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Hauptgruppen – Namen und Eigenschaften

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André Otto
Hauptgruppen – Namen und Eigenschaften
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Beschreibung Hauptgruppen – Namen und Eigenschaften

Hauptgruppen – Namen und Eigenschaften

In eurem Fachraum für Chemie hängt mit Sicherheit das Periodensystem der Elemente. Die Elemente sind auf Haupt- und Nebengruppen verteilt. Wir schauen uns nun die acht Hauptgruppen an. Ihre Nummerierung erfolgt sehr oft mit den römischen Zahlen I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII. Nun werden die Hauptgruppen und ihre Elemente mit den wichtigsten Eigenschaften und beispielhaften Reaktionen kurz vorgestellt.

Übersicht der Hauptgruppen des Periodensystems

I. Hauptgruppe

Wasserstoff
Ganz oben in der I. Hauptgruppe steht das Element Wasserstoff ($H$). Es unterscheidet sich von allen anderen Elementen dieser Hauptgruppe so stark, dass es als Spezialfall gesondert betrachtet werden muss. Das Gas Wasserstoff tritt in der Regel als zweiatomiges Molekül $H_2$ auf. Es wird aber hier nicht weiter behandelt.

Alkalimetalle
Unter dem Wasserstoff folgen die Elemente Lithium ($Li$), Natrium ($Na$), Kalium ($K$), Rubidium ($Rb$), Cäsium ($Cs$) und Francium ($Fr$). Diese Elemente sind die Alkalimetalle.
Die Alkalimetalle sind unedle Metalle und damit äußerst reaktionsfähige chemische Elemente. So reagieren sie sofort mit Wasser und mit dem Sauerstoff der Luft.

Eine für Alkalimetalle ganz typische Reaktion stellt die Reaktion von Natrium mit Wasser ($H_2O$) dar, wobei gelöstes Natriumhydroxid ($NaOH$) und Wasserstoff ($H_2$) gebildet werden:

$2 ~Na + 2~ H_2O \longrightarrow 2 ~NaOH + H_2$

Das gelöste Natriumhydroxid ist eine sehr starke Base, die unter dem Namen Natronlauge bekannt ist.

II. Hauptgruppe

Erdalkalimetalle
Man nennt die Elemente Beryllium ($Be$), Magnesium ($Mg$), Calcium ($K$), Strontium ($Sr$), Barium ($Ba$) und Radium ($Ra$) in dieser Hauptgruppe Erdalkalimetalle. Sie reagieren ebenfalls mit Wasser und Sauerstoff. Allerdings sind sie bedeutend reaktionsträger als die Alkalimetalle. Eine für Erdalkalimetalle typische Reaktion ist ihre Reaktion mit Wasser. Als Reaktionsbeispiel nehmen wir die Reaktion von Calcium mit Wasser unter Bildung von Calciumhydroxid ($Ca(OH)_2$) und Wasserstoff ($H_2$):

$Ca + 2~ H_2O \longrightarrow Ca(OH)_2 + H_2$

Die wässrige Lösung von Calciumhydroxid nennt man auch Kalkwasser, es ist ebenfalls eine Base. Das Calciumhydroxid selbst ist auch als Löschkalk bekannt.

III. Hauptgruppe

Borgruppe
Die Hauptgruppe mit den Elementen Bor ($B$), Aluminium ($Al$), Gallium ($Ga$), Indium ($K$) und Thallium ($Tl$) wird nach ihrem ersten Element Borgruppe genannt. Manchmal trifft man auch auf den veralteten Begriff Erdmetalle. Aluminium ist ein wichtiges Leichtmetall in der Bautechnik. Bor, Gallium und Indium zählen zu den Halbmetallen, die für die Halbleiterindustrie benötigt werden. Thallium ist übrigens sehr giftig. Die Elemente der Borgruppe reagieren nicht mehr so leicht mit dem Sauerstoff und müssen dafür regelrecht „verbrannt“ werden. Auch mit Wasser reagieren sie bei Raumtemperatur nicht. Sie reagieren aber leicht mit Säuren. Eine beispielhafte Reaktion ist die Reaktion von Aluminium mit Salzsäure ($HCl$) unter Bildung von Aluminiumchlorid ($AlCl_3$) und Wasserstoff:

$2 ~Al+6 ~HCl \longrightarrow 2~AlCl_3 + 3 ~H_2$

IV. Hauptgruppe

Kohlenstoffgruppe
Die Hauptgruppe mit den Elementen Kohlenstoff ($C$), Silicium ($Si$), Germanium ($Ge$), Zinn ($Sn$) und Blei ($Pb$) wird nach ihrem ersten Element Kohlenstoffgruppe genannt. Sie haben alle sehr unterschiedliche Eigenschaften.
Der Kohlenstoff ist ein Nichtmetall und tritt als Diamant und Graphit auf. Es gibt auch fußballartige Strukturen von Kohlenstoff, die als Fullerene bekannt sind. Silicium ist in Verbindung mit Sauerstoff der Hauptbestandteil von Sand und Quarz. Du weißt möglicherweise schon, dass die Solarzellen aus Silicium bestehen. Silicium und Germanium zählen zu den Halbleitern und kommen in allen Handys und Computern vor. Die Metalle Zinn und Blei sind edler als die Alkali- und Erdalkalimetalle, daher reagieren sie an der Luft nur schwer mit Sauerstoff. Eine der bedeutendsten Reaktionen von Elementen der IV. Hauptgruppe ist die Verbrennung von Kohlenstoff mit Sauerstoff ($O_2$) zu Kohlenstoffdioxid ($CO_2$):

$C + O_2 \longrightarrow CO_2$

Das Gas Kohlenstoffdioxid hat eine sehr wichtige Eigenschaft, es kann in der Atmosphäre das Klima beeinflussen und zur Erderwärmung beitragen.

