Chalkogene

Einordnung und Bedeutung

Chalkogene sind die Elemente der 6. Hauptgruppe des Periodensystems. Nach der neueren IUPAC-Nummerierung gehört diese Stoffgruppe zur Gruppe 16; sie wird nach ihrem ersten Element auch Sauerstoff-Gruppe genannt. Zu ihr gehören Sauerstoff (O), Schwefel (S), Selen (Se), Tellur (Te), Polonium (Po) und das künstlich hergestellte Livermorium (Lv).

Die Elemente stehen in den Perioden 2 bis 7 und haben die Ordnungszahlen 8, 16, 34, 52, 84 und 116. Chalkogene sind chemisch besonders wichtig, weil sie mit Metallen zahlreiche Metallchalkogenide wie Oxide und Sulfide bilden und mit Wasserstoff charakteristische Chalkogenwasserstoffe erzeugen.

Vorkommen in der Natur

Chalkogene kommen in der Natur meist als Bestandteile von Erzen und Mineralien vor. Unter den Metallchalkogeniden sind Oxide und Sulfide am häufigsten.

Zu den Oxiden gehören das gasförmige Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre und das feste Siliciumdioxid. Siliciumdioxid bildet beispielsweise als Quarz einen Hauptbestandteil der Erdkruste. Beispiele für Sulfide sind Bleiglanz, Zinnober, Pyrit, Zinksulfid und Kupferkies. Seltener kommen Selenide wie Kupferselenid und Telluride wie Silbertellurid vor. Einige Polonide sind stabil; für Livermoride wurde dagegen eine stark abnehmende Stabilität vorausgesagt. Weitere Metall-Chalkogen-Verbindungen sind unter anderem Sulfite, Sulfate und Selenate.

Sauerstoff und Schwefel kommen außerdem elementar vor. Sauerstoff ist Bestandteil der Luft und in Wasser gelöst. Schwefel tritt häufig im Zusammenhang mit vulkanischen Exhalationen auf. Diese enthalten Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid, die zu Schwefel reagieren können; außerdem kommt Schwefel auch in Schwefelsäure vor.

Physikalische Eigenschaften

Die Chalkogene mit niedrigerer Ordnungszahl sind Nichtmetalle. Von Selen und Tellur existieren jedoch auch metallische Modifikationen; grundsätzlich werden Selen und Tellur als Halbmetalle eingeordnet. Polonium und Livermorium sind Metalle.

Die physikalischen Eigenschaften verändern sich stufenweise mit steigender Atommasse. Vom Sauerstoff über Schwefel und Selen bis zum Tellur nehmen Dichte, Schmelzpunkte und Siedepunkte zu.

Chemische Eigenschaften und Verbindungen

Chalkogene reagieren mit Metallen zu erdigen und teilweise auch basischen Metallchalkogeniden, zum Beispiel Oxiden und Sulfiden.

Mit Wasserstoff bilden sie Chalkogenwasserstoffe. Dazu gehören Wasser, Schwefelwasserstoff, Selenwasserstoff und Tellurwasserstoff. Diese Verbindungen besitzen analoge Summenformeln des Typs H₂X, wobei X für das jeweilige Chalkogen steht. Poloniumwasserstoff zeigt jedoch bereits die Tendenz, eher ein Hydrid als ein Polonid zu sein. Für Livermoriumwasserstoff wird eine Bestätigung dieses Trends vorausgesagt; spätestens LvH₂ muss als Hydrid und nicht als Livermorid angesehen werden.

Chalkogene können auch untereinander Verbindungen bilden, beispielsweise Schwefeloxide und Selensulfide. Chalkogen-Oxide reagieren mit Wasser zu Säuren. Aus Dioxiden entstehen schweflige Säure, selenige Säure und tellurige Säure; als entsprechende Verbindungen wären auch polonige Säure und livermorige Säure denkbar. Ihre gemeinsame Summenformel lautet H₂XO₃. Aus den Trioxiden entstehen Schwefelsäure, Selensäure, Tellursäure, Poloniumsäure und Livermoriumsäure mit der Summenformel H₂XO₄.