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16. Gruppe

Die Chalkogene (Erzbildner)

Beschreibung:
Der Name der Gruppe rührt daher, daß sich die Mitglieder vielfach als (elektronegativer) Bestandteil vieler Erze befinden. Sowohl die Oxide als auch die Sulfide stellen innerhalb der Strunzschen Mineralienklassifizierung eigene Klassen (2.Klasse Sulfide, 3.Klasse Oxide) dar. Die Gruppe der Erzbildner (Chalkogene) ist bedeutend homogener als die links benachbarten Elemente der N-P-Gruppe in sich. Ihnen allen fehlen zwei Elektronen in ihrer Valenzschale zum Erreichen des Edelgaszustandes (ns2 np6). Daher reagieren vor allem die beiden leichten Homologen der Gruppe, Sauerstoff und Schwefel bevorzugt unter der Bildung von Anionen mit metallischen (elektropositiveren) Elementen. Ab dem Selen jedoch nimmt die Affinität zu elektronegativeren Elementen zu, so daß schließlich beim Polonium auch Verbindungen auftreten, in welchen Po(2+)-Kationen existieren. Eng damit verbunden ist die Zunahme des Metallcharakters von oben nach unten; Sauerstoff ist ein gasförmiges und typisches Nichtmetall, welches Moleküle mit zwei ("Sauerstoff") oder drei Atomen (Ozon) bildet. Der Sauerstoff ist nach dem Fluor das elektronegativste Element (wenn man von den Edelgasen absieht). Das nächste Homologe, der Schwefel, stellt ebenso noch ein typisches Nichtmetall dar, bei welchem im Feststoff S8-Ringmoleküle vorliegen. Bei Normaldruck ist von Schwefel keine (halb)metallische Modifikation bekannt. Mit dem Selen findet sich das erste Element in der Gruppe, welches neben einer roten, nichtmetallischen Modifikation (die übrigens der des Schwefels entspricht - rotes Selen besteht aus Se8-Ringen) auch schon eine graue, halbmetallische ausbildet. Beim gänzlich halbmetallischen Tellur wird die Te8-Ringstruktur nur noch im Dampf (kurz oberhalb des Siedepunktes ist Tellurdampf gelblich) vermutet. Mit Polonium und Ununhexium finden sich dann am Ende der Gruppe zwei echte Metalle. In gleicher Weise wie die Affinität zu elektronegativen Elementen zunimmt, nimmt die Stabilität der Hydride ab. Wasser, die Wasserstoffverbindung des Sauerstoffs und der Schwefelwasserstoff sind thermisch außerordentlich stabil (Wasser ist selbst oberhalb von 2000°C nur zu Bruchteilen eines Prozentes in die Elemente zerfallen). Selenwasserstoff und Tellurwasserstoff zerfallen bereits oberhalb 300°C wieder in die Elemente, Poloniumwasserstoff zerfällt knapp oberhalb Raumtemperatur (beim Siedepunkt von 35°C) vollständig. Von H2Uuh darf vermutet werden, daß diese Verbindung nur noch bei tiefen Temperaturen existent ist. Gleichsam der thermischen Stabilitätsabnahme steigt die Reduktionskraft der Hydride: Aus Wasser wird nur von Fluor und einigen wenigen starken Oxidationsmitteln Sauerstoff freigesetzt; Schwefelwasserstoff reagiert schon mit mäßigen Oxidationsmitteln unter Bildung von Schwefel (oder gar Schwefeldioxid). Selenwasserstofflösungen zersetzen sich langsam, Tellurwasserstofflösungen augenblicklich an der Luft unter Ausscheidung der Elemente. Mit abnehmender Polarität der H-X-Bindung steigt der Säurecharakter der Hydride (stark) an. Wasser ist amphoter, H2S ist eine schwache, H2Se und H2Te mäßig starke, H2Po eine starke