Metalle mit Minderwertigkeitskomplex
Sie leiten Strom und glänzen wie Metalle, aber ihre Bindungen sind deutlich gerichteter als die des d-Blocks. Die Schmelzpunkte brechen ein: Gallium schmilzt bei 30 °C, Zinn bei 232 °C und Blei bei 327 °C.
Die weichen, niedrig schmelzenden Metalle zwischen dem d-Block und den Halbmetallen
Nachübergangsmetalle
Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Blei, Bismut und ihre Nachbarn. Sie sind Metalle, aber keine guten – weicher, schwächer und leichter schmelzend als die Übergangsmetalle, mit einer hartnäckigen Tendenz zu kovalentem Verhalten. Zusammen verdanken wir ihnen Dosen, Lötzinn, Touchscreens und Rohrleitungen.
- Mitglieder
- 12
- Gruppe
- 13–16 (p-Block)
- Konfiguration
- ns² np¹⁻⁴
- Radioaktiv
- 5
Im Periodensystem hervorgehoben
Jedes Mitglied
Die 12 Nachübergangsmetalle
13
Al
Aluminium
26.982 u
Einst wertvoller als Gold, heute das meistverwendete Metall nach Eisen — weil jemand herausfand, wie man es günstig elektrolysieren kann.
31
Ga
Gallium
69.723 u
Ein Metall, das in Ihrer Hand bei 29,8 Grad C schmilzt und die Grundlage blauer LEDs und von 5G-Funkgeräten bildet.
49
In
Indium
114.818 u
Weich genug, um auf Papier eine Spur zu hinterlassen, und der transparente Leiter in jedem Touchscreen.
50
Sn
Zinn
118.71 u
Die andere Hälfte der Bronze: Zinn führte die Steinzeit in die Bronzezeit.
81
Tl
Thallium
204.38 u
Farblos, geschmacklos und tödlich – Thallium war das Element der Giftmischer, bis die Nachweismethoden aufholten.
82
Pb
Blei
207.2 u
Dicht, weich und vielseitig verwendbar – und stillschweigend verantwortlich für Jahrhunderte chronischer Vergiftungen.
83
Bi
Bismut
208.98 u
Das schwerste Element, das beinahe stabil ist, und jenes, das spektakuläre Regenbogenkristalle wachsen lässt.
84
Po
Polonium
209 u
Intensiv radioaktiv: Ein Gramm Polonium-210 emittiert genug Alphateilchen, um blau zu leuchten und sich auf 500 °C selbst zu erhitzen.
113
Nh
Nihonium
284 u
Das erste Element, das von einem asiatischen Forschungsteam entdeckt und benannt wurde.
114
Fl
Flerovium
289 u
Soll in einem „Insel der Stabilität“ genannten Bereich liegen, in dem superschwere Atomkerne deutlich länger leben.
115
Mc
Moscovium
288 u
Seine Zerfallskette lieferte entscheidende bestätigende Beweise für die Entdeckung von Nihonium.
116
Lv
Livermorium
293 u
Durch Fusion von Calcium-48 mit Curium-248 hergestellt und zerfällt innerhalb von Millisekunden.
Was sie definiert
Drei Dinge, die Nachübergangsmetalle ausmachen
Der Inert-Pair-Effekt
Schwere p-Block-Metalle bevorzugen häufig eine Oxidationsstufe, die um zwei niedriger ist, als ihre Gruppe vermuten lässt, weil das äußere s-Elektronenpaar nur ungern Bindungen eingeht. Thallium bevorzugt +1 gegenüber +3, und Blei bevorzugt +2 gegenüber +4 – deshalb sind Pb(IV)-Verbindungen starke Oxidationsmittel.
Amphotere Oxide
Aluminium-, Zink-, Zinn- und Bleioxide reagieren sowohl mit Säuren als auch mit Basen. Dieses Verhalten dazwischen erwartet man genau von Elementen, die an der Grenze zwischen Metall und Nichtmetall liegen.
