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Francium

Francium

Da im Laufe der Zeit einige neue chemische Element entdeckt wurden, finden sich ein paar im Periodensystem, die einen eigenartigen Namen haben. Neben Einsteinium oder Mendelevium gehört dazu auch das Francium. Es handelt sich um ein radioaktives Element, das quasi mit allen Stoffen reagieren kann. Es hat die Ordnungszahl 87 und gehört in die Gruppe der Alkalimetalle. Es steht direkt unter Cäsium und ist damit um einiges gefährlicher.

francium

Name Francium
Symbol Fr
Ordnungszahl 87
Aussehen unbekannt
CAS-Nummer 7440-73-5
Gruppe Alkalimetalle

Es besitzt nämlich auch von allen Elementen bis hin zur Ordnungszahl 104 die in stabilsten Isotope. Da das Francium lediglich ein Elektron abgeben muss, um das für jedes Element optimale Energieniveau der Edelgase zu erreichen, sind seine Bemühungen, dieses eine Elektron loszuwerden, dementsprechend hoch. Selbst das langlebigste der elf verschiedenen Isotop hat eine Halbwertzeit von gerade einmal 22 Minuten. So ist es auch nicht möglich, größere Mengen des Elements herzustellen. Will man es studieren, so kann man dies nur tun, wenn es hoch verdünnt als sogenanntes Amalgam vorliegt.

Eigenschaften des Franciums

Das Francium, dessen Elementsymbol übrigens Fr ist, besitzt eine Atommasse von 223u. Nach der Pauling-Skala weist es eine Elektronegativität von 0,7 auf. Da es in der gleichen Gruppe wie Cäsium steht, weist es auch ähnliche Eigenschaften chemisch und physikalisch auf. Der Aggregatzustand des Franciums ist fest und sein Schmelzpunkt liegt bei 300 Kelvin, was etwa 27 Grad Celsius entspricht. Der Siedepunkt beträgt 950 Kelvin. Da das Francium so selten auf der Erde vorkommt, ist es schwierig, das Element noch genauer zu klassifizieren. Die Gewinn Bären Vorkommen werden auf gerade einmal 30-50 Gramm geschätzt. So hat es bis heute keine technische Bedeutung.

Geschichte des Franciums

Bereits vor der Entdeckung des Franciums konnte Dimitri Iwanowitsch Mendelejew, der als Begründer des Periodensystems gilt, im Jahre 1871 die Existenz des radioaktiven Elementes voraussagen. Zu dieser Zeit nahm es einen leeren Platz in seinem Periodensystem ein und trug den Namen Eka-Cäsium.
Erst im Jahre 1939 jedoch gelang es der französischen Physikerin Marguerite Perey, das neue Element als ein Zerfallsprodukt des Actiniums, zweifelsfrei nachzuweisen. Wurde es zunächst Actinium-K genannt, so entschied man sich 1946 dazu, es zu Ehren des Heimatlandes der Entdeckerin in Francium umzubenennen. 1949 akzeptierte dies auch die Internationale Vereinigung der Chemiker.


Caesium

Caesium

Cs ist das Elementsymbol für das chemische Element Cäsium (engl.: Cesium), dessen Ordnungszahl 55 beträgt. Der Atomkern enthält also 55 Protonen. Cäsium steht im Periodensystem in der ersten Hauptgruppe und gehört damit zu den Alkalimetallen wie Natrium oder Kalium. So hat auch Cäsium auf seiner äußeren Elektronenschale ein einzelnes Außenelektron, was das Atom sehr bindungsfreudig macht. Früher sprachen die Chemiker in diesem Fall von „Einwertigkeit“.
caesium

Name Caesium (Cäsium)
Symbol Cs
Ordnungszahl 55
Aussehen silbrig weiß glänzend
CAS-Nummer 7440-46-2
Gruppe Alkalimetalle

Jenes Cäsium mit dem Atomgewicht 133 (knapp), dessen Atomkern 78 Neutronen beinhaltet, ist stabil. Es gibt daneben aber noch mehrere instabile (radioaktive) Cäsium-Isotope mit den Atomgewichten: 131, 132, 134, 135, 136 und 137. Das Isotop 135-Cs hat allerdings mit 2.300.000 Jahren eine sehr lange Halbwertszeit und kann daher als quasi-stabil betrachtet werden.