Säure. Während Sauerstoff nur mit dem Fluor als elektropositiv auftritt, zeigt sich ab dem Schwefel bereits eine zunehmende Affinität zu den Nichtmetallen Sauerstoff, Fluor und Chlor; mit welchen ab dem Tellur (in dessen Oxidationsstufe +2) salzartige Verbindungen gebildet werden. Die Schwefel- und Selenoxide (XO2 und XO3) sind ausgesprochene Säurebildner; Tellurdioxid und Poloniumdioxid sind amphoter (Gleiches darf vom Ununhexiumdioxid vermutet werden). Wie in den übrigen p-Block-Gruppen auch, nimmt mit steigender Atommasse auch innerhalb der Chalkogengruppe die Beständigkeit niedriger positiver Oxidationsstufen zu. Sauerstoff hat (wie auch der Stickstoff und Fluor) als extrem elektronegatives Element in diesem Trend eine Außenseiterrolle, da er - mit Ausnahme in den Verbindungen mit Fluor und einigen extrem stark oxidierend wirkenden Übergangsmetallfluoriden hoher Oxidationsstufe (PtF6 z.B.) - nur in negativen Oxidationsstufen in Verbindungen vorliegt. "Eigentlich" wäre bei ihm die Oxidationsstufe +6 die stabilste, die jedoch selbst mit den genannten Stoffen nicht erreicht werden kann. Das Fluor "schafft" es gerade noch, den Sauerstoff in die zweifach positive Wertigkeitsstufe zu oxidieren. Beim Schwefel ist die stabilste Oxidationsstufe +6, die jedoch in kovalenten Verbindungen (z.B. Schwefelsäure) schon oxidierende Eigenschaften besitzt. Schwefel(IV)verbindungen sind im Allgemeinen noch recht gute Reduktionsmittel. Beim Selen ist dieses Verhalten genau andersherum: Die Selen(IV)verbindungen haben nur noch gegenüber starken Oxidationsmitteln reduzierende Eigenschaften, während die Se(VI)-Verbindungen selber schon recht kräftige Oxidationsmittel sind. Verbindungen, in welchen Schwefel und Selen in der Oxidationsstufe +2 vorliegen, werden nur mit Elementen gebildet, die etwas stärker elektronegativ als sie selber sind (z.B. Iod). Beim Tellur schließlich ist die Oxidationsstufe +4 endgültig die stabilste; +6-Verbindungen wirken als überaus starke Oxidationsmittel, jedoch sind daneben auch schon (wenn auch stark reduzierend wirkende) Te(II)-Verbindungen bekannt, welche - mit elektronegativeren Elementen wie Chlor, Fluor oder Sauerstoff gebildet - schon recht salzartigen Charakter besitzen. Beim Polonium nimmt die Stabilität der zweiwertigen Stufe noch mehr zu, Po(IV)-Verbindungen sind mäßige, Po(VI)-Verbindungen starke Oxidationsmittel. Vom Ununhexium darf angenommen werden, daß die Oxidationsstufe +6 nur noch mit Fluor und Sauerstoff erreicht werden kann, wogegen die Uuh(II)-Salze, wenn überhaupt, nur noch schwache Reduktionsmittel darstellen, und die Uuh(IV)-Verbindungen, die noch recht kovalenten Charakter besitzen dürften, stärker oxidierend wirken, als vergleichbare Po(IV)-Verbindungen.
 

gemeinsame
Elektronen-
Konfiguration:

n s² [(n-1)d¹⁰] n p⁴
(n>1 <=7)

Leichte Homologe

Schwere Homologe

Siedepunkt des Hydrids: 100°C pK1-Wert des Hydrids: 14 pk2-Wert des Hydrids: 23 Normalpotential E/E2- : +1,23 V Normalpotential E4+/E6+: -- (beide sauer)

Siedepunkt des Hydrids: -2°C pK1-Wert des Hydrids: 2,6 pk2-Wert des Hydrids: 11 Normalpotential E/E2- : -0,72 V Normalpotential E4+/E6+: +0,71 V (beide sauer)

Sauerstoff

Tellur

Schwefel

Polonium

Selen

Ununhexium