Eisengruppe Eigenschaften

Die 8 Gruppe (6.Nebengruppe) im Periodensystem der chemischen Elemente




Die Eisengruppe ist die 6. Nebengruppe im Periodensystem der chemischen Elemente. Sie beinhaltet die Elemente Eisen, Ruthenium, Osmium und Hassium.

Im Periodensystem (PSE) werden seit 1869 (Mendelejew und Meyer) alle bekannten chemischen Elemente entsprechend ihrer chemischen Eigenschaften in Haupt- und Nebengruppen dargestellt. Zusätzlich werden sie nach steigender Atommasse (Perioden) eingeteilt. Das PSE gliedert sich in acht Haupt- und zehn Nebengruppen. Elemente einer Gruppe besitzen aufgrund der gleichen Anzahl an Außenelektronen ähnliche chemische Eigenschaften. Die Eisengruppe umfasst die achte Gruppe bzw. die sechste Nebengruppe.

Elemente der Eisengruppe und ihre Eigenschaften

Zur Eisengruppe gehören die Schwermetalle Eisen, Ruthenium, Osmium und Hassium. Die Ähnlichkeit ihrer chemischen Eigenschaften bzw. ihres chemischen Verhaltens ist auf die vergleichbare Außenelektronenkonfiguration zurück zuführen. Es handelt sich um Metalle mit hoher Dichte und guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Ruthenium und Osmium zählen zu den Edelmetallen, Hassium ist ein Transuran.

Eisen besitzt die Ordnungszahl 26 und wird mit FE (vom lateinischen „ferrum“) abgekürzt. Es liegt in einem festen Aggregatzustand mit einer Dichte von 7,874 Gramm pro Kubikzentimeter vor. Das silbrig-metallisch aussehende Element oxidiert bei feuchter Luft mit reichlich vorhandenem Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid (CO2). Bei Zimmertemperatur wirkt es magnetisch, verliert diese Eigenschaft aber bei einer Temperatur über 928 Grad Celsius. Sein Schmelzpunkt beträgt 1.538 Grad Celsius und sein Siedepunkt liegt bei 3.000 Grad Celsius. Eisen ist das zweithäufigste Element der Erde, wobei sich der Hauptteil unzugänglich im Erdkern befindet. In der kontinentalen Erdkruste kommt es am vierthäufigsten vor.




Ruthenium trägt die Ordnungszahl 44 und mit RU abgekürzt. Es ist vermutlich nach dem Heimatland seines Erstentdeckers Gottfried Osann benannt. Das spröde, harte und silbrigweiße Metall verfügt über eine Dichte von 12,37 Gramm pro Kubikzentimeter. Bei 2.333 Grad Celsius schmilzt das Element und sein Siedepunkt beträgt 4.319 Grad Celsius. Vermutlich modifiziert sich Ruthenium unter Wärmeeinwirkung bereits vor dem Schmelzpunkt. Insgesamt ist es ein reaktionsträges Metall. Reaktionen mit Sauerstoff, Chlor oder Fluor erfolgen erst bei größerer Hitze. In Schwefelsäure, Salpetersäure und anderen löst sich das Element nicht.

Das blauweiße bis blauschwarze, silbrig glänzende Schwermetall Osmium hat die Ordnungszahl 76 und wird mit dem Symbol Os dargestellt. Osmium ist ein Element mit sehr hoher Dichte, sie beträgt 22,59 Gramm pro Kubikzentimeter und ist damit höher als die von Diamant. Das spröde und sehr harte Metall schmilzt bei 3.027 Grad Celsius, der höchste Schmelzpunkt aller Platinmetalle. Allerdings bildet es bereits bei Zimmertemperatur hochgiftiges Osmiumtetroxid. Das Element ist verhältnismäßig reaktionsschwach, reagiert nur mit Nichtmetallen und bedarf dabei meist einer starken Hitze (Rotglut).

