Im Periodensystem der Elemente (kurz; PSE) sind alle chemischen Elemente nach ihrer Protonenzahl im Atomkern (= Ordnungszahl) und nach ähnlichen chemischen Eigenschaften geordnet. Im Periodensystem erkennt man Spalten (die mit einer Nummer überschrieben sind), die die sogenannten Gruppen darstellen. In diesen Gruppen sind Element (zu einer Spalte angeordnet), die eine ähnliche chemische Reaktivität zeigen. Dabei unterscheidet man im Periodensystem zwei Arten von Gruppen, nämlich die Hauptgruppen und Nebengruppen.
Wie eingangs erwähnt sind im Periodensystem die Elemente (aufeinanderfolgend) aufgrund der steigenden Protonenzahl angeordnet (diese Anordnung bildet die sogenannte Periode des Periodensystems). Elemente, die untereinander stehen, zeigen oft ein ähnliches chemische Reaktionsverhalten. Daher hat man auch diese (senkrecht) untereinander stehenden Elemente zu einer Elementfamilie (=> Gruppe) geordnet
Dabei gibt es zwei “Klassifizierungen” des Periodensystems. Die IUPAC hat alle Gruppen von 1-18 durchnummeriert (ohne Einteilung von Haupt- und Nebengruppen). In Unterricht teilt man die Gruppen des Periodensystems in Haupt- und Nebengruppen. Die Elemente im Periodensystem, die mit römischen Zahlen I bis VIII bezeichnet werden, stellen dabei die acht Hauptgruppen dar (I. bis VIII. Hauptgruppe)
Die Unterteilung von Element in Hauptgruppen ergibt daher Sinn, da vor allem die Elemente in den Hauptgruppen (innerhalb derselben Gruppe) eine ähnliche chemische Eigenschaft zeigen. Daher kann bei den Hauptgruppen vom Reaktionsverhalten eines Elements in der Regel auf das Verhalten der anderen Elemente der Hauptgruppe geschlossen werden (beispielsweise die Edelgasgruppe). Im Gegensatz zu den Nebengruppenelementen ist die Übereinstimmung des chemischen Reaktionsverhaltens bei den Hauptgruppen sehr groß, so dass hier entsprechend auch Gesetzmäßigkeiten herangezogen werden können.
Wie bereits erläutert, unterscheidet man im Unterricht in Haupt- und Nebengruppen. Verwendet man die “Einteilung” der IUPAC (Einteilung der Elemente in 18 Gruppen), so handelt es sich bei den Gruppen (Spalten) 1 und 2 bzw. 13 – 18 um Hauptgruppen, die Gruppen bzw. Spalten 3-12 entsprechen den Nebengruppen.
| Hauptgruppe | Gruppenname (weitere Informationen- siehe Link) |
|---|---|
| I | Alkalimetall-Gruppe |
| II | Erdalkalimetall-Gruppe |
| III | Borgruppe |
| IV | Kohlenstoff-Gruppe |
| V | Stickstoff-Gruppe |
| VI | Chalkogene |
| VII | Halogene |
| VIII | Edelgase |
Zum einen kann innerhalb der Gruppe auf das typischen chemische Reaktionsverhalten geschlossen werden, wenn eines der Elemente bereits bekannt ist (dies ist bei Nebengruppen-Elementen nicht mehr so einfach gegeben). Darüber hinaus kann bei Hauptgruppen-Elementen auch ganz einfach die Zahl der Valenzelektronen ermittelt werden. Die Zahl der Valenzelektronen eines Hauptgruppen-Elements entspricht der Hauptgruppennummer. Beispielsweise haben daher die Erdalkalimetalle zwei Valenzelektronen in ihrer Valenzschale. Umgekehrt kann man natürlich bei Hauptgruppen-Elementen und der Kenntnis der Zahl der Valenzelektronen auf die Hauptgruppe schließen, zu der das Element gehört.
Im Periodensystem der Elemente bezeichnet der Begriff “Hauptgruppen” die Spalten 1-2 und 13-18. Diese enthalten die Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Halogene und Edelgase, sowie verschiedene Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle.
Die Elemente innerhalb der Hauptgruppen sind nach ihrer Ordnungszahl (der Anzahl ihrer Protonen im Atomkern) geordnet. Diese nimmt von oben nach unten zu.
Es gibt insgesamt 8 Hauptgruppen im Periodensystem.
Elemente innerhalb derselben Hauptgruppe haben die gleiche Anzahl von Valenzelektronen (Elektronen in der äußersten Schale) und zeigen ähnliche chemische Eigenschaften.
Die Nummer einer Hauptgruppe im Periodensystem gibt die Anzahl der Valenzelektronen der Elemente in dieser Gruppe an (mit Ausnahme der Heliumgruppe, die nur zwei Valenzelektronen hat).
Die Gruppen, die als Alkalimetalle und Erdalkalimetalle bezeichnet werden, sind die Hauptgruppen 1 (Alkalimetalle) und 2 (Erdalkalimetalle).
Die Hauptgruppen, die die Halogene und Edelgase enthalten, sind die Hauptgruppen 17 (Halogene) und 18 (Edelgase).
Die Elemente der Hauptgruppe 18, den Edelgasen, sind besonders stabil, weil sie eine vollbesetzte Außenschale haben, was sie chemisch unreaktiv macht.
Ein charakteristisches Merkmal der Elemente in Hauptgruppe 1, den Alkalimetallen, ist ihre hohe Reaktivität, besonders mit Wasser.
Die Hauptgruppen des Periodensystems unterscheiden sich von den Nebengruppen durch ihre klare Einheitlichkeit in der Anzahl der Valenzelektronen und damit zusammenhängend auch in ihren chemischen Eigenschaften.