Elemente und Moleküle, Schulbuch

20 1 AtoMBAU UND PeRIoDeNSYSteM 1.5 AUSGEWäHLtE GRUPPEN DES PSE Die 18. Gruppe – die Edelgase Elektronenanordnung in der äußersten Schale: s 2 p 6 (He: s 2 ) Die 18. Gruppe – früher 8. Hauptgruppe – enthält die Elemente Helium , Neon , Argon , Krypton , Xenon und Radon . Sie sind gasförmige, äußerst reaktionsträge Nichtme- talle und werden deshalb Edelgase genannt. Von den ersten drei sind bis heute keine echten Verbindungen (mit Hauptvalenzen) bekannt und auch die Verbindun- gen der schwereren Edelgase sind mehr von theoretischem Interesse als technisch brauchbar. Radon existiert nur in Form kurzlebiger radioaktiver Nuklide. Zwischen den Edelgas-Atomen können nur schwache Nebenvalenzen wirken. Ihre Schmelz- und Siedepunkte (Abb. 20.3) liegen daher sehr tief und nahe beisammen. Helium ist auf Grund der Nullpunktschwingung sogar beim absoluten Nullpunkt noch flüssig und kann nur unter Druck fest werden. Die Edelgase gehören mit Ausnahme von Argon, das beim Zerfall von 40K entsteht, zu den seltensten Elementen. Sie kommen in der Atmosphäre vor, von wo sie mit Ausnahme von Helium auch als Nebenprodukte der Sauerstofferzeugung bei der Luftzerlegung gewonnen werden. Helium wird hauptsächlich aus Erdgasquellen gewonnen. In Texas enthalten manche Erdgasvorkommen bis zu 3 % Helium. Es ist durch α- Zerfälle natürlicher Radionuk- lide entstanden. Das atmosphärische Helium verlässt das Erdschwerefeld und ent- weicht ins Weltall. In den Fixsternen ist Helium das Produkt der Kernfusion und damit das zweithäufigste Element. Helium benötigt man in der Tieftemperaturtechnik zum Kühlen von supraleitenden Magnetspulen, als Trägergas in der Gaschromatografie, als sicheres Füllgas für Bal- lons (nicht brennbar!) und als Wärmeüberträger in bestimmten Kernreaktortypen. Als Füllgas in Spektralröhren ergibt es gelbes Licht. Neon dient als Füllgas für rote Spektralröhren. Neonröhren sind also nicht die nor- malen Leuchtstofflampen, sondern die roten Reklameröhren. Argon dient zum Schutzgasschweißen, zur Füllung von Glühbirnen und Leuchtstoff - röhren. In Spektralröhren erzeugt es rotes Licht. Krypton und Xenon werden als Füllgas für spezielle Glühbirnen verwendet, da sie die schlechtesten Wärmeleiter sind und die Temperatur der Glühwendel daher hei- ßer sein kann. Ihr Preis ist allerdings sehr hoch. Zur Erzeugung von 1 m 3 Xenon muss man ca. 10 Mio. m 3 Luft zerlegen. Krypton gibt in Spektralröhren grünes, Xenon vi - olettes Licht. Radon entsteht als Zwischenprodukt natürlicher Zerfallsreihen (Uran, Thorium). Als solches tritt es aus dem uran- bzw. thoriumhältigen Gestein aus. Früher wurde es Emanation („das Herausströmende“) genannt. An manchen Stellen wird es mit Quel - len an die Oberfläche transportiert. In Bad Gastein findet sich eine solche radon - hältige Quelle, die zu Heilzwecken genutzt wird. Die radioaktive Belastung beim Baden ist nicht unbeträchtlich, die Badezeit daher ärztlich beschränkt. Die 1. Gruppe – die Alkalimetalle Elektronenanordnung in der äußersten Schale: s 1 Die Elemente Lithium , Natrium , Kalium , Rubidium , Caesium und Francium bilden die 1. Gruppe des Periodensystems. Sie sind einander in den Eigenschaften sehr ähnlich und auf Grund ihrer Stellung im PSE sehr unedle Metalle. (Wasserstoff ist kein Metall und wird daher nicht zu den Alkalimetallen gerechnet.) Alle Alkalimetal- le sind besonders weich und können mit einem Messer geschnitten werden. Auf Grund ihrer guten Reaktionsfähigkeit kommen sie in der Natur nur in Form ihrer Salze vor. In diesen sind sie als einfach positiv geladene Ionen gebunden. Natrium und Kalium sind zu einem großen Prozentsatz am Aufbau der Erdrinde be- teiligt – vor allem in Form von Silicatmineralien. Lithium kommt in der Natur sehr Abb. 20.1: Die Edelgase Abb. 20.2: Die Oxidationszahlen der Edelgase Abb. 20.3: Die Schmelz- und Siedepunkte der Edel- gase Abb. 20.4: Die Alkalimetalle He Ne Ar Kr Xe Rn Helium Neon Argon Krypton Xenon Radon 18. Gruppe 1868 1897 1894 1898 1898 1900 entdeckt Farbe farblos farblos farblos farblos farblos farblos He Ne Ar Kr Xe Rn +8 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 0 -200 -250 -150 -100 -50 Temp. in °C He Ne Ar Kr Xe Rn –268,9 –246 –185,7 –153,3 –108,1 –61,8 –248,6 –189,2 –157 –111,8 –71 Kp Fp häufig/wichtig selten/weniger wichtig nicht bekannt/unwichtig Li Na K Rb Cs Fr Lithium Natrium Kalium Rubidium Caesium Francium 1. Gruppe 1817 1807 1807 1860 1860 1939 entdeckt Farbe silberglänzend silberweiß silberglänzend silberweiß blassgolden ---------------- Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlags öbv