Das natürlich nicht vorkommende Hassium mit der Ordnungszahl 108 wird mit dem Symbol Hs dargestellt. Dieses Element kann nur künstlich erzeugt werden, ist radioaktiv und sehr kurzlebig(zwischen wenigen Millisekunden bis maximal 11 Minuten). Deshalb konnte sein Aussehen bis heute nicht eindeutig beschrieben werden. Auch sind seine chemischen Eigenschaften sind noch weitgehend unbekannt bzw. unterliegen noch einer intensiven Erforschung.

Verwendung der Elemente

Eisen ist eines der wichtigsten Gebrauchsmetalle der Menschheitsgeschichte. Es findet häufig in Form von Stahl (einer Veredlung von Eisen mit anderen Metallen und auch Nichtmetallen) in der Industrie und im Bauwesen Verwendung. Gleichzeitigt besitzt es als Spurenelement große biologische Bedeutung. Es ist für den Transport und die Speicherung von Sauerstoff im Körper aller Lebewesen notwendig.
Eisen wird bereits seit mehr als 4.000 Jahren durch Ausschmelzen von Erz bzw. Raseneisenstein in Brennöfen für die Produktion von Waffen und Geräten hergestellt. Noch zuvor nutzten die Menschen Funde, die von Meteoriteneinschlägen herrührten, zu künstlerischen Zwecken.

Ruthenium findet vor allem im Bereich der Elektronik Verwendung. Beschichtungen von Kontakten mit dem chemischen Element unterstützen einen geringeren Abrieb als andere Metalle. Als Beimischung in Platin- und Palladiumlegierungen (Zahnfüllungen, Federhalterspitzen) Trägt es zu einer besseren Härte bei. In der chemischen Industrie findet Ruthenium als Beimischung zu Titanlegierungen Verwendung und soll diese korrosionsbeständiger machen.

Osmium wird kaum wirtschaftlich genutzt, da es ein sehr seltenes Edelmetall darstellt. In der Herzchirurgie findet es als Legierung Verwendung. Auch in der Elektronikbranche wird der Stoff für besonders abriebfeste Kontakte eingesetzt.

Da von Hassium bisher ausschließlich kurzlebige radioaktive Isotope existieren, dient es bisher nur Forschungszwecken und hat noch keine konkrete praktische Verwendung gefunden.

Entstehung, Vorkommen und Entdeckung der Elemente

Die heutigen Lagerstätten der Eisenerze entstanden seit der Frühzeit der Erdentwicklung. Durch massenhafte Einschläge eisenhaltiger Meteorite gelangte das Element auf unseren Planeten, wo es Bakterien im Meer zersetzten und es sich dort ablagerte. Eisenerz wird heute weltweit sowohl im Tage- als auch im Untertagebau gewonnen. Die Hauptförderländer sind China, Australien, Brasilien, Indien und Russland, die mehr als 80 Prozent der Weltproduktion liefern. Roheisen wird meist durch chemische Reduktion des Eisenoxids der Eisenerze mit Kohlenstoff im Hochofenverfahren gewonnen. Die bedeutendsten Produzenten sind heute China, Japan und Russland.

Ruthenium wird meist durch ein Destillationsverfahren aus Platinerzen gewonnen. Dazu ist eine Erhitzung auf etwa 800 Grad Celsius notwendig. Weiterhin gewinnt man aus dem bei der Nickelherstellung anfallenden Anodenschlamm dieses chemische Element. Schließlich liefert etwa eine Tonne abgebrannter Brennelemente aus der Atomindustrie zwei Kilogramm Ruthenium. Weltweit beträgt die Jahresproduktion dieses Metalls etwa 20 Tonnen.

Das Element Osmium entdeckte Smithson Tennant 1803 im Rückstand von in Königswasser aufgelöstem Platin. Er benannte es nach seinem strengen und Rettich ähnlichem Geruch. Osmium kommt in der Erdkruste sehr selten vor, meist gemeinsam mit anderen Platinmetallen, oder in Verbindungen mit Selen oder Salz. Elementares Osmium wird ebenfalls durch einen längeren Trennungsgang aus dem Anodenschlamm der Kupfer-, Nickel- und Goldproduktion gewonnen. Dabei wird der Schlamm in Königswasser gelöst und das Element bleibt, da unlöslich, im Rückstand.

