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III. Hauptgruppe – Überblick

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Die Autor*innen
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André Otto
III. Hauptgruppe – Überblick
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema III. Hauptgruppe – Überblick

Inhalt

3. Hauptgruppe – Chemie

Die 3. Hauptgruppe ist nach IUPAC-Konvention die 13. Gruppe im Periodensystem. Bis auf das Bor sind alle Elemente dieser Gruppe Metalle. In den folgenden Abschnitten sind die wichtigsten Informationen zur 3. Hauptgruppe zusammengefasst.

3. Hauptgruppe Kunststoff, Was haben alle Elemente der 3 Hauptgruppe gemeinsam?

Was sind die Elemente der dritten Hauptgruppe?

Die 3. Hauptgruppe des PSE beinhaltet die folgenden Elemente:

  • Bor $\ce{B}$
  • Aluminium $\ce{Al}$
  • Gallium $\ce{Ga}$
  • Indium $\ce{In}$
  • Thallium $\ce{Tl}$

Wie heißt die 3. Hauptgruppe im Periodensystem?

Die 3. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente wird auch Borgruppe genannt. Alternative Namen der 3. Hauptgruppe sind auch die Bezeichnungen Triele und Erdmetalle.

3. Hauptgruppe – Eigenschaften

Was haben alle Elemente der 3. Hauptgruppe gemeinsam? Eine Gemeinsamkeit der Elemente der 3. Hauptgruppe ist, dass sie alle jeweils drei Valenzelektronen besitzen. Zum Erreichen der Edelgaskonfiguration fehlen also noch fünf weitere. Außerdem sind, abgesehen vom Halbmetall Bor, alle Elemente der 3. Hauptgruppe Metalle. Die Elemente der 3. Hauptgruppe bevorzugen die Oxidationsstufe $+III$ (bestimmte Oxidationszahl). Sie kommen fast ausschließlich in Form von Verbindungen vor. Ein wichtiges Element aus der 3. Hauptgruppe zur Herstellung von Werkstoffen ist das Aluminium.

In der folgenden Tabelle sind noch weitere Eigenschaften der Elemente der 3. Hauptgruppe zusammengefasst.

Bor Aluminium Gallium Indium Thallium
Symbol B Al Ga In Tl
Elektronenkonfiguration [He] 2s2 2p1 [Ne] 3s2 3p1 [Ar] 3d10 4s2 4p1 [Kr] 4d10 5s2 5p1 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1
Schmelzpunkt
in $\pu{°C}$
2300 660 30 156 303
Dichte in $\pu{g//cm3}$ 2,3 2,7 5,9 7,3 11,8
Metallcharakter nimmt zu $\ce{->}$
Säurestärke nimmt ab $\ce{->}$

Metallcharakter der Elemente der 3. Hauptgruppe

Der Metallcharakter nimmt in der 3. Hauptgruppe von oben nach unten zu. Das erste Element ist das Bor. Es ist das einzige Nichtmetall in der Gruppe.

Schmelzpunkt und Dichte der Elemente der 3. Hauptgruppe

Die Dichte (Chemie) nimmt innerhalb der 3. Hauptgruppe von oben nach unten immer weiter zu. Die Schmelztemperatur hingegen nimmt zunächst vom Bor bis zum Gallium stark ab und steigt dann vom Gallium zum Thallium hin wieder leicht an.

Säurestärke der Elemente der 3. Hauptgruppe

Die Hydroxide der Elemente der 3. Hauptgruppe haben unterschiedliche Säurestärken. Da der metallische Charakter innerhalb der dritten Hauptgruppe von oben nach unten beständig zunimmt, hat das auch Auswirkungen auf die Eigenschaften der Hydroxide der Elemente. Das Borhydroxid ($\ce{B(OH)3}$ oder auch ($\ce{H3BO3}$) wird heutzutage eher Borsäure genannt und ist schwach sauer. Die Hydroxide des Aluminiums ($\ce{Al(OH)3}$), Galliums ($\ce{Ga(OH)3}$) und des Indiums ($\ce{In(OH)3}$) sind amphoter. Das heißt, sie können je nach Reaktionspartner als Säuren oder auch als Basen reagieren. Das Hydroxid des Thalliums ($\ce{Tl(OH)3}$) ist schwach basisch. Demnach nimmt die Säurestärke in der 3. Hauptgruppe mit steigender Ordnungszahl (Kernladungszahl) ab.

