IV.HG. Kohlenstoffgruppe Symbol


  Eigenschaften im Überblick

Name Kohlenstoff Silicium Germanium Zinn Blei
Ordnungszahl 6 14 32 50 82
rel. Atommasse 12,01 28,09 72,61 118,71 207,2
Schmelzpkt. in K 3823 1683 1210,55 505,12 600,65
Siedepkt. in K 5100 2628 3103 2543 2013
Dichte in g/cm³ 3,51 2,33 5,32 7,29 11,34
Elektronegativität 2,5 1,7 2,0 1,7 1,6
Ionisierungseng eV 11,26 8,15 7,90 7,34 7,42
Oxidationszahlen 4, 2, -4 4, -4 4, 2 4, 2 4, 2
Atomradius in pm 77,2 117 122,5 140,5 175,0
Ionenradius in pm 16 26 53 93 132



Allgemeine Beschreibung

Zur IV. Hauptgruppe zählt man die Elemente Kohlenstoff, Silicium, 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.


Aufgrund der Elektronenkonfiguration haben die Elemente der Kohlenstoffgruppe vier Valenzelektronen. Die Oxidationszustände sind +4, +2 und -4. Mit Wasser reagiert kein Element dieser Gruppe. Dafür bilden alle Elemente der Gruppe Dioxide.



Anmerkung: Am Ende der Kohlenstoffgruppe wird von Kernphysikern noch ein weiteres Element mit der Ordnungszahl 114 vermutet. Dieses als Eka-Blei bezeichnete Element soll im Gegensatz zu den in den vergangenen zwanzig Jahren künstlich erzeugten superschweren Elementen 106 bis 111 meßbar stabiler sein und tieferen Einblick in den inneren Zusammenhalt der Materie geben. Mit der Entdeckung der Elemente 110 und 111 im Winter 1994 ist man diesem Ziel einen entscheidenden Schritt näher gekommen.

 

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