1861 haben Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen das Element Cäsium in der „Maxquelle“ (Dürkheimer Mineralwasser) entdeckt. Das Element bildet im Lichtspektrum zwei typische blaue Linien aus. Da „caesius“ im Lateinischen für himmelblau steht, wurde das neue Element Cäsium genannt.

Wie oben erwähnt ist Cäsium ein sehr reaktives Element. Es ist ein festes, aber sehr weiches Metall mit einer Kristallstruktur, ungefähr goldfarben, aber in hochreinem Zustand auch eher silbrig glänzend. Mit einer Dichte von 1,9 Gramm pro Kubikzentimeter ist es ungefähr vergleichbar mit einem weichen Sedimentgestein. Der Schmelzpunkt liegt bereits bei etwas mehr als 28°C (Siedepunkt 690°C). Mit bzw. an der Luft reagiert es sofort sehr heftig. Aus diesem Grunde muss Cäsium in abgeschmolzenen Inert-Glasampullen gelagert werden. Im Körper von Mensch oder Tier kommt Cäsium normalerweise nicht vor. Es ist aber auch nicht giftig. Bei der EU-Gefahrstoffkennzeichnung sind „leicht entzündlich“ und „ätzend“ zu verwenden.

Das radioaktive Isotop 137-Cs hat eine gewisse Berühmtheit erlangt wegen der Explosion des Atomreaktors bei Tschernobyl im Frühjahr 1986. Bei dieser Katastrophe gelangten damals größere Mengen davon in die Umwelt. Dessen Halbwertzeit beträgt etwas mehr als 30 Jahre, d. h. zur Zeit ist ungefähr die Hälfte dieses radioaktiven Cäsiums zerfallen.

Verwendung von Caesium

Die Herstellung reinen Cäsiums und seine Lagerung sind kompliziert. Deshalb wird das Element eher selten eingesetzt, kommt wohl aber in der Forschung zur Anwendung. Da Cäsium sein wenig gebundenes Außenelektron leicht abgibt, ist es eine gute Elektronenquelle beispielsweise als Glühkathode.
Ein Übergang innerhalb des Cäsiumatoms liefert immer wieder gleich eine sehr definierte, hohe, elektromagnetische Frequenz. Dieser Umstand wird bereits seit 1967 als Basiswert für die genaue Zeitmessung verwendet. Etwas mehr als 9 Milliarden solcher Schwingungen ergeben nämlich eine Sekunde. Atomuhren basieren auf dieser Erkenntnis.
Wegen seiner hohen Reaktionsfreudigkeit wird Cäsium auch in manchen Vakuumröhren verwendet. Falls darin bei der Herstellung noch Restspuren von Gasen vorhanden sind, reagieren diese mit dem Cäsium und verschwinden auf diese Weise vollständig.


Rubidium

Rubidium im Periodensystem der Elemente

Rubidium ist in seiner Konsistenz sehr dem Kalium ähnlich, wobei es jedoch noch reaktionsfähiger und weicher als dieses ist. Das geschmolzene Rubidium ist überaus aggressiv und in der Lage, gar Porzellan und Glas anzugreifen. Frische Schnittflächen weisen einen silbrigen Glanz auf, wobei sie sich jedoch rasch mit einer grauen, matten Oxidationsschicht überziehen. Als eines der unedelsten Metalle, gilt Rubidium als äußerst starkes Reduktions-Mittel, welches mit sämtlichen Nichtmetallen reagiert.

rubidium

Name Rubidium
Symbol Rb
Ordnungszahl 37
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7440-17-7
Gruppe Alkalimetalle




Im Kontakt mit reinem Sauerstoff oder durch Feuchtigkeit gesättigter Luft entzündet sich Rubidium, wobei es mit einer rosa-violetten Flamme verbrennt. Kommt Rubidium in Kontakt mit Wasser, so kommt es zu einer explosionsartigen Reaktion, infolge derer die Base ‚Rubidiumhydroxid‘ gebildet wird. Aus Gründen der Sicherheit wird Rubidium deshalb in einem Vakuum, trockenem mineralischen Öl oder auch in einer Atmosphäre aus Inertgasen aufbewahrt.

