Periodensystem der Elemente (PSE)

Elemente

Der Name Kohlenstoffgruppe (auch Kohlenstoff-Silicium-Gruppe) bezeichnet die 4. Hauptgruppe (Tetrele) (nach neuer Nummerierung der IUPAC Gruppe 14) des Periodensystems. Sie umfasst die Elemente Kohlenstoff (C), Silicium (Si), Germanium (Ge), Zinn (Sn) und Blei (Pb). Auch ein radioaktives Element, das als Ununquadium (Uuq) oder Eka-Blei bezeichnet wird, ist vertreten.

Eigenschaften

Die Elemente der Kohlenstoffgruppe weisen sehr unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften auf, weil die Gruppe durch die Trennlinie zwischen Metallen und Nichtmetallen in zwei Teile gespalten wird. Das erste Element der Gruppe, Kohlenstoff, ist ein Nichtmetall, die beiden folgenden (Silicium und Germanium) sind Halbmetalle und alle weiteren (Zinn, Blei und Ununquadium) werden zu den Metallen gezählt.

Physikalische Eigenschaften

Mit zunehmender Ordnungszahl wachsen Atommasse, Atomradius und Ionenradius. Die Dichte von Graphit (C) und Silicium liegen dicht beieinander (ca. 2,3 kg/dm³), sie steigt innerhalb der Hauptgruppe bis zum Blei auf 11,34 kg/dm³ an. Bei der Mohshärte gibt es ebenfalls eine große Spannweite, die von maximal 10 bei Diamant bis zu minimal 1,5 bei Zinn reicht. Die höchste elektrische Leitfähigkeit hat Zinn mit 9,17 MS/m, die geringste weist Silicium mit 25,2 mS/m auf. Die 1. Ionisierungsenergie sinkt mit wachsender Ordnungszahl von 11,26 eV bei Kohlenstoff auf 7,34 eV bei Zinn ab. Blei hat mit 7,42 eV wieder einen leicht erhöhten Wert. Die Elektronegativität fällt mit steigender Ordnungszahl von 2,5 (C) bis 1,6 (Pb) tendenziell ab, Ausreißer mit 1,7 ist das Silicium.

Kettenbildung

Eine Besonderheit der Gruppe-14-Elemente ist ihre Fähigkeit, langkettige Wasserstoffverbindungen der Struktur XH₃-(XH₂)_n-XH₃ zu bilden. Alle Wasserstoffatome sind kovalent gebunden, die Stabilität dieser Verbindungen nimmt jedoch mit steigender Ordnungszahl des Elementes ab.

• Kohlenwasserstoffe: Die Gruppe der Kohlenwasserstoffe ist die umfangreichste, da der Zahl der C-Atome und somit auch der Kettenlänge kaum Grenzen gesetzt sind. Eine weitere spezifische Eigenschaft des Kohlenstoffs ist die Fähigkeit zur Ausbildung stabiler Doppel- und Dreifachbindungen. Mit den Kohlenwasserstoffen und deren Derivaten beschäftigt sich die Organische Chemie.
• Silane: Bei Silicium ist die Fähigkeit zur Kettenbildung bereits auf maximal 15 Si-Si –Bindungen beschränkt. Doppel- oder gar Dreifachbindungen sind bei Silicium und den folgenden Elementen instabil, doch auch die Silane zählen nicht zu den stabilsten Verbindungen.
• Germane: Germanium ist nur noch zu maximal neun Ge-Ge –Bindungen fähig. Das schränkt die Möglichkeiten natürlich stark ein.
• Zinnwasserstoffe: Bei Zinn ist nur noch eine einzige Sn-Sn–Bindung möglich. Es gibt daher auch nur zwei Verbindungen dieser Klasse: SnH₄ und SnH₃-SnH₃.
• Bleiwasserstoff: Blei besitzt nicht die Fähigkeit zur Kettenbildung. Nur PbH₄ ist bekannt, doch auch diese Verbindung ist beinahe instabil.

Auch Ringbildungen sind möglich, die Summenformel lautet dann (XH₂)_n.

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffgruppe