Die Elemente der III. bis V. Hauptgruppe

Zur III. Hauptgruppe (Borgruppe) rechnet man die Elemente Bor, Aluminium, Gallium (Bild links), Indium und Thallium. Sie stehen in ihren Eigenschaften den Erdalkalimetallen nahe. Der ursprüngliche Name Erdmetalle ist aber heute nicht mehr gebräuchlich.
In der Häufigkeit innerhalb der Gruppe steht Aluminium mit über 99% (!) deutlich an erster Stelle. Dann folgen Bor, Gallium und Thallium sowie ganz am Ende Indium. Der Anteil der Borgruppe am Aufbau der Erdkruste liegt bei knapp 8%, wobei Aluminium noch vor Eisen das häufigste Metall in der Erdkruste ist. Kein Element dieser Gruppe kommt in der Natur rein, sondern stets gebunden vor.
Bis auf das Halbmetall Bor sind alle Elemente dieser Gruppe Metalle mit unterschiedlicher Härte. Die Elemente dieser Gruppe reagieren im wesentlichen nicht mit Wasser. Nur reines Aluminium setzt aus Wasser Wasserstoff frei, bildet aber sofort eine dünne schützende Oxidschicht, die eine weitere Umsetzung verhindert.
 

Zur IV. Hauptgruppe zählt man die Elemente Kohlenstoff, Silicium (Bild rechts), Germanium, Zinn und Blei. Die Gruppe wird nach ihren beiden wichtigsten Vertretern Kohlenstoff-Siliciumgruppe - oder der Einfachheit halber Kohlenstoffgruppe - genannt.
In der Häufigkeit der Elemente dieser Gruppe steht Silicium mit einem Anteil von über 99% (!) deutlich an erste Stelle. An zweiter bzw. dritter Stelle rangieren Kohlenstoff und Blei. Mit deutlichem Abstand folgen schließlich Zinn und Germanium. Der Anteil der Elemente der IV. Hauptgruppe an der Bildung der Erdkruste liegt bei etwas mehr als 28%. Silicium ist nach Sauerstoff das wichtigste Element in der Erdkruste. Bezogen auf die Häufigkeit in der gesamten Erde steht es an dritter Stelle. Kohlenstoff ist das wohl wichtigste biologische Element - der naturwissenschaftliche Zweig, der sich mit der Chemie der Kohlenwasserstoffe und deren Derivate auseinandersetzt, wird als organische Chemie bezeichnet. Mit Ausnahme von Silicium treten alle Elemente der Kohlenstoffgruppe unter natürlichen Bedingungen teilweise auch in Reinform auf.
Da die Trennungslinie zwischen Metallen und Nichtmetallen mitten durch diese Gruppe verläuft, sind die Elemente untereinander sehr verschieden. So hat Kohlenstoff kaum noch Ähnlichkeiten mit Blei, das am Ende der IV. Hauptgruppe steht. Während Kohlenstoff und Silicium Nichtmetalle sind, ist Germanium ein Halbmetall. Zinn und Blei sind Metalle. Somit nimmt der metallische Charakter in Richtung Blei stetig zu.
Auch bei der Schmelz- und Siedepunkten werden die starken Unterschiede innerhalb der Gruppe deutlich: Während Kohlenstoff mit 3550°C den höchsten Schmelzpunkt aller Elemente aufweist, sind die von Zinn (232°C) und Blei vergleichsweise niedrig. Auch bei der Härte der fünf Elemente könnten die Unterschiede kaum größer sein: Blei ist bekanntermaßen ein weiches, verformbares Metall, das leicht geritzt werden kann. Im Gegensatz dazu zeigt Diamant als eine Kohlenstoffmodifikation eine nicht übertroffene Härte.

Zur V. Hauptgruppe zählt man die Elemente Stickstoff, Phosphor (Bild unten), Arsen, Antimon und Bismut. Sie wird nach dem ersten Element auch Stickstoffgruppe genannt. In der Häufigkeit steht Stickstoff an erster Stelle, gefolgt von Phosphor. Wesentlich seltener sind Arsen, Antimon und Bismut. Der Anteil der Stickstoffgruppe am Aufbau der Erdkruste liegt unter einem Atomprozent. Der Volumenanteil des Stickstoffs in der Atmosphäre beträgt 78%. Auch in biologischen Organismen sind Stickstoff und Phosphor stets vorhanden. Bismut ist das letzte Element des Periodensystems, das stabil ist; alle darauf folgenden Elemente sind mehr oder weniger instabil und radioaktiv.
Ähnlich der Kohlenstoffgruppe sind auch die Elemente dieser Gruppe recht verschiedenartig. Mitten durch die Stickstoffgruppe verläuft die Trennungslinie zwischen Metallen und Nichtmetallen.
Der metallische Charakter nimmt von Stickstoff in Richtung Bismut zu. So haben die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Stickstoff kaum noch Ähnlichkeiten mit denen von Bismut, das am Ende der Gruppe steht. Stickstoff ist ein Nichtmetall, das als zweiatomiges Gas in Erscheinung tritt. Das Nichtmetall Phosphor hat bereits eine Modifikation, die den elektrischen Strom leitet. Arsen und Antimon sind Halbmetalle und Bismut ist ein Metall.
 
 

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