Was ist die 3.Hauptgruppe? – Zusammenfassung

Die Elemente der 3. Hauptgruppe sind: Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Thallium. Sie haben alle jeweils drei Valenzelektronen und ihre bevorzugte Oxidationsstufe ist $+III$. Entlang der Gruppe nimmt der Metallcharakter von oben nach unten zu und die Säurestärke ab. Bor hat innerhalb der 3. Hauptgruppe eine Sonderstellung, da es das einzige Nichtmetall in der Gruppe ist.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben und Arbeitsblätter zur 3. Hauptgruppe, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript III. Hauptgruppe – Überblick

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Ich bedanke mich, dass ihr wieder eingeschaltet habt und euch dieses Video anschaut. Wir schauen uns das erste Video zur dritten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente an. Erste Teil: Überblick. Und als erstes möchte ich die fünf chemischen Elemente dieser Hauptgruppe nennen. Das sind dies: Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Thallium. Ich glaube, diese Hauptgruppe kann man sich ganz leicht merken. Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium. Das ist wie so ein kleines, naja, so ein kleines Liedchen. Was fällt euch auf an den Elementen dieser Hauptgruppe? Richtig, ein Element ist kein Metall. Das ist das erste, oberste; „Bor“. Eigentlich ein Nicht-Metall, manchmal sagt man auch Halb-Metall, deswegen habe ich es olivfarben gekennzeichnet. So, und jetzt haben natürlich diese fünf Elemente der dritten Hauptgruppe auch einen Namen, die Gruppe hat einen Namen. Da gibt es neuere, modernere, seit einigen Jahren Bor-Gruppe, Bor-Aluminium-Gruppe; ich bevorzuge Erdmetalle. Warum? Dafür ist hauptsächlich Aluminium zuständig, denn Aluminium trifft man in der Erdkruste in großer Menge an. Wir wollen uns jetzt unterhalten über die Herkunft der Namen, denn die sind manchmal ganz interessant. Bor kommt von „buraq“, aus dem Arabischen, das bedeutet „Salpeter“. Aluminium kommt von „alumen“ aus dem Lateinischen, das bedeutet „Alaun“. Ein Alaun ist ein Salz des Aluminiums, ein Doppelsalz. Außerdem hat Aluminium noch einen anderen Ursprung, es kommt nämlich vom lateinischen Wort „lumen“ und das bedeutet „Licht“. „Gallium“ bedeutet „Frankreich“ und diesen Namen hat ihm sein Entdecker, Lecoq de Boisbaudran, gegeben. Er entdeckte das Gallium 1875. Der Name „Indium“ stammt vom Wort „Indigo“ ab. Die Farbe des Indigos könnt ihr euch leicht vorstellen, wenn ihr euch klassische Jeans, Bluejeans, anschaut. Zurückzuführen ist der Name darauf, dass man eine „Spektrallinie“ fand, die indigofarben ist. „Thallium“ stammt vom griechischen Wort „thallos“, „grüner Zweig“. Eine grüne Spektrallinie, die man für ein Spektrum des Thalliums fand. So weit so gut. Die wichtigste physikalische Eigenschaft von Feststoffen ist? Richtig, die Schmelztemperatur. Und über die Schmelztemperaturen der Erdmetalle wollen wir jetzt sprechen. Die mit Abstand höchste Schmelztemperatur der Elemente der dritten Hauptgruppe besitzt Bor mit 2300 Grad Celsius. Aluminium siedet bedeutend niedriger, bei 660 Grad Celsius. Gallium, man höre und staune, bei 30 Grad Celsius; es schmilzt, wenn man Geduld hat, in der Hand. Indium schmilzt wieder etwas höher, bei 156 Grad Celsius, und Thallium bei 303 Grad Celsius. Lasst uns eine verallgemeinernde Aussage über die Schmelztemperaturen der Elemente der dritten Hauptgruppe formulieren. Die Schmelztemperaturen fallen vom Bor über das Aluminium zum Gallium, um dort ein Minimum zu erreichen, und steigen dann wieder über Indium zum Thallium an. Dort ist die Temperatur natürlich bei weitem nicht so hoch wie beim Bor. Aber vom Prinzip her, kann man sich diese Aussage so einprägen. Von links nach rechts werden die Schmelztemperaturen in der, wohlgemerkt prinzipiellen, grafischen Darstellung größer. Die Schmelztemperatur ist am höchsten