe die Eigenschaften von Edelgasen.

  Tipps

  Welche Information über den Bau eines Atoms erhälst du über die Hauptgruppennummer?

  Edelgase sind auch Bestandteil unserer Atemluft.

  Lösung

  Als Elemente der VIII. Hauptgruppe haben Edelgase eine vollbesetzte Außenschale (Edelgaskonfiguration). Diese vollbesetzte Außenschale ist ein energetisch sehr stabiler Zustand.

  Alle Atome im Periodensystem versuchen, diesen Zustand zu erreichen, und reagieren mit anderen Atomen. Die Edelgase bilden hier eine Ausnahme, weil sie diesen Zustand schon erreicht haben. Deshalb kommen Edelgase auch als einzelne Atome vor und bilden keine Moleküle aus. Edelgase sind im Wasser unlöslich. Wegen der Edelgaskonfiguration sind sie sehr reaktionsträge.

  Dennoch steigt die Reaktivität innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten. Das lässt sich damit erklären, dass mit der Periode auch die Anzahl der Elektronenschalen steigt. Das bedeutet, die Valenzelektronen (Außenelektronen) sind immer weiter vom Atomkern und dessen Anziehungskraft entfernt und werden damit reaktionsfreudiger.

• Bestimme die Schmelztemperaturen der Edelgase.

  Tipps

  Sinkt oder steigt die Siedetemperatur innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten?

  Die Heliumatome sind die Leichtesten in der Hauptgruppe.

  Lösung

  Die Edelgase haben sehr niedrige Siede- und Schmelztemperaturen. Helium schmilzt zum Beispiel bei ungefähr -272,2 °C und selbst Radon, das die höchste Schmelztemperatur bei den Edelgasen besitzt, schmilzt bei -71°C. Die Schmelztemperaturen steigen innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten. Bei den Edelgasen liegen Schmelz- und der Siedepunkt sehr dicht beieinander. Das bedeutet, der Temperaturbereich, in dem ein Edelgas flüssig ist, ist sehr gering.

• Erkläre, wie man die Edelgase voneinander unterscheiden könnte.

  Tipps

  Hat die Dichte einer Substanz Einfluss auf ihr Gewicht?

  Bei der Gasentladung durchfließt Strom die einzelnen Gase.

  Lösung

  Edelgase unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. Sie haben unterschiedliche Schmelz- und Siedetemperaturen und die Dichte steigt innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten. Die Masse eines Stoffes lässt sich mit der Formel $m= \varrho \cdot V$ berechnen. $\varrho$ steht dabei für die Dichte und $V$ für das Volumen. Je höher die Dichte eines Stoffes ist, desto schwerer ist die Substanz.

  Jedes Edelgas zeigt eine andere Färbung bei der Gasentzündung. Bei der Gasentzündung wird in einer Geißlerröhre Strom durch das Gas geleitet. Dabei zeigt sich farbiges Licht.

  • Helium = weißrosa
  • Neon= rotorange
  • Argon =pink
  • Krypton=hellblau
  • Xenon= blaulila

  Durch diesen Farbeffekt lassen sich Edelgase gut für bunte Leuchtreklame einsetzen.