Entdeckung von Rubidium

Entdeckt wurde Rubidium im Jahr 1861 im pfälzischen Bad Dürkheim von dem Chemiker Robert Bunsen und dem Physiker Gustav Kirchhoff, die dabei waren, die erst kürzlich erschlossene ‚Max-Quelle‘ spektroskopisch zu analysieren. Dabei gelang es Robert Bunsen, Rubidiumsalze aus dem Quellwasser von anderen Alkali-Metallsalzen zu isolieren, wobei er aus sage und schreibe 44 200 Litern Quellwasser ganze 9 Gramm des Rubidiumsalzes gewinnen konnte.
Seinen Namen erhielt das Rubidium aufgrund seiner dunkelroten Spektralfarbe in Ableitung des lateinischen Wortes ‚rubidus‘. Bereits zwei Jahre nach Gewinnung des Rubidiumchlorids gelang es Bunsen, durch Schmelzflusselektrolyse des Rubidiumchlorids ein reines Rubidium herzustellen.

Gewinnung von Rubidium

Ein Gemisch aus Cäsiumkarbonat, Kaliumkarbonat sowie Rubidiumkarbonat fällt an bei einer Verarbeitung von Lepidolith. Dieses Gemisch wird durch eine sogenannte ‚fraktionierte Kristallisation‘ getrennt, wobei eine unterschiedliche Löslichkeit der Salze in Wasser ausgenutzt wird. So kristallisieren jene Salze, welche am schlechtesten löslich sind, als erstes aus. Das reine Metall wird dann durch eine Reduktion im Wasserstoffstrom entweder mit Magnesium oder Kalzium erhalten.

Rubidium Vorkommen

Stehend an 31. Stelle der Häufigkeit der Elemente, liegt Rubidium zwischen Yttrium und Zinn und kommt in elementarer Form in der Natur nicht vor. In Mineralwasser sowie auch in Meerwasser finden sich hingegen Spuren von Verbindungen des Rubidium.

Verwendung von Rubidium

Aufgrund der Tatsache, dass die Herstellung von Rubidium äußerst kostenintensiv ist, findet dieses in der Technik lediglich geringe Verwendung. So dient es in verschwindend kleinen Mengen zur Fabrikation von Hochleistungslampen, Vakuumröhren und Fotozellen. Salze wie Rubidiumbromid oder -chlorid werden in der Medizin als Mittel gegen Schmerzen oder zur Beruhigung eingesetzt.
Darüber hinaus findet Rubidium Verwendung in wissenschaftlicher Forschung.

Noch ist die Funktion des Rubidium als Spurenelement im Menschen nicht eindeutig geklärt, jedoch wird vermutet, dass dieses von Bedeutung bei der Übertragung von Impulsen im neuralen System sein könnte.


Kalium

Kalium im Periodensystem der Elemente

Kalium ist ein chemisches Element, was mit dem Elementensymbol K und der Ordnungszahl 19 im Periodensystem zu finden ist. Es gehört zu der Serie der Alkalimetalle und ist von der Farbe her silbrig weiß. Der Aggregatzustand von Kalium ist fest und verhält sich paramagnetisch.

kalium

Name Kalium
Symbol K
Ordnungszahl 19
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7440-09-7
Gruppe Alkalimetalle



Wann wurde Kalium entdeckt, von wem?

Am 19.November 1807 stellte Humphry Davy sein am 06. Oktober 1807 durch die Elektrolyse gewonnenes Kalium vor.
1796 wurde Kalium von Klaproth schon in Pflanzen, ganz besonders in Pflanzenasche nachgewiesen.

Wie kam Kalium zu seinem Namen?

Humphry Davy konnte durch die Elektrolyse Kalium gewinnen. Er nannte es Potassium, welches der französisch und englische Begriff für Kalium war. 1811 wurde das Potassium Davys aufgrund der Namenseinführung von Klaproth 1796 mit seiner Forschung von Pflanzenasche Kalium genannt.

Welche Eigenschaften hat Kalium?

Das Kalium besitzt nur ein Außenelektron und verbindet sich sehr gerne um seine eigene Außenhülle zu stärken. Es ist leicht entzündlich und stark ätzend, was durch seine chemische Eigenschaft begründet ist.

Wo ist Kalium enthalten? Wie entsteht es?

Es ist in verschiedenen Mineralien enthalten und auch im Meerwasser nach zu weisen.
Kalium kann man durch verschiedene Verfahren gewinne. Der Elektrolyse wodurch es von Davys entdeckt wurde, dem thermischen Verfahren und der Messsystemanalyse.

Zusätzlich befindet sich Kalium aber auch in Pflanzen (Klaproth) und im menschlichen Organismus.

Wofür braucht man Kalium?