V. Hauptgruppe

Stickstoffgruppe
Die Hauptgruppe mit den Elementen Stickstoff ($N$), Phosphor ($P$), Arsen ($As$), Antimon ($Sb$) und Bismut ($Bi$) wird nach ihrem ersten Element Stickstoffgruppe genannt. In dieser Gruppe gibt es nur ein echtes Metall – das Bismut, welches auch als Wismut bekannt ist. Arsen und Antimon zählen zu den Halbmetallen. Die Nichtmetalle Stickstoff und Phosphor bilden sehr wichtige Säuren, die du kennen solltest. Es handelt sich um die stickstoffhaltige Salpetersäure mit der Formel $HNO_3$ und um die Phosphorsäure mit der Formel $H_3PO_4$.

VI. Hauptgruppe

Chalkogene
Die Hauptgruppe mit den Elementen Sauerstoff ($O$), Schwefel ($S$), Selen ($Se$), Tellur ($Te$) und Polonium ($Po$) werden als Chalkogene bezeichnet. Das bedeutet Erzbildner. Erze sind meist Sauerstoffverbindungen in Form von Oxiden. Nun weißt du auch, dass ein Großteil des Sauerstoffs auf der Erde in den Steinen, d. h. in den Erzen und Mineralien der Erdkruste, enthalten ist.
Ein typisches Erz ist das Eisenerz Eisenoxid ($Fe_3O_4$), das als Magnetit bezeichnet wird. Eine wichtige Verbindung aus Eisen und Schwefel hat die Formel $FeS_2$, es ist das Eisenerz Pyrit, das auch als Katzengold bekannt ist.
Die Nichtmetalle Schwefel und Selen bilden Säuren. Eine Säure solltest du auf alle Fälle kennen. Sie hat die Formel $H_2SO_4$. Das ist die Schwefelsäure, ein sehr wichtiger chemischer Rohstoff. Tellur zählt zu den Halbmetallen. Das einzige Metall in dieser Gruppe ist das radioaktive Polonium.

VII. Hauptgruppe

Halogene
Man nennt die Elemente Fluor ($F$), Chlor ($Cl$), Brom ($Br$), Iod ($I$) und Astat ($At$) in dieser Hauptgruppe Halogene. Halogene bedeutet Salzbildner. Eine ganz typische Salzbildung ist die Reaktion von Natrium mit Chlor unter Bildung von Natriumchlorid, auch als Kochsalz bekannt ($NaCl$):

$2 ~Na+ Cl_2 \longrightarrow 2 ~NaCl$

Als typische Nichtmetalle bilden die Halogene starke Säuren. Besonders wichtig ist die Bildung von Chlorwasserstoff ($HCl$) aus der Reaktion von Wasserstoff mit Chlor:

$H_2 + Cl_2 \longrightarrow 2~HCl$

Wenn man Chlorwasserstoff in Wasser löst, erhält man die Salzsäure, die zu den technisch wichtigsten Säuren zählt.

VIII. Hauptgruppe

Edelgase
Man nennt die Elemente Helium ($He$), Neon ($Ne$), Argon ($Ar$), Krypton ($Kr$), Xenon ($Xe$) und Radon ($Rn$) in dieser Hauptgruppe Edelgase. Die Gase heißen „edel“, weil sie praktisch keine Verbindungen mit anderen chemischen Elementen eingehen, jedenfalls gilt das für die ersten vier Edelgase.
Für Xenon sind Verbindungen bekannt, zum Beispiel Xenonfluorid $XeF_4$, ein Feststoff. Xenon reagiert hier mit dem gefährlichsten und reaktionsfreudigsten Element des Periodensystems, mit Fluor. Mit Radon zu experimentieren ist problematisch, da es ein radioaktives Gas ist.

Hinweise zum Video

Das Video stellt dir die Hauptgruppen im Periodensystem mit ihren Elementen und beispielhaften Reaktionen vor. Um die Inhalte zu verstehen, solltest du schon über Vorkenntnisse zu den Basen, Säuren und Salzen haben und einfache Reaktionsgleichungen verstehen.

Übungen und Arbeitsblätter

Du findest hier auch Übungen, in denen du dein neues Wissen über die Hauptgruppen und ihre Elemente anwenden kannst.

Transkript 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!  

6 Kommentare

6 Kommentare
  1. also das Video hat zwar geholfen was mich aber massiv gestört hat waren mendeljew und grueber. das hat nicht wirklich gepasst

    Von Jutta Merkt, vor 5 Monaten
  2. *_* Kutes Fidreo

    Von Tbra, vor mehr als 3 Jahren
  3. Das video ist super !!!

    Von Monninger, vor etwa 4 Jahren
  4. lern deutsch ( nicht der Tutor sondern Ggrueber)

    Von Monninger, vor etwa 4 Jahren
  5. Schoen gemacht, hat sehr geholfen

    Von Ggrueber, vor mehr als 5 Jahren
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