Periodische Trends
Wie sie sich innerhalb der Familie verändern
Der metallische Charakter nimmt innerhalb jeder Gruppe nach unten zu und über jede Periode hinweg ab. Aluminium ist am reaktivsten und am vielseitigsten einsetzbar; Bismut ist das schwerste Element mit einem nahezu stabilen Atomkern.
In der Welt
Wofür sie verwendet werden
Aluminium
Das nach Eisen am zweithäufigsten verwendete Metall: Flugzeuge, Dosen, Fensterrahmen, Stromleitungen. Leicht, korrosionsbeständig, endlos recycelbar und nur wegen des Hall-Héroult-Elektrolyseverfahrens preisgünstig.
Zinn
Lötzinn, Bronze und die Beschichtung, die verhindert, dass „Zinn“-Dosen rosten. Die Verzinnung von Stahl war der Durchbruch, der haltbar gemachte Lebensmittel praktikabel machte.
Blei
Batterien, Strahlenschutz und historisch gesehen alles von Rohrleitungen bis zu Benzin. Seine Verwendungen wurden nach und nach eingestellt, als seine Giftigkeit erkannt wurde.
Gallium und Indium
Galliumarsenid und Galliumnitrid treiben LEDs, Laserdioden und Hochfrequenzfunk aus. Indiumzinnoxid ist der transparente Leiter in jedem Touchscreen.
Bismut
Ein ungiftiger Ersatz für Blei in Schrot, Lötmitteln und Kosmetika sowie der Wirkstoff in Mitteln gegen Magenbeschwerden.
Handhabung
Sicherheit
Blei ist ein kumulatives Nervengift ohne sichere Expositionsgrenze, besonders für Kinder. Thallium ist in kleinen Dosen tödlich und war lange das Gift der Wahl für Giftmischer. Polonium ist äußerst radioaktiv. Aluminium, Zinn und Bismut gehören dagegen zu den unproblematischsten Metallen im normalen Gebrauch.
Wissenswertes
- Gallium schmilzt bei 29,8 °C – halten Sie ein Stück davon in der Hand, wird es in Ihrer Handfläche zu einer Pfütze.
- Unter 13 °C zerfällt gewöhnliches weißes Zinn langsam zu grauem Pulver. Die „Zinnpest“ hat Orgelpfeifen und Militärknöpfe zerstört.
- Bismutkristalle bilden schillernde, treppenförmige Hohlformen, weil die Kristallkanten schneller wachsen als ihre Flächen.
Häufige Fragen
Über die Nachübergangsmetalle
Warum werden sie „arme Metalle“ genannt?
Es handelt sich um eine informelle ältere Bezeichnung, die widerspiegelt, wie schlecht sie sich im Vergleich zu den Übergangsmetallen als Metalle eignen: Sie sind weicher, schwächer, haben niedrigere Schmelzpunkte und bilden stärker kovalente Bindungen. „Nachübergangsmetalle“ ist die moderne, weniger wertende Bezeichnung für dieselbe Gruppe.
Warum korrodiert Aluminium nicht, obwohl Eisen korrodiert?
Es korrodiert — sofort. Der Unterschied besteht darin, dass Aluminiumoxid einen dichten, fest haftenden Film von wenigen Nanometern Dicke bildet, der die Oberfläche versiegelt und einen weiteren Angriff verhindert. Eisenoxid ist schuppig und porös, fällt daher ab und legt darunter frisches Metall frei. Durch Eloxieren wird die schützende Schicht von Aluminium gezielt verdickt.
Ist Bismut wirklich radioaktiv?
Technisch gesehen ja. 2003 wurde nachgewiesen, dass Bismut-209 einem Alphazerfall mit einer Halbwertszeit von etwa 2×10¹⁹ Jahren unterliegt – dem Milliardenfachen des Alters des Universums. Für jeden praktischen Zweck ist es stabil und wird routinemäßig als sicherer Ersatz für Blei verwendet.
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