Element der Gruppe 6 – Wikipedia

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Gruppe chemischer Elemente

Gruppe 6, nummeriert nach IUPAC-Stil, ist eine Gruppe von Elementen im Periodensystem. Seine Mitglieder sind Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W) und Seaborgium (Sg). Dies sind alles Übergangsmetalle und Chrom, Molybdän und Wolfram sind feuerfeste Metalle. Die Elemente der Periode 8 der Gruppe 6 sind wahrscheinlich entweder Unpenthexium (Uph) oder Unpentoctium (Upo). Dies ist möglicherweise nicht möglich. Eine Tropfinstabilität kann bedeuten, dass das Periodensystem um Unbihexium endet. Weder Unpenthexium noch Unpentoctium wurden synthetisiert, und es ist unwahrscheinlich, dass dies in naher Zukunft geschehen wird.

Die Elektronenelektronenkonfiguration dieser Elemente folgt keinem einheitlichen Trend, obwohl die äußersten Schalen mit Trends im chemischen Verhalten korrelieren:

Z. Element Anzahl der Elektronen / Schale
24 Chrom 2, 8, 13, 1
42 Molybdän 2, 8, 18, 13, 1
74 Wolfram 2, 8, 18, 32, 12, 2
106 Seaborgium 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2

“Gruppe 6” ist der neue IUPAC-Name für diese Gruppe. der alte Stilname war “Gruppe VIB“im alten US-System (CAS) oder”Gruppe VIA“im europäischen System (alte IUPAC). Gruppe 6 darf nicht mit der Gruppe verwechselt werden, in der die alten Gruppennamen gekreuzt sind ÜBER (US-System, CAS) oder VIB (Europäisches System, alte IUPAC). Das Gruppe heißt jetzt Gruppe 16.

Geschichte[edit]

Die rote Farbe von Rubinen stammt von einer kleinen Menge Chrom (III).

Entdeckungen[edit]

Chrom wurde erstmals am 26. Juli 1761 gemeldet, als Johann Gottlob Lehmann in den Beryozovskoye-Minen im russischen Ural ein orangerotes Mineral fand, das er “sibirisches rotes Blei” nannte, was in weniger als 10 Jahren herausgefunden wurde sei ein leuchtend gelbes Pigment.[1] Obwohl das Mineral als Bleiverbindung mit Selen- und Eisenkomponenten falsch identifiziert wurde, war es Crocoit mit einer Formel von PbCrO4.[1] Louis Nicolas Vauquelin untersuchte das Mineral 1797 und produzierte Chromtrioxid durch Mischen von Krokoit mit Salzsäure und metallisches Chrom durch Erhitzen des Oxids in einem Holzkohleofen ein Jahr später.[2] Er konnte auch Chromspuren in Edelsteinen wie Rubin oder Smaragd nachweisen.[1][3]

Molybdänit – das Haupterz, aus dem jetzt Molybdän gewonnen wird – war früher als Molybdän bekannt, das mit Graphit verwechselt und oft so umgesetzt wurde, als wäre es Graphit. Molybdänit kann wie Graphit zum Schwärzen einer Oberfläche oder als Festschmierstoff verwendet werden.[4] Selbst wenn Molybdän von Graphit unterscheidbar war, wurde es immer noch mit einer Galena (einem gewöhnlichen Bleierz) verwechselt, die ihren Namen vom Altgriechischen erhielt Μόλυβδος MolybdosBedeutung führen.[5] Erst 1778 erkannte der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele, dass Molybdän weder Graphit noch Blei war.[6][7] Er und andere Chemiker gingen dann zu Recht davon aus, dass es sich um das Erz eines bestimmten neuen Elements namens handelt Molybdän für das Mineral, in dem es entdeckt wurde. Peter Jacob Hjelm isolierte 1781 erfolgreich Molybdän mit Kohlenstoff und Leinöl.[5][8]

