StudySmarter - Die all-in-one Lernapp.
4.8 • +11k Ratings
Mehr als 5 Millionen Downloads
Free
Americas
Europe
Die Chalkogene bilden die 6. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente. Zu den Chalkogenen gehören die Elemente Sauerstoff (O), Schwefel (S), Selen (Se), Tellur (Te) und Polonium (Po). Die Gruppe ist auch bekannt als die Sauerstoffgruppe, benannt nach dem ersten Element in der Gruppe.
Entdecke über 50 Millionen kostenlose Lernmaterialien in unserer App.
Lerne mit deinen Freunden und bleibe auf dem richtigen Kurs mit deinen persönlichen Lernstatistiken
Jetzt kostenlos anmeldenDie Chalkogene bilden die 6. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente. Zu den Chalkogenen gehören die Elemente Sauerstoff (O), Schwefel (S), Selen (Se), Tellur (Te) und Polonium (Po). Die Gruppe ist auch bekannt als die Sauerstoffgruppe, benannt nach dem ersten Element in der Gruppe.
Die Chalkogene sind nach neuer IUPAC Nummerierung die Gruppe 16 im Periodensystem. Alle Chalkogene besitzen sechs Valenzelektronen. Damit fehlen diesen Elementen also zwei Elektronen zum Erreichen der Edelgaskonfiguration. Die Chalkogene Sauerstoff und Schwefel sind Nichtmetalle. Selen hat sowohl eine nicht-metallische als auch halbmetallische Modifikation, während das Chalkogen Tellur zu den Halbmetallen gehört. Das Chalkogen Polonium ist ein radioaktives Metall.
Das Wort Chalkogen kommt von den altgriechischen Wörtern chalkós (Erz) und gennáo (erzeugen) und bedeutet wörtlich übersetzt Erzbildner. Diese Benennung ist darauf zurückzuführen, dass Chalkogene in der Natur meistens als Erze oder Minerale vorkommen.
Bei den Chalkogenen nehmen der Schmelzpunkt und Siedepunkt mit steigender Ordnungszahl bis Tellur zu und von Tellur zu Polonium ab. So hat das Chalkogen Sauerstoff den niedrigsten Schmelz- und Siedepunkt, während das Chalkogen Tellur den höchsten Schmelz- und Siedepunkt in der Gruppe hat. Dahingegen nehmen die Atomradien und Ionenradien in der Gruppe der Chalkogene ohne Abweichungen zu. Damit haben Sauerstoffatome den kleinsten und Poloniumatome den größten Radius.
Die Ionisierungsenergie sowie die Elektronegativität nehmen in der Gruppe der Chalkogene ab. Sauerstoff ist dabei das zweit-elektronegativste Element im Periodensystem nach dem Halogen Fluor und daher ist die Bindungen der meisten Element-Oxide ionisch.
Eigenschaften/Einheit | Sauerstoff | Schwefel | Selen | Tellur | Polonium |
Schmelzpunkt /°C | -218,8 | 119 | 221 | 450 | 254 |
Siedepunkt /°C | -182,9 | 444,6 | 685 | 988 | 962 |
Atomradius /pm | 66 | 104 | 117 | 137 | 167,5 |
Ionenradius, | 140 | 184 | 198 | 221 | 230 |
1. Ionisierungsenergie / | 1314 | 1000 | 941 | 869 | 811,8 |
Elektronegativität | 3,4 | 2,6 | 2,6 | 2,1 | 2 |
Dichte / | 0,00143 | 2,07 | 4,28 | 6,24 | 9,4 |
Elektronenkonfiguration | |||||
Ordnungszahl | 8 | 16 | 34 | 52 | 84 |
Das Chalkogen Sauerstoff ist das häufigste Element der Erde. Selbst der menschliche Körper besteht zu über 60% aus gebundenem Sauerstoff. In der Natur kommt es sowohl elementar als Homodimer ( ) in der Luft und in Gewässern, als auch gebunden als Bestandteil von Mineralen wie Silicaten, Carbonaten und Oxiden vor. Es existiert in zwei allotropen Formen: als das paramagnetische
-Molekül und als metastabiles reaktives Ozon (
) . Unter den Chalkogenen ist Sauerstoff das einzige Element, das unter Normalbedingungen gasförmig vorliegt. Die anderen Chalkogene kommen als Feststoffe vor.
Allotropie ist die Erscheinung von chemischen Elementen in unterschiedlichen Strukturformen im gleichen Aggregatzustand, aber mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Wie Sauerstoff kommt das Chalkogen Schwefel in der Natur auch elementar und gebunden in Mineralen vor. Schwefel hat eine große Bandbreite an Oxidationsstufen, die von -2 (Sulfide) bis +6 (Sulfate) reicht. Dieses Chalkogen neigt dazu, Ketten und Ringe auszubilden. So kommt elementarer Schwefel beispielsweise als Cyclooctaschwefel (-Ring) vor.
