Was haben die Elemente der 3. Hauptgruppe alle gemeinsam? (Chemie, Periodensystem)?
Alle Elemente dieser Hauptgruppe haben drei Außenelektronen. Gibt es noch weitere Eigenschaften wie zum Beispiel bei den Alkalimetallen die Flammenfärbung?
Vielen Dank im Voraus.
2 Antworten
Alle Elemente der 3. HG haben drei Außenelektronen und bilden daher Oxide der Form E₂O₃ und Halogenide EX₃. Damit hören die Gemeinsamkeiten aber auch schon so ziemlich auf, denn das Bor ist in seiner Chemie so einzigartig, daß es mit keinem anderen Element gut vergleichbar ist.
Die anderen sind einigermaßen homogen. Alle sind Metalle, die sich leicht oxidieren lassen. Alle bilden in wäßriger Lösung E³⁺-Kationen; bereits mit schwachen Basen fällt unlösliches Hydroxid E(OH)₃ aus, das sich (außer Tl(OH)₃) im Überschuß Natronlauge zu einem Komplex [E(OH)₄]¯ löst. Salze mit typischen Anionen wie Halogenid, Sulfat, Nitrat, … sind gut wasserlöslich, Carbonate und Sulfide dagegen nicht (das ist bei den meisten Metallen so).
Thallium ist aber in mehrfacher Hinsicht speziell, weil es bevorzugt als Tl⁺ auftritt; Tl³⁺ ist ein kräftiges Oxidationsmittel. Die Chemie des Tl⁺ ist ganz anders als die der dreifach geladenen Ionen, z.B. ist TlOH eine starke Base und gut wasserlöslich. Viele Tl⁺-Salze haben ähnliche Eigenschaften wie die entsprechenden Silbersalze, so ist z.B. TlCl unlöslich und lichtempfindlich, wie AgCl. Alle Tl-Salze sind giftig, und sie wurden mal als Rattengift verwendet; leider töten sie aber nicht nur Nager, sondern auch Menschen.
Noch ein paar Kleinigkeiten:
- Gallium hat als Festkörper eine atypische Struktur und ist spröde, was für ein Hauptgruppenmetall sehr ungewöhnlich ist. Der Schmelzpunkt liegt bei nur 30 °C, und bizarrerweise ist flüssiges Ga dichter als festes; deshalb schwimmt Ga-Metall auf der Schmelze wie Eis am Wasser.
- Flammenfärbungen gibt es nur bei den beiden schwersten Vertretern, und beide Elemente haben ihren Namen von der Farbe ihrer Flammen: Indium (←Indigo) ist dunkelblau, und Thallium (←θαλλός thallós ‘junger, grüner Trieb einer Pflanze’) ist satt grün.
- Wenn wir schon bei den Namen sind: Gallium ist angeblich nach Frankreich (Gallien) benannt. Ich schreibe „angeblich“, denn der Entdecker war zwar Franzose, aber er hieß Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran. Da le coq auf Französisch ‘der Hahn’ bedeutet und dieser Vogel auf Latein gallus heißt, steht aber der Verdacht im Raum, der Kerl habe das Element arroganterweise nach sich selbst benannt.
- Aluminium hat seinen Namen vom Alaun, dem bereits in der Antike bekannten Salz KAl(SO₄)₂ ⋅ 12 H₂O.
- Ähnlich hat das Bor seinen Namen vom Borax, Na₂B₄O₇ ⋅ 10 H₂O. Auch dieser Name geht mindestens ins frühe Mittelalter, vielleicht auf die Antike zurück.
- Obwohl wie beschrieben Verbindungen dieser Elemente bereits seit Jahrtausenden bekannt sind, wurden die Elemente erst im 19. Jahrhundert entdeckt.
Vielen Dank für Deine Antwort, ich sehe, wie viel Mühe Du Dir gegeben hast!
Alle Elemente der 3. HG haben gemeinsam, dass sie relativ weiche Metalle bis Halbmetalle sind. Viel mehr aber auch nicht.
Bor hat viele Anwendungen in der Halbleiterelektronik und der organischen Chemie. Es ist sehr ungewöhnlich, da es krassen Elektronenmangel aufweist.
Aluminium ist hauptsächlich als Metall relevant.
Gallium ist wichtig in Dioden. Der niedrige Schmelz- und hohe Siedepunkt sind sehr außergewöhnlich.
Indium ist ein sehr weiches Metall, hauptsächlich beim Löten, Touch-Bildschirmen und in PV.
Thallium ist extrem ähnlich zu Kalium, aber hochgiftig. Tl(III) ist fast irrelevant.
Die Flammenfarben sind nicht sehr wichtig. Bormethylester ist grün, Alu weiß, Gallium und Indium sind violett und Thallium stark grün.
Insgesamt sind sie alle selten in der Analytik und dem "Ionenlotto" zu finden. Man kann Gallium und Indium so legieren, dass sie Flüssigmetalllegierungen bilden. Die Ähnlichkeiten sind weniger stark ausgeprägt als bei den (Erd-)Alkalimetallen, Halogenen oder Edelgasen.