Kalium wird beim Trocknen von Lösungsmittel eingesetzt, wenn der Schmelzpunkt unter dem des Natriums liegt. Sonst ist das Kalium eher weniger für technische Bereiche geeignet, da es zu stark und zu schnell mit anderen Elementen reagiert. In schnellen Kernreaktoren wird es auch als Kühlflüssigkeit verwendet.

Chemischen Eigenschaften und Besonderheiten des Kaliums

Kalium hat eine sehr hohe Reaktion mit anderen Elementen, ganz besonderes mit Nichtmetallen. In der Natur kommt es nur in gebundener fester Form vor. Es reagiert mit Wasser und zeigt eine starke exotherme Reaktion bis hin zur Explosion. In Verbindung mit Sauerstoff zeigt sich eine violette gefärbte Flamme. Sobald die Schnittfläche eines kaliumenthaltenen Minerals auf Luft trifft, bekommt diese Schnittfläche eine blau schimmernde Oberfläche. Aufbewahrt werden, kann Kalium nur in organischen Flüssigkeiten die kein Wasser enthalten, wie z.B. das Paraffin. Es ist in seiner chemischen Reaktion stark basisch und aus diesem Grund mit den Warnhinweisen stark ätzend und leicht entzündlich deklariert.


Natrium

Natrium im Periodensystem der chemischen Elemente

Natrium ist ein überaus wichtiges Element für unseren Körper. Unter anderem spielt es für die Weiterleitung von Nervenimpulsen, den Herzrhytmus und die Muskelarbeit eine entscheidende Rolle. Aber auch für die Wasserverteilung im Körper ist Natrium sehr wichtig.

natrium

Name Natrium
Symbol Na
Ordnungszahl 11
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7440-23-5
Gruppe Alkalimetalle



Wann wurde Natrium entdeckt, von wem?

Schon in den wissenschaftlichen Aufzeichnungen der Alchimisten des 15. Jahrhunderts wird auf Natrium hingewiesen. Damals bezeichnete man dieses chemische Element noch als „natrun“. Das Wort Natrun stammt aus dem Arabischen.
1870 elektrisierte der englische Chemiker Sir Humphry Davy eine Schmelze von Natriumhydroxid in einer Schale aus Platin. Diese Platinschale wurde als Kathode verwendet. Dadurch erhielt er das flüssige Metall am Boden der Schale. Damals bezeichnete Davy dieses Metall noch als Sodium. Grund für diese Bezeichnung war sein Vorkommen in der Soda.

Eigenschaften von Natrium

Chemische Eigenschaften: Natrium ist ein äußerst reaktionsfähiges Metall. In dünne Scheiben geschnitten und an offener Luft gelegen, entsteht innerhalb kürzester Zeit ein Gemisch aus Natriumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat. Beim Verbrennen von Natrium entsteht eine intensiv gelb gefärbte Flamme.

Physikalische Eigenschaften: Das weiche, sehr leicht schneidbare Alkalimetall glänzt an der Schnittstelle auffallend silberweiß. An der Luft überzieht es sich in Sekundenschnelle mit einer matten Natriumhydroxidschicht.

Natrium Vorkommen

Hauptsächlich wird Natrium aus Natriumchlorid gewonnen, welches oft bergmännisch oder durch die Austrocknung salzhaltiger Lösungen gewonnen wird. Der größte Teil von Natrium wird für die Herstellung von Speisesalz verwendet.

Wofür braucht man Natrium?

Natrium ist für die menschliche Gesundheit ein unverzichtbares Mineral. In zahlreichen Nahrungsergänzungsmitteln ist daher dieses Element enthalten.
Natrium kommt auch im Mineralwasser vor, kann allerdings von Mineralwasser zu Mineralwasser stark variieren.
Folgen bei Abweichungen des Natriumspiegels sind:

– bei zu hohen Werten Verwirrtheit und Krämpfe.
– bei zu niedrigen Werten Persönlichkeitsveränderungen und Kopfschmerzen, im
Extremfall auftretende Bewusstlosigkeit.

Besonderheiten von Natrium

Natrium spielt für die gesunde Verdauung beim Menschen eine große Rolle. Wichtig hierbei ist ein ausgewogenes Vorkommen in den Verdauungssäften. Es steuert mitunter den Druck in den Blutgefäßen und hat entscheidenden Einfluss auf einen ausgeglichenen Säure-Base-Haushalt. Bei salzempfindlichen Personen steht Natrium im Verdacht deren Blutdruck zu erhöhen. Entscheidend hierbei ist auch das Verhältnis von Natrium zu Kalium. Kalium ist der Gegenspieler von Natrium.
Natrium ist vor allem in Kochsalz, Wurst, Käse, Würzmitteln, Salzgebäck und Fischkonserven enthalten.


