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Inhalt Kap. 1 Kap. 2 Kap. 3 Kap. 4 Kap. 5 Kap. 6 Kap. 7 Kap. 8 Kap. 9 Literatur

Vorlesung Chemie der Metalle

9. Übergangsmetalle II

III. Nebengruppe/3. Gruppe/Scandium-Gruppe


alte Nomenklatur: III. NG IV. NG V. NG VI. NG VII. NG VIII. NG I. NG II. NG
neue Nomenklatur: 3. Gr. 4. Gr. 5. Gr. 6. Gr. 7. Gr. 8. Gr. 9. Gr. 10. Gr. 11. Gr. 12. Gr.
3d Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
4d Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
5d La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

1. Allgemeines, Oxidationsstufen, Vorkommen

Zur III. Nebengruppe, 3. Gruppe oder Scandium-Gruppe gehören die Elemente Scandium (Sc), Yttriumd (Y), Lanthan (La) und Actinium (Ac). Ihre allgemeine Elektronenkonfiguration ist ns2 (n-1)d1. Durch die vollkommene Überlappung der s- und d-Niveaus sind alle drei Valenzelektronen energetisch gleichwertig, woraus sich die für diese Elemente einzig wichtige Oxidationsstufe zu +3 ergibt. Zum Vorkommen: Die chemischen Eigenschaften der Elemente gleichen zum Teil den der II., z.T. denen der III. Hauptgruppe. Alle Elemente sind ziemlich reaktionsfreudig und können nicht an Luft aufbewahrt werden.

2. Elemente

Bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften sind die reinen Elemente der 3. Gruppe silberweiße, dehnbare Metalle. Sie werden durch Reduktion der Fluoride mit Ca, Mg (Y, La) bzw. der Chloride mit Natrium oder Kalium (Ac) hergestellt, z.B. gemäß:
2 LaF3 + 3 Ca ---> 2 La + 3 CaF2
Scandium wird durch Elektrolyse der geschmolzenen Chloride erhalten. Die Elemente kristalllisieren in der hexagonal dichten Kugelpackung, chemisch gleichen sie dem Aluminium. Yttrium ist als Bestandteil einer Legierung mit Cobalt als Permanentmagnete wichtig. Es kann auch als Regelstabmaterial in Reaktoren eingesetzt werden. Eine weiter wichtig Verbindung ist Y-Vanadat YVO4 als roter Leuchtstoff in Farbfernsehern.

3. Oxide

4. Hydroxide

Die Hydroxide aller Elemente sind basischer als Al(OH)3, wobei folgende Reihe für die Basizität gilt:
Al(OH)3 -- Sc(OH)3 -- Y(OH)3 -- La(OH)3
die der Reihe der Erdalkalimetallhydroxide von Ca(OH)2 bis Ba(OH)2 entspricht. Yttrium und Lanthanhydroxid sind schwerlöslich
YCl3 + 3 NaOH ----> Y(OH)3 + 3 NaCl
und in einem Überschuß von NaOH auch nicht wieder löslich, d.h. nicht amphoter. Durch Glühen der Hydroxide lassen sich die weissen Oxide M2O3 herstellen, die mit Wasser wieder in die Hydroxide überführt werden können.

5. Schwerlösliche Verbindungen

Die Fluoride von Yttrium ud Lanthan sind schwerlöslich:
YCl3 + 3 KF ----> YF3 + 3 KCl
LaCl3 + 3 KF ----> LaF3+ 3 KCl
Die Carbonate M2(CO3)3 sind ebenfalls schwerlöslich und ergeben bei Calcinieren die Oxide, z.B. Y2O3. Lanthanoxalat kann nach der Fällung:
2 LaCl3 + 3 (NH4)2C2O4 ----> La2(C2O4)3 + 6 NH4Cl
im Überschuß von Oxalat unter Komplexbildung gelöst werden, eine Reaktion, die mit Yttriumoxalat nicht möglich ist.

6. Komplexverbindungen

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