beim Element Bor, wird niedriger beim Aluminium bis zu einem Minimum beim Gallium, steigt über das Indium und erreicht dann wieder einen höheren Wert beim Thallium. Siedetemperaturen sparen wir aus. Es gibt eine weiter wichtige physikalische Größe bei Festkörpern. Die Dichte, die wir in Gramm pro Kubikzentimeter angeben wollen. Ich habe hier die Literaturwerte auf eine Stelle nach dem Komma gerundet. Wer genauere Daten haben möchte, muss noch einmal in die Primärliteratur gehen. Bor 2,3, Aluminium 2,7, Gallium 5,9, Indium 7,3 und Thallium 11,8. Die Abhängigkeit ist hier sehr schön und wir sehen auch ohne grafische Darstellung, dass die Dichten von Bor bis nach Thallium von oben nach unten zunehmen. Bemerkenswert ist die hohe Dichte von Thallium; fast zwölfmal so schwer wie Wasser und schwerer als Blei. Vergleichbar ist noch die zweite Dichte von Indium. Indium ist etwa genauso schwer wie das Metall Zink. Ganz kurz zum metallischen Charakter: Der metallische Charakter nimmt innerhalb der dritten Hauptgruppe von oben nach unten beständig zu. Und das hat seine Auswirkungen auf die Eigenschaften der Hydroxide der Elemente der dritten Hauptgruppe. Ich werde zunächst die Hydroxide mit Formel und chemischem Namen benennen: B(OH)3, Borhydroxid, Al(OH)3, Aluminiumhydroxid, Ga(OH)3, Galliumhydroxid, In(OH)3, Indiumhydroxid, TI(OH)3, Thalliumhydroxid. (Mit versteller Stimme:) Herr Otto, Herr Otto. - Ja, entschuldigen Sie bitte? - (Mit verstellter Stimme:) Das kann man nicht so schreiben. - Was denn? - (Mit verstellter Stimme:) B(OH)3. - Tja, Herr Oberstudienrat, tut mir leid, wir sind hier nicht in der Schule, hier darf man schöpferisch arbeiten, außerdem möchte ich die Kinder nicht überlasten. Man kann natürlich für B(OH)3 H3BO3 schreiben, das ist Borsäure, ich mache es aber trotzdem so, wegen der Übersicht. - (Mit verstellter Stimme:) Na gut. - Das ist mein Video, Herr Oberstudiendirektor. Danke, Ciao. Uns interessiert nun vor allem, ob diese Hydroxide sauer, basisch oder neutral sind. Borhydroxid, die erste Verbindung oben, ist schwach sauer. Die Hydroxide des Aluminiums, Galliums und Indiums, zweite, dritte, vierte Zeile, sind hingegen „amphoter“, weder basisch, noch sauer. Man kann zum Beispiel Aluminiumhydroxid nehmen, wenn man Magenverstimmungen hat, das ist unbedenklich und neutralisiert die Magensalzsäure. Ganz unten, das Hydroxid des Thalliums hingegen ist schwach basisch, also ein typisches Hydroxid. So, zum besser Einprägen oder auch der besseren Übersichtlichkeit halber kann man natürlich wieder unsere Dreiecke verwenden. Ihr wisst schon, die langen spitzen. Da haben wir einmal das rote Dreieck. Und das rote Dreieck besagt saures Verhalten. Und oben ist etwas sauer, darunter weniger und so weiter und so weiter. Das zweite Dreieck, das blaue, bedeutet basisches Verhalten. Dort wo es dick ist, ist das basische Verhalten am stärksten und unten am geringsten. Na dann, gehen wir es an. Na mach mal Otto, komm mal ausm Knick. Also oben ist rot breit, das heißt, das saure Verhalten ist bei Borhydroxid am stärksten, und unten ist es spitz, bei Thalliumhydroxid am geringsten. Das saure Verhalten nimmt von oben nach unten ab. Umgekehrt ist es beim basischen Verhalten. Da ist es oben spitz und unten dick, das heißt, Borhydroxid ganz oben zeigt kein basisches Verhalten, ganz, ganz geringes. Ist ja auch sauer, ist klar. Und dann nimmt das basische Verhalten von oben nach unten zu. Und Thalliumhydroxid ist tatsächlich ein wenig basisch. Schön, nicht wahr? Die einfachen Dinge sind immer schön. Herr Otto, Herr Otto. - Na Sie schon wieder. Also für euch alles Gute, viel Erfolg und bis zum Wiedersehen. Tschüss!

2 Kommentare

2 Kommentare
  1. Sehr gut erklärt

    Von Klassensprecher88, vor 9 Monaten
  2. Wow,sehr gut Erklährt

    Von Abbas N., vor mehr als 5 Jahren
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