Lithium

Lithium im Periodensystem

Die Entdeckung von Lithium begann bereits 1817 durch eine Analyse von zwei Mineralien vom schwedischen Chemiker Johann August Arfwedson. Er entdeckte ein bis dahin unbekanntes Metall, wobei es ihm gelang Lithiumoxid zu isolieren und es als Metall kennzeichnen zu können. 1818 kam der deutsche Chemiker Gustav Gottlieb Gmelin dazu, aus einer Lithiumverbindung eine Flamme zu erzeugen, die purpurrot erschien. Im gleichen Jahr gelang es noch Sir Humphrey Davy eine Schmelze aus dem Lithiumoxid zu erstellen, worauf nun unreines Lithium zu Stande kam. Einen deutlichen Reinheitsgrad gelang erst 1855 dem Chemikern Augustus Matthiessen und Robert Bunsen von der Universität in Heidelberg.

lithium

Name Lithium
Symbol Li
Ordnungszahl 3
Aussehen silbrig weiß/grau
CAS-Nummer 7439-93-2
Gruppe Alkalimetalle



Welche Eigenschaften besitzt Lithium?

Im Periodensystem ist Lithium das erste Alkalimetall. In der Natur gibt es in der Mischform von Isotopen. Es ist zudem das hellste Metall, ist ausgesprochen weich und besitzt einen sehr niedrigen Schmelzpunkt. Eines der Anwendungsbereiche von Lithium ist die Verwendung als Eindickmittel und Schmierfett. Außerdem findet man Lithiumverbindungen in Porzellanglasuren, Tonwaren, Zusätzen bei Batterien, sowie bei Messing- und Schweißarbeiten. Das Element ist mäßig vorhanden, während der Anteil an der Erdkruste etwa 65 ppm beträgt. Die Eigenschaften sind sehr ähnlich wie bei Erdalkalimetallen.
Eines der bedeutendsten Eigenschaften ist die hohe und spezifische Wärmekapazität. Außerdem besitzt es eine große Temperaturdifferenz bei flüssigem Zustand. In Verbindung mit Sauerstoff reagiert es zu Formmonoxid. Zudem reagiert es sehr heftig mit Wasser und ganz leicht mit Wasserstoff.

Gesundheitliche Auswirkungen von Lithium

Da Lithium feuergefährlich ist, können Feuer und Explosionen ausgelöst werden. Außerdem gibt es giftige sowie reizende Dämpfe von sich. Weiterhin kann es zu Explosionen kommen, wenn es in Verbindung mit brennbaren Substanzen kommt. Wird Lithium eingeatmet, kann es zu Husten, Atemnot und Reizerscheinungen kommen. In schlimmen Fällen kann sich zudem der Kehlkopf entzünden. Bei Hautkontakt sind Reizungen, Blasen und Rötungen möglich. Bei einer oralen Einnahme sind brennende Schmerzen, Schwächegefühl, Erbrechen und sogar Koma die Folge. Bei einer Einatmung kommt es zu einer körperlichen Schwächung, außerdem kann ein Lungenödem die Folge sein. Hier ist sofortige ärztliche Hilfestellung erforderlich.

Chemische Eigenschaften und Besonderheiten von Lithium

Bei metallischem Lithium entsteht eine starke Reaktion mit Sauerstoff und Stickstoff, wenn Luft mit im Spiel ist. Lithiumhydroxid stellt eine starke Gefahr dar, weil es ätzend ist. Eine hohe Aufmerksamkeit sollte zudem den Wasserorganismen gewidmet werden.


Wasserstoff

Wasserstoff im Periodensystem der chemischen Elemente

Was ist Wasserstoff?

Dieses leichteste und im Universum am häufigsten vorkommende Element macht etwa drei Viertel der Masse aus. Als erstes Element im Periodensystem – zu finden ganz oben links – hat der Wasserstoff das chemische Symbol H. Das Gas besteht aus vielen H2-Molekülen. H gilt als das „einfachste“ Element. Sein Atomkern setzt sich nur aus einem Proton zusammen; dieser und ist von einem einzelnen Elektron umgeben.

wasserstoff

Name Wasserstoff
Symbol H
Ordnungszahl 1
Aussehen farbloses Gas
CAS-Nummer 1333-74-0
Gruppe Alkalimetalle




Wie kam Wasserstoff zu seinem Namen?