Im Jahr 1984 erzeugten die Chemiker Peter Armbruster und Sigurd Münzenberger erstmals Hassium, indem sie in einem linearen Teilchenbeschleuniger Blei-Atome mit Eisen-Atomen beschossen. Das durch die Verschmelzung dabei neu entstandene Atom erhielt 1997 seinen Namen in Anlehnung an das deutsche Bundesland Hessen, in dem es entdeckt wurde.

Elemente der Eisengruppe

Eisen

Name Eisen
Symbol Fe
Ordnungszahl 26
Aussehen silbrig metallisch
CAS-Nummer 7439-89-6
Serie Übergangsmetalle

Das chemische Element Eisen trägt im Periodensystem der Elemente die Ordnungszahl 26 und steht in der achten Nebengruppe. Die Abkürzung für das Element lautet „Fe“, die von J.J. Berzelius im Jahre 1814 eingeführt worden ist. Es leitet sich vom lateinischen „Ferrum“ ab und bedeutet übersetzt Eisen. Durch seine hohe Dichte gehört Eisen zu den Schwermetallen.

Ruthenium

Name Ruthenium
Symbol Ru
Ordnungszahl 44
Aussehen silbrig metallisch
CAS-Nummer 7440-18-8
Serie Übergangsmetalle

Ruthenium ist ein chemisches Element, welches zur Serie der Übergangsmetalle zählt. Es wird symbolisch durch „Ru“ beschrieben und entspricht der Ordnungszahl 44. Ruthenium wurde von dem Karl Ernst Claus 1844 entdeckt. Dieser deutsch-baltische Wissenschaftler wiederholte in Kasan an der Universität Experimente eines anderen Chemikers, der bereits zuvor dieses Element extrahiert hatte. Rhutenium wurde aus Platinerz gewonnen, allerdings gelang es nur Karl Ernst Claus seine Experimente durch den Chemiker Jakob Berzelius, seine Forschungsergebnisse erfolgreich bestätigen zu lassen. Daher gilt Karl Ernst Claus als der Entdecker des chemischen Elementes Rhuteniums.

Osmium

Name Osmium
Symbol Os
Ordnungszahl 76
Aussehen silbrig metallisch
CAS-Nummer 7440-04-2
Serie Übergangsmetalle

 

Das chemische Element Osmium wurde im Jahr 1804 von Smithson Tennant entdeckt. Tennant fand es zusammen mit Irdium im Rückstand von Platin, welches in Königswasser aufgelöst wurde. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde es dann erstmals in der Produktion verwendet. In diesem Element ist eine geringe Menge des flüchtigen Tetroxids vorhanden. Dadurch entsteht ein rettichartiger Geruch, der dem Osmium seinen Namen verlieh.

Hassium

Name Hassium
Symbol Hs
Ordnungszahl 108
Aussehen silbrig metallisch
CAS-Nummer 54037-57-9
Serie Übergangsmetalle

Hassium ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Transactinoide und damit auch der Transurane. Es hat die Ordnungszahl 108. Das Hassium kommt in der Natur nicht vor sondern wird ausschließlich künstlich erzeugt. Zum ersten Mal geschah das im Jahr 1984. Die Gesellschaft für Schwerionenforschung Darmstadt gab dem neu entdeckten Element ursprünglich den Namen Uniloctium. Später wurde es zu Ehren des deutschen Chemikers und Nobelpreisträgers Otto Hahn in Hahnium umbenannt und 1997 erhielt es den endgültigen Namen Hassium nach dem Bundesland Hessen, in dem es entdeckt wurde. Als „Väter“ von Hassium gelten die Chemiker Peter Armbruster und Sigurd Münzenberger. Sie benutzten bei ihrer Entdeckung den linearen Teilchenbeschleuniger „Uniloc“ und beschossen mit ihm Blei-Atome mit Eisen-Atomen. Durch die Verschmelzung entstand ein neues Atom, das die Massenzahl 265 hat.

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