Beim elementaren Schwefel handelt es sich um einen gelben Feststoff. Das Chalkogen Schwefel ist ein reaktionsfreudiges Element, welches mit vielen Metallen, Halb- und Nichtmetallen bei erhöhter Temperatur reagiert. In der Industrie hat das Chalkogen Schwefel, vor allem als Schwefelsäure, eine große Bedeutung.
Vulkanisation ist ein Verarbeitungsprozess von Kautschuk, bei denen Polymerketten miteinander vernetzt werden. Dadurch wird der Kautschuk elastisch.
Das Chalkogen Selen kommt in der Natur vor allem gebunden in Erzen von Schwefel wie Zinkblende und Pyrit vor. Seltener kommt es als reine Erzverbindungen wie Clausthalit () oder elementar vor. Selen hat sowohl eine rote Nichtmetall-, als auch graue Halbmetall-Modifikation. Daneben kann es auch als amorphes schwarzes Selen vorkommen. Die stabilste Oxidationsstufe des Selens ist +4.
Für den Menschen ist das Chalkogen Selen ein essenzielles Spurenelement. Allerdings ist der Grad zur toxischen Konzentration sehr schmal und so kann es sehr schnell zu einer Selenvergiftung (Selenose) kommen.
Beim Chalkogen Tellur handelt es sich um ein silberweißes, metallisch glänzendes Halbmetall. Es kommt in der Natur sehr selten elementar vor, bildet aber eigene Minerale wie Telluride (z.B. Calaverit ) oder Telluroxide. Das Chalkogen Tellur ist ein Halbmetall und hat eine richtungsabhängige Wärme- und elektrische Leitfähigkeit. Kristallines Tellur ist spröde. Elementarer Tellur ist als gesundheitsschädlich eingestuft, wobei leichtlösliche Tellurverbindungen giftig sind.
Das von Marie Curie entdeckte Chalkogen Polonium ist ein radioaktives, silbrig glänzendes Metall. Aufgrund seiner Radioaktivität leuchtet es im Dunkeln hellblau. Polonium ist ein radioaktives Zerfallsprodukt, dass zum Beispiel beim Zerfall von Pechblende () entsteht (0,03 Gramm pro 1000 Tonnen Pechblende). Es gibt verschiedene Polonium-Isotope, die alle eine verschiedene Halbwertszeit besitzen. Das Isotop
ist dabei das häufigste, natürlich vorkommende. Bei diesem handelt es sich um eine Alphastrahler mit einer Halbwertszeit von ca. 138,4 Tagen.
Technisch wird das Chalkogen Sauerstoff durch das Linde-Verfahren und anschließender fraktionierten Destillation aus der Luft gewonnen. In kleineren Mengen wird es kostspielig durch die Elektrolyse von Wasser erhalten. Das kannst du in der Zusammenfassung zur Knallgasprobe nachlesen.
Im Labor kann man Sauerstoff durch thermische Zersetzung von Sauerstoff-Verbindungen gewinnen (z.B. Erhitzen von Silberoxid, Peroxiden, Nitraten oder Chloraten).
Wird Luft verdichtet, erwärmt es sich. Wenn man den Druck dann senkt, kühlt die Luft ab. Dieser Effekt der Temperaturänderung über Druckminderung wird Joule-Thomson-Effekt genannt und beim Linde-Verfahren zur Verflüssigung der Luft eingesetzt.
Beim Linde-Verfahren wird die Luft als in einem Kompressor erst verdichtet. Dabei erwärmt sich die Luft und wird dann durch einen Wärmetauscher geleitet. So wird es auf Umgebungstemperatur vorgekühlt. Anschließend wird es erst durch einen Molekularsieb aufgereinigt. Danach wird die Luft entspannt in dem es über eine Turbine und dann über ein Drosselventil strömt. Wiederholt man das Komprimieren und Expandieren, wird die Luft auf unter -196°C gekühlt und verflüssigt.
Die verflüssigte Luft aus dem Lindeverfahren wird anschließend durch Destillation in seine Bestanteile aufgetrennt. Hier macht man sich die unterschiedlichen Siedepunkte der einzelnen Bestandteile der Luft zunutze. Die flüssige Luft fließt über mehrere Destillationskolonnen. In jeder Kolonne reichert sich Stickstoff aufgrund seines niedrigeren Siedepunkts am Kopf der Kolonne als Gas an, während das Chalkogen Sauerstoff am Boden kondensiert und in die nächste Kolonne fließt.
Das Chalkogen Schwefel wird aus unterirdischen Lagerstätten, in denen es elementar vorkommt, mit dem Frasch-Verfahren zutage gefördert. Beim Frasch-Verfahren wird der Schwefel unterirdisch aufgeschmolzen. Dafür wird ca. 170°C heißes Wasser unter Druck in die Lagerstätte gepresst. Anschließend wird mit heißer Druckluft das flüssige Schwefel aus der Lagerstätte gefördert. Dieser Schwefel hat eine Reinheit von ca. 99,5% und kann mittels Destillation weiter aufgereinigt werden.