Der Franzose Antoine Lavoisier gab dem Element seinen Namen. Das lateinische Wort „hydrogenium“ bedeutet auf Deutsch so viel wie Wassererzeuger. Schlicht deswegen, weil Wasserstoff zu Wasser wird, wenn er verbrennt. Das Symbol H leitet sich von diesem Wort ab.

Wo ist Wasserstoff enthalten?

In der Natur kommt Wasserstoff nicht als Gas vor. Der Großteil ist in Wasser gebunden – H2O. Darüber hinaus ist Wasserstoff in allen organischen Verbindungen enthalten – und zwar mit Kohlenstoff. Wasserstoffgas hat mehrere besondere Eigenschaften: unsichtbar, völlig geruchlos, aber auch stark brennbar. Selbst bei einer Verbrennung des Wasserstoffgases entsteht keinerlei Geruch.

Wofür braucht man das Element?

Früher wurde Wasserstoff vielfältig eingesetzt. Da es sehr leicht ist, nutzte man das Element als Traggas in Luftschiffen (Zeppelinen) verwendet. Un weil Wasserstoff mit Sauerstoff komplett zu Wasser verbrennt, entstehen keinerlei giftigen Abgase, was das Element zu einem ausgesprochen sauberen Brennstoff macht. Es könnte zum Energieträger der Zukunft werden.

Wie entsteht Wasserstoff?

Im Fall einer Verbrennung (auch Oxidation genannt) reagiert H2 mit O2. So entsteht H2 oder reinem O2 ein explosives Gasgemisch, auch Knallgas genannt.

Wann wurde Wasserstoff entdeckt? Von wem?

Die Entdeckungsgeschichte diese Elements ist lange. Der Pionier Henry Cavendish verstand früh, dass Wasserstoff eine ganz spezielle Substanz ist. Er stellte im Jahr 1766 Wasserstoff her: Er vermischte Quecksilber mit einer Säurelösung. Als ein Vorreiter gilt darüber hinaus der Schweizer Paracelsus. Der Alchemenist mischte Metall mit einer hochkonzentireierten Säure und schuf ein leicht entzündliches Gas.

Schon im Jahre 1670 fand der der englische Physiker und Chemiker Robert Boyle heraus, dass ein brennbares Gas entsteht, wenn Metall mit Säure behandelt wird. Rund hundert Jahre danach beschrieb Lord Henry Cavendish konkret die Entdeckung des Gases.

Was sind seine chemischen Eigenschaften, Besonderheiten?

Mit einer Atomzahl von 1 und einem Atomgewicht von 1.0079 bildet Wasserstoff den Hauptbestandteil von Wasser und aller organischen Materialien. Nicht nur auf der Erde, sondern im gesamten Universum. Drei Wasserstoffisotope sind zu unterscheiden: „normaler“ Wasserstoff (99,98 Prozent in der Natur), Deuterium („schwerer Wasserstoff“), und Tritium („überschwerer Wasserstoff“).



Radium

Radium im Periodensystem

Das Element Radium wird den sogenannten Erdalkalielementen zugeordnet. Die Eheleute Curie fanden es, nachdem die Strahlung von Uran durch Becquerel untersucht wurde. Denn durch diesen Versuch bemerkten sie, dass sich in den sogenannten Pechblenden noch ein weiteres Element befand: das Radium. Der Name lässt sich vor allem durch die radioaktiven Eigenschaften des Elementes erklären.

radium

Name Radium
Symbol Ra
Ordnungszahl 88
Aussehen silbrig weiß metallisch
CAS-Nummer 7440-14-4
Gruppe Erdalkalimetalle



Eigenschaften von Radium

Radium ist ein Erdalkali-Element, welches eine weiche Konsistenz aufweist. Äußerlich erscheint es in einem glänzenden Silber. Sollte es mit Sauerstoff in Kontakt kommen, reagiert es sehr schnell und beginnt zu oxidieren. Des Weiteren ist eine rasche Reaktion mit Wasser zu erkennen.

Wo ist Radium enthalten?

Radium ist, wie oben schon erwähnt eine Art Bestandteil von Uran und ist in den unterschiedlichen Uranerzen enthalten.

Wofür wird Radium genutzt?

