Hauptelemente des Periodensystems
Im Periodensystem der Elemente stehen Elemente mit ähnlichen Eigenschaften senkrecht untereinander und sind in acht Hauptgruppen und zehn Nebengruppen eingeteilt. Die Hauptgruppen-Elemente besitzen innerhalb ihrer Gruppe im Vergleich zu den Nebengruppen-Elementen die größeren Ähnlichkeiten untereinander.
Obwohl Wasserstoff im Periodensystem ebenfalls in der 1. Hauptgruppe steht, gehört er nicht zu den Alkalimetallen. Er ist unter Normalbedingungen gasförmig und besitzt die geringste Atommasse aller Elemente.
Zu den Alkalimetallen (1. Hauptgruppe) gehören Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und das radioaktive Francium. Alkalimetalle sind insgesamt sehr starke Reduktionsmittel, da sie ein Elektron mehr als die Edelgaskonfiguration besitzen und daher eine sehr geringe Ionsierungsenergie besitzen. Sie zeigen heftige Reaktionen beim Kontakt mit Wasser und diese Reaktion wird immer stärker und zunehmend exothermer, je weiter unten sie in der Gruppe stehen.
Zu den Edelgasen (8. Hauptgruppe) gehören Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und das radioaktive Radon. Sie besitzen eine äußere Schale, die vollständig mit Elektronen besetzt ist, wodurch sie eine äußerst geringe Reaktivität und sehr hohe Ionisierungsenergie besitzen. Sie sind daher in der Regel nicht giftig für Menschen und besitzen keinen Geruch. Alle Elemente der 8. Hauptgruppe liegen unter Normalbedingungen im einatomigen, gasförmigen Zustand vor. Der energetische Zustand der Edelgase ist durch die komplett vollen oder leeren Schalen sehr günstig, weshalb andere Elemente in Reaktionen versuchen die Edelgaskonfiguration zu erreichen.
Zu den Halogenen (7. Hauptgruppe) gehören Fluor, Chlor, Brom, Iod und das radioaktive Astat. Ihnen fehlt ein Elektron in der äußersten Schale zur Edelgaskonfiguration, wodurch sie ähnlich wie die Alkalimetalle eine sehr hohe Reaktivität besitzen. Sie wirken jedoch als starke Oxidationsmittel, wobei ihre Oxidationsstärke von Fluor zu Iod abnimmt, haben eine eher hohe Ionisierungsenergie und sind sehr giftig. Gerade Fluor besitzt durch seine hohe Elektronenaffinität eine sehr starke Reaktivität, wodurch bereits die Lagerung besondere Maßnahmen erfordert. Unter Normalbedingungen sind Fluor und Chlor gasförmig, Brom flüssig und Iod fest. In der Natur kommen sie überwiegend als negativ geladene Anionen vor, oft auch zusammen mit Alkalimetallen. Als bekanntes Beispiel sei Natriumchlorid, das Kochsalz, erwähnt.
Zu den Chalkogenen (6. Hauptgruppe) gehören Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur und das radioaktive Polonium. Sie sind mäßig reaktiv und bilden zusammen mit Metallen die Metallchalkogen-Verbindungen, wie zum Beispiel Oxide oder Sulfide. Die Dichte sowie der Schmelz- und Siedepunkt nehmen vom Sauerstoff zu Tellur zu. Zur Gewinnung von Sauerstoff kann unter anderem das Linde-Verfahren angewendet werden, bei welchem Luft zuerst komprimiert wird, dann die entstehende Wärme abgeführt wird und die Luft daraufhin wieder expandiert wird. Durch die Ausdehnung der Gase kühlt die Luft ab und das Verfahren wird wiederholt, bis die Luft flüssig ist. Dann können die einzelnen Gase per Destillation gewonnen werden.
Zu der Stickstoffgruppe (5. Hauptgruppe) gehören Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon und Bismut. Bis auf Stickstoff sind alle Elemente dieser Gruppe Feststoffe und besitzen mit Ausnahme von Stickstoff und Phposphor metallische Eigenschaften. Außerdem sind Stickstoff und Phosphor zwei sehr wichtige Elemente der Biochemie. Stickstoff ist vorallem in den Purin- und Pyrimidinbasen der DNA und in Aminosäuren ein wichtiger Bestandteil und Phosphor bildet zusammen mit der Ribose das Rückgrat der DNA- oder RNA-Stränge.
Zu der Kohlenstoffgruppe (4. Hauptgruppe) gehören Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Zinn, Blei und das radioaktive Flerovium. Die Elemente dieser Gruppe zeigen ein sehr unterschiedliches Verhalten in Bezug auf ihre Eigenschaften, unter anderem da in der Gruppe ein Nicht-Metall (Kohlenstoff), zwei Halb-Metalle (Silizium, Germanium) und drei Metalle (Zinn, Blei, Flerovium) vertreten sind. Nennenswert ist jedoch der Kohlenstoff, da dieser das zentrale Atom der Organischen Chemie und die Grundlage des Lebens auf der Erde darstellt. Seine mit vier Elektronen nur zur Hälfte gefüllte Außenschale ermöglicht komplexe Verbindungen mit vielen anderen Elementen.
Zu der Borgruppe (3. Hauptgruppe) gehören Bor, Aluminium, Gallium, Indium und Thallium. Bis auf Bor sind alle Elemente dieser Gruppe Metalle und Aluminium sogar das häufigste Metall der Erdkruste. Es findet heute vielfältigen und häufigen Einsatz als Werkstoff in verschiedensten Industriezweigen.
Zu den Erdalkalimetallen (2. Hauptgruppe) gehören Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und das radioaktive Radium. Auch Erdalkalimetalle reagieren, wie Alkalimetalle, heftig mit Wasser und bilden verhältnismäßig starke Basen.