Die V. und VI. Hauptgruppe

Inhaltsverzeichnis zum Thema

• Was ist die fünfte Hauptgruppe?
• Stickstoff
• Phosphor
• Arsen, Antimon und Bismut
• Was ist die sechste Hauptgruppe?
• Sauerstoff
• Schwefel
• Selen, Tellur und Polonium

Was ist die fünfte Hauptgruppe?

Die 5. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente wird auch als Stickstoffgruppe bezeichnet. Zu dieser Gruppe gehören Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon und Bismut.

Die Mitglieder dieser Gruppe besitzen fünf Außenelektronen. Eine vollbesetzte Außenschale kann also durch drei weitere Elektronen erreicht werden. Diese Gruppe ist tief gespalten. Stickstoff stellt ein typisches Nichtmetall dar. Es kommt bei Raumtemperatur nur gasförmig vor und bildet Moleküle. Das letzte Mitglied Bismut ist dagegen ein typisches Metall, welches fest vorliegt und Ionen bildet. Die Mitte bildet Arsen als Halbmetall, es weist Eigenschaften aus beiden Welten auf und kommt in einer instabilen nichtmetallischen und einer stabilen metallischen Modifikation vor. Antimon ist fast vollständig ein Metall. Phosphor gehört zu den Nichtmetallen. Es kommt in vier verschiedenen Modifikationen vor. Diese sind weiß (sehr reaktiv und gefährlich), rot, violett und schwarz. Die Modifikationen unterscheiden sich mitunter gewaltig in ihren Eigenschaften und Reaktionsverhalten.

Stickstoff

Stickstoff macht den größten Anteil unserer Atmosphäre aus. Die Luft besteht zu 78% aus diesem Gas. Es ist chemisch sehr reaktionsträge und wird daher oft als Schutzgas eingesetzt, um ungewollte Reaktionen z.B. mit Sauerstoff zu verhindern. Flüssiger Stickstoff wird als Kühlmittel eingesetzt. Weiterhin ist der atmosphärische Stickstoff unersetzlich zur Herstellung von Düngemitteln und zur Produktion von Ammoniak (Ammoniaksynthese) mithilfe des Haber-Bosch-Verfahrens.

Phosphor

Phosphor kommt in der chemischen Industrie zur Synthese von wichtigen Produkten wie der Phosphorsäure zum Einsatz. Auch für die Herstellung von Düngemitteln ist es sehr wichtig. Die Reibflächen an Streichholzpäckchen bestehen größtenteils aus rotem Phosphor.

Arsen, Antimon und Bismut

Arsen findet in der Halbleitertechnik Anwendung und wird als Legierungsbestandteil zu Blei gegeben. Antimon wird für Legierungen und zur Herstellung von Sprengstoffzündern benutzt. Antimon wird vor allem als Legierungsmetall genutzt. Es kann Blei und Zinn härten. Die Besonderheit von Antimon ist, dass es sich beim Abkühlen ausdehnt. Bismut ist ebenfalls Bestandteil vieler Legierungen und wird oft als Katalysator eingesetzt. Dabei ersetzt es vor allem das giftige Blei.

Was ist die sechste Hauptgruppe?

Die 6. Hauptgruppe des PSE, die Chalkogene, verdankt ihren Namen dem griechischen Wort für Erz. Sie sind also Erzbildner. Zu dieser Gruppe gehören Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur und Polonium. Zur Erreichung der stabilen Edelgaskonfiguration fehlen den Mitgliedern der Chalkogene noch zwei Außenelektronen. Es sind also zwei Bindungen möglich. Die beiden Nichtmetalle Sauerstoff und Schwefel bilden diese in Verbindungen aus. Sie bilden Moleküle. Selen und Tellur stellen Halbmetalle dar und besitzen verschiedene Modifikationen. Polonium weist einen metallischen Charakter auf und ist radioaktiv. Die Chalkogene, außer Sauerstoff, können auch die d-Orbitale nutzen, um weitere Bindungen einzugehen. So sind neben der Oxidationsstufe +2 auch +4 und +6 möglich.

Sauerstoff

Sauerstoff kommt elementar in der Atmosphäre und in Verbindung mit Kohlenstoff als Kohlendioxid vor. In der Erdkruste gibt es viele Metalloxide, die als Erze bezeichnet werden, und andere Sauerstoffverbindungen mit Nichtmetallen. Diese Vielfalt kommt durch die hohe Reaktivität von Sauerstoff zustande.

Schwefel

Schwefel kommt in reiner Form oft durch vulkanische Aktivität zutage. Es gibt aber noch viele schwefelhaltige Erze wie die Sulfide, Sulfate und Sulfite. Sie werden oft für die Gewinnung von Metallen abgebaut und aufgeschlossen. Ein wichtiges Produkt, das Schwefel enthält, ist die Schwefelsäure. Sie dient als Grundchemikalie der chemischen Industrie und ist an vielen Synthesen weiterer Stoffe beteiligt.

Selen, Tellur und Polonium

Selen und Tellur kommen sehr selten vor und bilden unter anderem Selenide und Telluride. Selen findet breite Anwendung in der Halbleitertechnik, in Anti-Schuppen-Shampoos und als Legierungsbestandteil. Tellur ist teuer in der Herstellung und wird daher nicht oft benutzt. Als Legierungsmetall für Stahl ist es dennoch wichtig, um die Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit von Edelstählen zu verbessern. Polonium wird fast nur eingesetzt, um zusammen mit Beryllium Neutronen zu liefern.