In Bezug auf Wolfram entdeckte Carl Wilhelm Scheele 1781, dass eine neue Säure, Wolframsäure, aus Scheelit (zu der Zeit Wolfram genannt) hergestellt werden konnte. Scheele und Torbern Bergman schlugen vor, dass es möglich sein könnte, durch Reduktion dieser Säure ein neues Metall zu erhalten.[9] Im Jahr 1783 fanden José und Fausto Elhuyar eine Säure aus Wolframit, die mit Wolframsäure identisch war. Später in diesem Jahr gelang es den Brüdern in Spanien, Wolfram durch Reduktion dieser Säure mit Holzkohle zu isolieren, und ihnen wird die Entdeckung des Elements zugeschrieben.[10][11]

Seaborgium wurde erstmals von einem Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Albert Ghiorso hergestellt, der 1974 im Lawrence Berkeley Laboratory in Berkeley, Kalifornien, arbeitete. Sie schufen Seaborgium, indem sie Atome von California-249 mit Ionen von Sauerstoff-18 bombardierten, bis Seaborgium-263 hergestellt wurde .

Historische Entwicklung und Nutzung[edit]

In den 1800er Jahren wurde Chrom hauptsächlich als Bestandteil von Farben und in Gerbsalzen verwendet. Anfangs war Krokoit aus Russland die Hauptquelle, aber 1827 wurde in der Nähe von Baltimore, USA, eine größere Chromitlagerstätte entdeckt. Dies machte die Vereinigten Staaten zum größten Produzenten von Chromprodukten, bis 1848 große Chromitvorkommen in der Nähe von Bursa in der Türkei gefunden wurden.[12] Chrom wurde bereits 1848 zum Galvanisieren verwendet, aber diese Verwendung verbreitete sich erst mit der Entwicklung eines verbesserten Verfahrens im Jahr 1924.[13]

Etwa ein Jahrhundert nach seiner Isolierung hatte Molybdän aufgrund seiner relativen Knappheit, der Schwierigkeit, das reine Metall zu extrahieren, und der Unreife des metallurgischen Teilfeldes keine industrielle Verwendung.[14][15][16] Frühe Molybdänstahllegierungen zeigten große Aussichten in ihrer erhöhten Härte, aber die Bemühungen wurden durch inkonsistente Ergebnisse und eine Tendenz zur Sprödigkeit und Rekristallisation behindert. 1906 meldete William D. Coolidge ein Patent an, um Molybdän duktil zu machen, was zu seiner Verwendung als Heizelement für Hochtemperaturöfen und als Träger für Wolfram-Glühbirnen führte. Die Bildung und der Abbau von Oxiden erfordern, dass Moly physikalisch versiegelt oder in einem Inertgas gehalten wird. 1913 entwickelte Frank E. Elmore ein Flotationsverfahren zur Gewinnung von Molybdänit aus Erzen. Die Flotation bleibt der primäre Isolationsprozess. Während des ersten Weltkrieges stieg die Nachfrage nach Molybdän; Es wurde sowohl zur Panzerung als auch als Ersatz für Wolfram in Schnellarbeitsstählen verwendet. Einige britische Panzer wurden durch eine 75-mm-Manganstahlbeschichtung geschützt, was sich jedoch als unwirksam erwies. Die Manganstahlplatten wurden durch eine 25 mm (1 Zoll) Molybdän-Stahl-Beschichtung ersetzt, was eine höhere Geschwindigkeit, eine größere Manövrierfähigkeit und einen besseren Schutz ermöglichte.[5] Nach dem Krieg sank die Nachfrage, bis die Fortschritte in der Metallurgie eine umfassende Entwicklung von Anwendungen in Friedenszeiten ermöglichten. Im Zweiten Weltkrieg sah Molybdän erneut eine strategische Bedeutung als Ersatz für Wolfram in Stahllegierungen.[17]

Im Zweiten Weltkrieg spielte Wolfram eine wichtige Rolle im politischen Hintergrundgeschäft. Portugal als wichtigste europäische Quelle des Elements wurde von beiden Seiten wegen seiner Ablagerungen von Wolframiterz in Panasqueira unter Druck gesetzt. Die Beständigkeit von Wolfram gegen hohe Temperaturen und die Festigung von Legierungen machten es zu einem wichtigen Rohstoff für die Rüstungsindustrie.[18]