Radium wird unter anderem in diesen beiden Bereichen eingesetzt:

  • Radio-Onkologie
  • Physik-Bereich

In der Radio-Onkologie wurde das Element Radium häufig im Bereich der Krebstherapie eingesetzt, in der sogenannten Brachytherapie. Die Gebiete, in denen Radium im Speziellen Anwendung fand beziehungsweise findet, sind die Behandlung der Erkrankungen des Gebärmutterhalses und der Prostata.

Im Bereich der Physik findet Radium vor allem an Schulen im Unterricht Verwendung. So werden Radiumpräparate zur Abbildung von Alphastrahlungen genutzt.

Ist Radium schädlich für Menschen?

In früheren Zeiten wurde Radium als ungefährlich für den Menschen angesehen. Im Gegenteil, es wurden die Eigenschaften des Elementes genutzt, um schwere Erkrankungen, wie das oben erwähnte Krebsleiden zu lindern. In einigen Kurorten wurden sogar sogenannte Radium-Solebäder errichtet. Doch ab dem Jahr 1920 wurde bekannt, dass Radium sehr schädlich für den menschlichen Körper sein kann. Zum Beispiel bekamen einige sogenannte Ziffernblattmalerinnen Tumore im Mundbereich, welche auf die radioaktiven Eigenschaften des Elementes und den Kontakt der Malerinnen mit diesem zurückzuführen war. Bis zu dem Jahr 1931 wurden zudem Getränke mit Radiumelementen zum Verkauf angeboten. Im Jahr 1932 starb jedoch ein bekannter Stahlunternehmer, mit dem Namen Eben Byers, über welchen bekannt war das dieser jeden Tag zwei Flaschen dieser Getränke zu sich nahm. Nach intensiven Untersuchungen stand fest, dass es auch an den Bestandteilen des Radiums lag, dass er starb. Spätestens ab diesem Zeitpunkt stand fest das Radium keineswegs unbedenklich eingenommen werden kann.


Barium

Barium im Periodensystem der Elemente

Barium (Ba), abgeleitet vom griechischen Wort für „schwer“, ist im Periodensystem an 56ter Stelle, in der sechsten Periode der zweiten Hauptgruppe zu finden. Aufgrund dieser Zuordnung zählt es zu den Erdalkalimetallen, zu welcher auch Calcium und Magnesium zählen.

barium

Name Barium
Symbol Ba
Ordnungszahl 56
Aussehen weiß grau metallisch
CAS-Nummer 7440-39-3
Gruppe Erdalkalimetalle



Die Entdeckung und erste Gewinnung von Barium

Barium wurde das erste mal vom italienischen Schuhmacher und Alchemisten Viencenzo Casciarol im Jahre 1602 beschrieben, nachdem ihm glänzende Steinchen aufgefallen waren, welche nach Erhitzung, im Dunkeln zu leuchten begannen.
Erst 172 Jahre später wurde vom Chemiker Carl Wilhelm Scheele das Bariumoxid bei der Untersuchung von Gips entdeckt. Im Jahre 1808 gelingt es dem Engländer Sir Humphry Davy ein metallisches, aber noch nicht reines Bariummineral zu gewinnen. Dies bewerkstelligt er durch die Elektrolyse von Quecksilber- und Bariumoxid. Bekannt wird die gewonnene Verbindung unter dem Namen Baryt. Es sollte noch weiter gute 100 Jahre dauern, bis das erste reine Barium durch eine Schmelzelektrolyse von Barium- und Aluminiumoxid im Jahre 1910 von Robert Bunsen und Augustus Matthiessen hergestellt wird.

Die Eigenschaften des Bariums

Barium gilt als weichestes und unedelstes Metall, welches in seiner elementaren Form nicht natürlich vorkommt. Dies liegt vor allem daran, dass es ein hochreaktives Metall ist, welches nur in Schutzflüssigkeiten aufbewahrt werden kann. Andererseits würde es umgehend mit den Umgebungsgasen reagieren, wodurch es sich aufgrund der so entstehenden Oxidschicht schnell selbst entzünden kann. Unter kontrollierten Bedingungen liegt die Schmelzpunkt bei 1000° Kelvin und der Siedepunkt bei 1913° Kelvin.
Alle wasser- und säurelöslichen Bariumverbindungen sind für den menschlichen Organismus giftig und bei können bei einer Dosis von 1 bis 15 Gramm tödlich sein.

Bariumvorkommen

Wie bereits beschrieben kommt Barium nicht elementar, sondern in diversen Verbindungen vor. Hier sind allen voran Baryt (kristallisiertes Bariumsulfat) und Witherit (Bariumcarbonat) zu nennen. Die Gewinnung erfolgt hauptsächlich aus Bariumsulfat, welches zwar seltener vorkommt, doch wesentlich leichter zur verarbeiten ist.

