Gruppe 11: die Münzmetalle

Eine volle d-Unterschale plus ein s-Elektron

Kupfer ist [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, Silber [Kr] 4d¹⁰ 5s¹ und Gold [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹. Wie die Alkalimetalle hat jedes ein äußeres s-Elektron, doch der Kern hält es viel fester: Die erste Ionisierungsenergie von Kupfer beträgt 7,726 eV, gegenüber 4,341 eV bei Kalium in derselben Periode, und die von Gold 9,226 eV.

Daher reagieren diese Metalle viel langsamer als die Metalle der Gruppe 1. Silber bildet Ag⁺, Kupfer bildet Cu⁺ und das häufigere Cu²⁺, und Gold bildet Au⁺ und Au³⁺, aber nur unter harten Bedingungen.

Trends in der Gruppe nach unten

Diese Gruppe folgt keiner glatten Linie. Die Schmelzpunkte betragen 1357,77 K bei Kupfer, 1234,93 K bei Silber und 1337,33 K bei Gold. Die Dichte steigt von 8,96 g/cm³ auf 10,49 g/cm³ und verdoppelt sich dann fast auf 19,3 g/cm³ bei Gold. Die Elektronegativität beträgt 1,9 bei Kupfer und 1,93 bei Silber, aber 2,54 bei Gold, der höchste Wert aller Metalle.

Die ungewöhnlichen Zahlen von Gold und seine gelbe Farbe stammen aus der Relativitätstheorie. In der Nähe seines schweren Kerns bewegen sich die Elektronen von Gold mit einem großen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit, was das 6s-Orbital schrumpfen lässt und die Lichtfarben verändert, die Gold absorbiert. Ohne diesen Effekt würde Gold silbrig aussehen.

Wo du Gruppe 11 begegnest

Kupfer leitet in den meisten Hausleitungen den Strom und bildet mit der Zeit die grüne Patina, die man auf alten Dächern und an der Freiheitsstatue sieht. Silber ist der beste elektrische Leiter und das reflektierendste Metall, verwendet in Spiegeln, Solarmodulen und Elektronik, auch wenn Schwefelverbindungen in der Luft es langsam schwarz anlaufen lassen. Gold überzieht elektrische Kontakte, die niemals korrodieren dürfen, und alle drei werden zu Schmuck verarbeitet.

Roentgenium

Roentgenium (111), nach Wilhelm Röntgen benannt, dem Entdecker der Röntgenstrahlen, wurde nur in wenigen Atomen auf einmal hergestellt, sodass seine Eigenschaften vorhergesagt sind. Berechnungen deuten darauf hin, dass die Relativität es noch stärker verändert als Gold und ihm die vorhergesagte Konfiguration [Rn] 5f¹⁴ 6d⁹ 7s² statt des d¹⁰-s¹-Musters darüber gibt.