Chemie[edit]

Im Gegensatz zu anderen Gruppen zeigen die Mitglieder dieser Familie keine Muster in ihrer Elektronenkonfiguration, da zwei leichtere Mitglieder der Gruppe Ausnahmen vom Aufbau-Prinzip sind:

Z. Element Numerisches Bohr-Modell
24 Chrom 2, 8, 13, 1
42 Molybdän 2, 8, 18, 13, 1
74 Wolfram 2, 8, 18, 32, 12, 2
106 Seaborgium 2, 8, 18, 32, 32, 12, 2

Der größte Teil der Chemie wurde nur für die ersten drei Mitglieder der Gruppe beobachtet. Die Chemie von Seaborgium ist nicht sehr etabliert und daher befasst sich der Rest des Abschnitts nur mit seinen oberen Nachbarn im Periodensystem. Die Elemente in der Gruppe haben wie die der Gruppen 7 bis 11 hohe Schmelzpunkte und bilden flüchtige Verbindungen in höheren Oxidationsstufen. Alle Elemente der Gruppe sind relativ nicht reaktive Metalle mit hohen Schmelzpunkten (1907 ° C, 2477 ° C, 3422 ° C); das von Wolfram ist das höchste aller Metalle. Die Metalle bilden Verbindungen in verschiedenen Oxidationsstufen: Chrom bildet Verbindungen in allen Zuständen von –2 bis +6:[19] Dinatriumpentacarbonylchromat, Dinatriumdecacarbonyldichromat, Bis (benzol) chrom, Trikaliumpentanitrocyanochromat, Chrom (II) chlorid, Chrom (III) oxid, Chrom (IV) chlorid, Kaliumtetraperoxochromat (V) und Chrom (VI) dichioxid; Gleiches gilt auch für Molybdän und Wolfram, aber die Stabilität des + 6-Zustands wächst in der Gruppe.[19] Abhängig von den Oxidationsstufen sind die Verbindungen basisch, amphoter oder sauer; Der Säuregehalt wächst mit der Oxidationsstufe des Metalls.

Auftreten[edit]

Seaborgium kommt nicht in der Natur vor, sondern wird in einem Labor hergestellt.

Produktion[edit]

Vorsichtsmaßnahmen[edit]

Wolfram hat keine bekannte biologische Rolle im menschlichen Körper. Die hohe Radioaktivität von Seaborgium würde es aufgrund einer Strahlenvergiftung zu einem toxischen Element machen.

Anwendungen[edit]

  • Legierungen[20]
  • Katalysatoren
  • Hochtemperatur- und Feuerfestanwendungen wie Schweißelektroden und Ofenkomponenten.
  • Metallurgie, manchmal in Strahltriebwerken und Gasturbinen eingesetzt.[21]
  • Farbstoffe und Pigmente
  • Bräunen
  • harte Materialien

Biologische Vorkommen[edit]

Gruppe 6 ist insofern bemerkenswert, als sie einige der einzigen Elemente in den Perioden 5 und 6 enthält, die eine bekannte Rolle in der biologischen Chemie lebender Organismen spielen: Molybdän ist in Enzymen vieler Organismen häufig, und Wolfram wurde in einer analogen Rolle in Enzymen identifiziert von einigen Archaeen, wie z Pyrococcus furiosus. Im Gegensatz dazu und ungewöhnlich für ein D-Block-Übergangsmetall der ersten Reihe scheint Chrom nur wenige biologische Rollen zu haben, obwohl angenommen wird, dass es bei einigen Säugetieren Teil des Glukosestoffwechselenzyms ist.

