5.1. Überblick

Die Tetrele (Elemente der 4. Hauptgruppe) haben alle die Valenz-Elektronenkonfiguration s²p² und zwar im Einzelnen:

C (Kohlenstoff): 2s² 2p²
Si (Silicium): 3s² 3p²
Ge (Germanium): 3d¹⁰ 4s² 4p²
Sn (Zinn): 4d¹⁰ 5s² 5p²
Pb (Blei): 5d¹⁰ 6s² 6p²

Die Metalle bilden daher vierwertige Ionen.

Si Ge Sn Pb

Elektronegativität 2.5 1.8 1.8 1.9

r(M⁴⁺) (CN 6) [pm] 53 69 78

Elemente glänzende bis graue luftstabile Halbleiter/Metalle

Schmelzpunkt [^oC] 945 232 327

Struktur Diamant Diamant, ß-Sn f.c.c.

Darstellung Reduktion mit H₂ Reduktion mit C oder Röstreaktion

Legierungen mit ähnlichen Metallen: niedrig schmelzende Mischkristalle (Lote)

mit Alkali- und Erdalkali-Metallen: 'Metallide' d.h. Zintl-Phasen

Hydride MH₄ zunehmend instabil

Halogenide MX₄ X=F: hochschmelzende Festkörper; X=Cl: Moleküle

Chalkogenide SiO₂, SiO GeO₂, GeO MO: PbO-Struktur, SnO₂ (Zinnstein) Pb₃O₄ (Mennige)

	Si	Ge	Sn	Pb
Elektronegativität	2.5	1.8	1.8	1.9
r(M⁴⁺) (CN 6) [pm]		53	69	78
Elemente	glänzende bis graue luftstabile Halbleiter/Metalle
Schmelzpunkt [^oC]		945	232	327
Struktur	Diamant	Diamant, ß-Sn	f.c.c.
Darstellung	Reduktion mit H₂	Reduktion mit C oder Röstreaktion
Legierungen	mit ähnlichen Metallen: niedrig schmelzende Mischkristalle (Lote)
mit Alkali- und Erdalkali-Metallen: 'Metallide' d.h. Zintl-Phasen
Hydride	MH₄ zunehmend instabil
Halogenide MX₄	X=F: hochschmelzende Festkörper; X=Cl: Moleküle
Chalkogenide	SiO₂, SiO	GeO₂, GeO	MO: PbO-Struktur, SnO₂ (Zinnstein)	Pb₃O₄ (Mennige)

Tab. 5.1.1. Übersicht Tetrele

Innerhalb der Reihe der Tetrele liegen ähnliche Tendenzen wie bei den Elementen der 3. Hauptgruppe vor: Ungewöhnliche Eigenschaftsänderung (z.B. im Gang in den Ionisieriungsenergien) ergeben sich vom Si zum Ge durch die d-Block-Kontraktion sowie vom Sn zum Pb durch die f-Block-Kontraktion. Sowohl die d- als auch die f-Blockkontraktion haben allerdings nicht so deutliche Auswirkungen wie bei Trielen (Erdmetallen), so daß insgesamt die Tendenzen in der Gruppe einheitlicher sind als in der Bor-Gruppe. So sind die Elektronegativitäten (bis auf die Ausnahme, das Nichtmetall Kohlenstoff mit einem Wert von 2.5) praktisch konstant bei einem Wert von ca. 1.8. Wieder liegt ein Übergang zwischen den Nichtmetallen (C), den Halbleitern (Si, Ge) und den echten Metallen (Sn und Pb) vor. Zusätzlich gibt es einen Übergang in der stabilen Oxidationsstufe in Verbindungen von überwiegend 4-wertig (Si, Ge) zu vorwiegend 2-wertigen (Sn, Pb) Elementen. Erstmals (im Rahmen dieser Vorlesung) haben wir es mit Elementen rechts der Zintl-Linie zu tun, d.h. sie sind in der Lage, mit elektropositiven Partnern auch Anionen (d.h. Silicide, Germanide, Stannide und Plumbide) auszubilden.

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