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Grundwissen

Nebengruppenelemente

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Zu den Nebengruppenelementen gehören viele wichtige Metalle, wie Eisen, Silber und Gold.
  • Sie werden häufig im Maschinenbau, in der Bauindustrie und für die Elektronik verwendet.

Du weißt, dass das Periodensystem den Zusammenhang zwischen Atombau, Außenelektronen und Eigenschaften abbildet. Bis zum Element Calcium \(\ce{(Ca)}\) (Ordnungszahl 20) ist die Struktur des Periodensystems regelmäßig. Dann ist es ein bisschen wie in den Fremdsprachen mit manchen Verben: es treten Unregelmäßigkeiten auf und damit wird es komplizierter. Die Elemente zwischen den Hauptgruppen 2 und 3 sind die Nebengruppenelemente. Sie werden im Periodensystem meistens in anderen Farben dargestellt, damit wir auf die Unterschiede hinweisen können.

Besonderheiten der Nebengruppenelemente

Bei den Nebengruppenelementen werden die Elektronen nicht auf der äußersten Schale zugefügt, sondern auf den zweit- und drittäußeren Schalen. Das bedeutet, dass alle diese Nebengruppenelemente zwei Elektronen auf der äußeren Schale haben (manche auch nur ein Elektron). Die Mitglieder der einzelnen Nebengruppen haben daher sehr ähnliche Eigenschaften. Alle diese Nebengruppenelemente sind Metalle mit hoher Dichte, hohen Schmelz- und Siedepunkten und häufig farbigen Verbindungen. Viele der besonders wichtigen Metalle, wie Eisen, Silber und Gold, gehören dazu. Insgesamt sind mehr als die Hälfte der bisher bekannten Elemente Nebengruppenelemente (Abb. 1).

Antonsusi, Public domain, via Wikimedia Commons
Abb. 1 Nebengruppen im PSE

Bekannte Nebengruppenelemente aus unserem Leben

  • Titan \(\ce{(Ti)}\) ist ein wichtiges Leichtmetall (Abb. 2.1). Es wird unter anderem für medizinische Implantate verwendet. In unserem Alltag finden wir Titan als Material für Uhrarmbänder und Brillengestelle.
  • Vanadium \(\ce{(V)}\) und Tantal \(\ce{(Ta)}\) sind Bestandteile in Stahl-Legierungen.
  • Verbindungen des Elements Chrom \(\ce{(Cr)}\) sind oft farbig.
  • Wolfram \(\ce{(W)}\) hat den höchsten Schmelz- und Siedepunkt aller Metalle. Deshalb wird es als Glühwendel in Glühlampen verwendet.
  • Mangan \(\ce{(Mn)}\) kann alle Oxidationsstufen von 0 bis +VII annehmen und hat in jeder Oxidationsstufe eine andere Farbe.
  • Eisen \(\ce{(Fe)}\) ist das meist verwendete Metall (Abb. 2.2, Abb. 2.3).
  • Osmium \(\ce{(Os)}\) hat von allen Metallen die höchste Dichte.
  • Quecksilber \(\ce{(Hg)}\) ist das einzige Metall, das bei Raumtemperatur flüssig ist (Abb. 2.4). Deshalb wurde es früher auch für Thermometer verwendet.

  • Kupfer \(\ce{(Cu)}\) leitet sowohl Wärme als auch den elektrischen Strom sehr gut (Abb. 3.1). Du findest es daher in allen Stromkabeln. Kupfer wird auch als Münzmetall verwendet.
  • Silber \(\ce{(Ag)}\) (Abb. 3.2) und Gold \(\ce{(Au)}\) (Abb. 3.3) kennst du von Schmuckstücken und Münzen. Platin \(\ce{(Pt)}\) wird für Schmuck, Laborgeräte und in Auto-Abgaskatalysatoren verwendet (Abb. 3.4).

Lanthanoide

Nach dem Element Lanthan \(\ce{(La)}\) (Ordnungszahl 57) folgen vierzehn Metalle, bei denen die Elektronen auf der drittäußersten Schale eingefügt werden. Da die Elektronenzahl auf der äußeren und der zweitäußeren Schale gleich sind, ähneln sich die Eigenschaften dieser Elemente sehr stark. Vielleicht hast du auch schon einmal die Bezeichnung „Metalle der Seltenen Erden“ gehört. Das ist ein anderer Name für diese Elemente. Sie sind gar nicht so selten. Es gibt allerdings keine großen Lagerstätten, daher haben sie ihren Namen. Weitere Informationen findest du im Kapitel „Metalle der Seltenen Erden“.

Actionide

Nach dem Elemente Actinium \(\ce{(Ac)}\) (Ordnungszahl 89) folgen die vierzehn Actinoide. Wie bei den Lanthanoiden werden auch hier die Elektronen auf der drittäußersten Schale eingefügt. Alle Actinoide sind radioaktiv.