Die Verwendung von Barium

Aufgrund der hohen Reaktivität wird Barium beispielsweise in Vakuumröhren von Solarpanelen eingesetzt, wo es mit unerwünschten Restgasen reagiert und bindet. Desweiteren findet es als Legierung mit Nickel einen Einsatz in Zündkerzen, und als Legierung mit Blei dient es der Erhöhung des Härtegrades.
In der Medizin wird Bariumsulfat als Kontrastmittel im Verdauungstrakt eingesetzt.
Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Pyrotechnik, in der es aufgrund seiner charakteristischen grünen Flamme sehr beliebt ist. Das Bariumcarbonat wird hingegen als Rattengift, aber auch in der Glasherstellung und bei Herstellung hochmagnetischer Ferrite verwendet. Das Bariumsulfat kommt bei der Bohrschlammverdichtung und in Anstrichfarbe zum Einsatz.


Strontium

Strontium im Periodensystem

Wann wurde es entdeckt, von wem?

1790 untersuchten Adair Crawford und William Cumberland ein Mineral aus dem schottischen Ort Strontian. Sie hielten es für lufthaltiges Baryt, fanden jedoch einige Unterschiede zu herkömmlichem Baryt. So entdeckten sie erstmals, dass es sich nicht, wie erwartet, um eine Bariumverbindung handelte. Es musste ein anderes, ihnen unbekanntes Element beteiligt sein.

strontium

Name Strontium
Symbol Sr
Ordnungszahl 38
Aussehen silbrig weiß metallisch
CAS-Nummer 7440-24-6
Gruppe Erdalkalimetalle



Wie kam Strontium zu seinem Namen?

1791, ein Jahr nach seiner Entdeckung, benannte Friedrich Gabriel Sulzer das noch namenlose Element nach seinem Fundort Strontian zu Strontianit. 1855 stellte Robert Bunsen erstmals reines Strontium dar. Da es anhand seiner Eigenschaften zu den Erdalkalimetallen gehörte, aber der Name nicht passte, änderte Robert Bunsen den Namen von Strontianit in Strontium um.

Welche Eigenschaften hat Strontium?

Strontium steht in der II. Hauptgruppe des Periodensystems, hat die Ordnungszahl 38 und das chemische Symbol ist Sr. Das silbrig-weiße Leichtmetall gehört zur Gruppe der Erdalkalimetalle. Nur in Reinform glänzt es hellgold. Bei Raumtemperatur ist Strontium fest, jedoch weich und formbar. Seine Atommasse beträgt 87,62u, die Dichte 2,63g/cm³. Die Schmelztemperatur liegt bei 777°C, die Siedetemperatur bei 1380°C.

Wo ist Strontium enthalten? Wie entsteht es?

Strontium kommt in der Natur nicht elementar vor. Es findet sich allerdings in Meerwasser und strontiumhaltigen Mineralen, wie Coelestin und Strontianit.
Gewinnen kann man Strontium durch Schmelzflusselektrolyse von Strontiumchlorid oder durch die Verarbeitung von Strontiumoxid. Dabei reagiert Strontiumoxid mit Aluminiumgrieß zu verunreinigtem Strontium. Durch eine anschließende Vakuumdestillation wird reines Strontium gewonnen.

Wofür braucht man das Element?

Strontium benötigt man zur Herstellung von Kathodenstrahlröhren und Dauermagneten. Auch zur Härtung von Bleiplatten in Akkus und zur Entfernung von Phosphor und Schwefel aus Stahl, zu dessen Härtung wird Strontium verwendet. In der Pyrotechnik findet es Anwendung, da es Flammen karmesinrot verfärben kann. Aus dem gleichen Grund wird Strontium auch für Signalraketen eingesetzt.

Was sind seine chemischen Eigenschaften, Besonderheiten?

Strontium ist das drittreaktivste Erdalkalimetall – nach Barium und Radium. Bei Raumtemperatur reagiert es mit Wasser oder auch feuchter Luft zu Strontiumhydroxid. Mit Wasserstoff reagiert es ebenfalls bei Raumtemperatur, während für die Reaktion mit Halogenen, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel höhere Temperaturen nötig sind. Hält man reines Strontium oder Strontiumverbindungen in eine Flamme, verfärbt sich diese charakteristisch karmesinrot.