Verweise[edit]

  1. ^ ein b c Guertin, Jacques; Jacobs, James Alan; Avakian, Cynthia P. (2005). Chrom (VI) Handbuch. CRC Drücken Sie. S. 7–11. ISBN 978-1-56670-608-7.
  2. ^ Vauquelin, Louis Nicolas (1798). “Memoiren über eine neue Metallsäure, die in der roten Führung von Sibirien existiert”. Zeitschrift für Naturphilosophie, Chemie und Kunst. 3: 146.
  3. ^ van der Krogt, Peter. “Chrom”. Abgerufen 2008-08-24.
  4. ^ Lansdown, AR (1999). Molybdändisulfidschmierung. Tribologie und Schnittstellentechnik. 35. Elsevier. ISBN 978-0-444-50032-8.
  5. ^ ein b c Emsley, John (2001). Bausteine ​​der Natur. Oxford: Oxford University Press. S. 262–266. ISBN 0-19-850341-5.
  6. ^ Gagnon, Steve. “Molybdän”. Jefferson Science Associates, LLC. Abgerufen 2007-05-06.
  7. ^ Scheele, CWK (1779). “Versuche mit Wasserbley; Molybdaena”. Svenska Vetensk. Akadem. Handlingar. 40: 238.
  8. ^ Hjelm, PJ (1788). “Versuche mit Molybdäna und Reduktion der anderen Erde”. Svenska Vetensk. Akadem. Handlingar. 49: 268.
  9. ^ Saunders, Nigel (Februar 2004). Wolfram und die Elemente der Gruppen 3 bis 7 (Periodensystem). Chicago, Illinois: Heinemann-Bibliothek. ISBN 1-4034-3518-9.
  10. ^ “ITIA Newsletter” (PDF). Internationaler Verband der Wolframindustrie. Juni 2005. Archiviert von das Original (PDF) am 21.07.2011. Abgerufen 2008-06-18.
  11. ^ “ITIA Newsletter” (PDF). Internationaler Verband der Wolframindustrie. Dezember 2005. Archiviert von das Original (PDF) am 21.07.2011. Abgerufen 2008-06-18.
  12. ^ Nationaler Forschungsrat (USA). Ausschuss für die biologischen Auswirkungen von Luftschadstoffen (1974). Chrom. Nationale Akademie der Wissenschaften. p. 155. ISBN 978-0-309-02217-0.
  13. ^ Dennis, JK; So TE (1993). “Geschichte der Verchromung”. Nickel- und Verchromung. Woodhead Publishing. S. 9–12. ISBN 978-1-85573-081-6.
  14. ^ Hoyt, Samuel Leslie (1921). Metallographie, Band 2. McGraw-Hill.
  15. ^ Krupp, Alfred; Wildberger, Andreas (1888). Die metallischen Legierungen: Ein praktischer Leitfaden für die Herstellung aller Arten von Legierungen, Amalgamen und Loten, die von Metallarbeitern verwendet werden … mit einem Anhang zur Färbung von Legierungen. HC Baird & Co. p. 60.
  16. ^ Gupta, CK (1992). Extraktive Metallurgie von Molybdän. CRC Drücken Sie. ISBN 978-0-8493-4758-0.
  17. ^ Millholland, Ray (August 1941). “Battle of the Billions: Die amerikanische Industrie mobilisiert Maschinen, Materialien und Männer für einen Job, der so groß ist wie das Graben von 40 Panamakanälen in einem Jahr.” Populärwissenschaft. p. 61.
  18. ^ Stevens, Donald G. (1999). “Wirtschaftskrieg im Zweiten Weltkrieg: Die Vereinigten Staaten, Großbritannien und der portugiesische Wolfram”. Der Historiker. Questia. 61 (3): 539–556. doi:10.1111 / j.1540-6563.1999.tb01036.x.
  19. ^ ein b Schmidt, Max (1968). “VI. Nebengruppe”. Anorganische Chemie II (auf Deutsch). Wissenschaftsverlag. S. 119–127.
  20. ^ “Molybdän”. AZoM.com Pty. Limited. 2007. Abgerufen 2007-05-06.
  21. ^ Bhadeshia, HKDH “Superlegierungen auf Nickelbasis”. Universität von Cambridge. Archiviert von das Original am 25.08.2006. Abgerufen 2009-02-17.

Siehe auch[edit]


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