Kommentar zu Nebengruppen

Nachfolgend soll nochmals kurz der Aufbau des Periodensystems angesprochen werden. Die Anordnung der Elemente im Periodensystem erfolgt so, dass Elemente mit ähnlichen Eigenschaften jeweils in einer Gruppe untereinander stehen. Dabei unterscheidet man Haupt- und Nebengruppen:
In den Hauptgruppen (es gibt insgesamt 8 Hauptgruppen) ist die Anzahl der Elektronen in der äußeren Elektronenhülle aller Elemente identisch und gleich der Hauptgruppennummer (Achtung: IUPAC-Regel nummeriert anders). Bei den Hauptgruppen entscheidet die Besetzung der äußersten Schale mit Elektronen über deren Reaktivität.
In den Nebengruppen (nur Metalle) ist meist die Schale unter der Valenzschale (zweitäusserste Schale) ausschlaggebend für die chemischen Eigenschaften des Elements.

Das Periodensystem

Im Prinzip gibt es -wie oben erwähnt- zwei verschiedene Darstellungen des Periodensystems der Elemente. Die eine Variante, die Einteilung in Haupt- und Nebengruppen ist die klassische Variante. Die moderne Form (seit 1985) nummeriert die 18 Gruppen einfach von vorne bis hinten durch (diese Variante ist die von der IUPAC offiziell empfohlene).

Wie funktioniert die klassische Einteilung?

Die klassische Variante (Einteilung in Haupt- und Nebengruppen) ergibt sich aus dem Bau der Elektronenhülle. Dabei betrachtet man das energiereichste Elektron, also das Elektron, dass zuletzt hinzugefügt wurde.

• Bei den Hauptgruppenelementen ist dies ein s- oder p-Elektron.
• Bei Nebengruppenelementen ist dies ein d-Elektron.

Wie funktioniert die moderne Einteilung?

Die Elemente sind nach steigender Ordnungszahl durchnummeriert. Die Gruppennummer (1-18) ergibt sich dabei aus der Elektronenbesetzung:

• Gruppe 1-2 : Anzahl der s-Elektronen
• Gruppe 3-12 : Summe der s- und d-Elektronen
• Gruppe 13-18: Summe der s- und p-Elektronen + 10

Welchen Vorteil hat die klassische Einteilung?

In der klassischen Einteilung lässt sich zwischen der Hauptgruppennummer und der Anzahl der Valenzelektronen folgende Beziehung aufstellen:
Zahl der Valenzelektronen = Hauptgruppennummer.

Da in der Chemie meist die Reaktivität von Interesse ist und die Reaktivität sich aus der Zahl der Valenzelektronen ableiten lässt, hilft die klassische Einteilung bei der Bestimmung von Valenzelektronen bei den Hauptgruppen.

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Kommentar zu Nebengruppen – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist das Hauptmerkmal, das die Elemente einer Nebengruppe gemeinsam haben?

Alle Elemente einer Nebengruppe weisen dieselbe höchste Oxidationszahl auf.

2. Wie viele Nebengruppen gibt es im Periodensystem?

Es gibt insgesamt 10 Nebengruppen im Periodensystem.

3. Wie sind die Nebengruppen im Periodensystem nummeriert?

Sie sind mit den Zahlen 3 bis 12 nummeriert.

4. Wie werden die Elemente in den Nebengruppen hauptsächlich unterteilt?

Sie sind hauptsächlich in Übergangsmetalle und Innere Übergangsmetalle unterteilt.

5. Wodrauf deuten die römischen Zahlen über den Nebengruppen im Periodensystem hin?

Die römischen Zahlen deuten auf die höchste Oxidationszahl der Elemente in der jeweiligen Gruppe hin.

6. Welche Elemente befinden sich in der 12. Nebengruppe?

Die 12. Nebengruppe besteht aus den Elementen Zink (Zn), Cadmium (Cd) und Quecksilber (Hg).

7. Wodurch zeichnen sich die Nebengruppenelemente im Periodensystem aus?

Nebengruppenelemente sind gekennzeichnet durch das Füllen von d-Orbitalen mit Elektronen.

8. Was ist die Oxidationszahl und wie hängt sie mit den Nebengruppenelementen zusammen?

Die Oxidationszahl ist ein Maß für den Grad der Oxidation eines Atoms. Bei Nebengruppenelementen ist die Oxidationszahl sehr variabel.

9. Welche physikalischen Eigenschaften haben typischerweise Nebengruppen-Metalle?

Nebengruppen-Metalle haben oft hohe Schmelz- und Siedepunkte, sind hart, und besitzen hohe Dichte.

10. Warum haben Nebengruppen-Elemente oft mehrere Oxidationsstufen?

Das liegt daran, dass sie Elektronen sowohl aus dem äußeren (valenz-) Orbital als auch aus dem darunter liegenden d-Orbital zur Verfügung stellen können.