Ebenfalls kann Schwefel aus Schwefelwasserstoff dargestellt werden, der in Erdöl und Erdgas enthalten ist. Hierzu nutzt man den Claus-Prozess.
Beim Claus-Prozess wird Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid oxidiert (1). Dieser reagiert mittels eines Katalysators mit weiterem Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel und Wasser (2).
Die beiden Chalkogene Selen und Tellur werden vor allem aus dem Anodenschlamm, der bei der elektrolytischen Kupfer-Raffination entsteht, gewonnen. In diesem Anodenschlamm kommen beide Chalkogene als Edelmetall-Telluride und -Selenide vor.
Die Edelmetall-Telluride und -Selenide reagieren mit Natriumcarbonat unter Sauerstoff und bei Temperaturen von etwa 500°C zu Natriumtellurit () und Natriumselenit
(). Beide Verbindungen werden dann in Wasser gelöst. Es entsteht eine basische Lösung. Danach werden beide Verbindungen getrennt, indem man diese basische Lösung mit Schwefelsäure (
) neutralisiert. Dabei fällt Tellurdioxid aus und das Selen verbleibt als selenige Säure in der Lösung.
Zur selenigen Säure wird Schwefeldioxid eingeleitet. Diese reduziert die Selenit-Ionen zu elementarem Selen. Dabei entsteht auch Schwefelsäure.
Das Chalkogen Selen wird danach ausgefiltert und aufgereinigt.
Das Chalkogen Tellur wird aus dem Tellurdioxid gewonnen. Hierzu kann man das Tellurdioxid in einer konzentrierten Mineralsäure lösen und Schwefeldioxid einleiten. Diese reduziert das Tellurdioxid zu elementarem Tellur. Und es entsteht erneut Schwefelsäure.
Heute wird das Chalkogen Polonium größtenteils im Kernreaktor hergestellt. Dafür wird Bismut mit Neutronen beschossen. Das dabei entstehende Bismut-Isotop zerfällt über den den Betazerfall in 5,01 Tagen (=Halbwertszeit) zu Polonium. Danach wird das Polonium durch Destillation vom Bismut getrennt. Weltweit wird jährlich etwa 100 g des Chalkogens Polonium auf diese Art hergestellt.
Mit Metallen bilden Chalkogene Metallchalkogene. Am häufigsten kommen diese als Oxide und Sulfide vor. Mit Wasserstoff bilden Chalkogene Chalkogen-Wasserstoffe mit der Summenformel (X= Chalkogen). Sauerstoff bildet außerdem noch Wasserstoffperoxid (
).
Dabei sind die Wasserstoffverbindungen der Chalkogene Schwefel, Selen und Tellur extrem giftige Gase. Poloniumwasserstoff ist währenddessen flüssig und chemisch instabil. Auch untereinander gehen Chalkogene Verbindungen ein. So bilden sie zum Beispiel Schwefeloxide oder Selensulfide. In Wasser bilden die Oxide der Chalkogene Säuren.
Chalkogene sind die Elemente der 6. Hauptgruppe des Periodensystems. Zu dieser Gruppe gehören Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur und Polonium.
Chalkogene kommen in der Natur als Erze und Minerale, aber auch elementar vor.
Alle Elemente außerhalb der 6. Hauptgruppe sind keine Chalkogene.
Karteikarten in Chalkogene12
Lerne jetztWas sind Chalkogene?
Chalkogene bilden die 6. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente und sind sogenannte Erzbildner.
Welche Elemente gehören zu den Chalkogenen?
Was haben die Chalkogene gemeinsam?
Alle Chalkogene besitzen 6 Valenzelektronen.
Zu welcher Elementkategorie gehört Selen?
Selen kommt sowohl als Nichtmetall, als auch als Halbmetall vor.
Wie entsteht Polonium in der Natur?
Polonium ist ein radioaktives Zerfallsprodukt, welches z.B. beim Zerfall von Pechblende entsteht.
Welches technische Verfahren wird zur Sauerstoffgewinnung eingesetzt?
Das Linde-Verfahren mit anschließender Destillation wird für die Sauerstoffgewinnung eingesetzt.
Du hast bereits ein Konto? Anmelden
Die erste Lern-App, die wirklich alles bietet, was du brauchst, um deine Prüfungen an einem Ort zu meistern.
Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.
Speichere Erklärungen in deinem persönlichen Bereich und greife jederzeit und überall auf sie zu!
Mit E-Mail registrieren Mit Apple registrierenDurch deine Registrierung stimmst du den AGBs und der Datenschutzerklärung von StudySmarter zu.
Du hast schon einen Account? Anmelden