Alkalimetalle & Erdalkalimetalle – Unterschiede

In der Chemie werden bestimmte Metalle in unterschiedlichen Hauptgruppen eingefügt und somit unterschieden. Metalle gehören verschiedenen Periodensystem an und Elemente mit ähnlichen Eigenschaften stehen in einer Gruppe meistens untereinander.

Das Periodensystem der einzelnen Elemente besteht aus acht Haupt- und zehn Nebengruppen. Besonders deutlich sind die Übereinstimmungen der Eigenschaften bei den Alkalimetallen und den Erdalkalimetallen.

Alkalimetalle

Die Gruppe der Alkalimetalle besteht aus 6 Elementen, nämlich

• Lithium,
• Natrium,
• Kalium,
• Rubidium,
• Caesium und
• Francium.

Oftmals geht man davon aus, das auch Wasserstoff zu den Alkalimetallen zählt, doch das ist ein großer Irrtum, denn Wasserstoff befindet sich zwar in der gleichen Hauptgruppe, aber es gibt einen großen Unterschied, denn Wasserstoff kann aufgrund seiner physikalischen und auch chemischen Eigenschaften nicht zu den Alkalimetallen gezählt werden.

Die Alkalimetalle haben eine sehr geringe Schmelztemperatur und reagieren zudem besonders schnell und heftig mit Wasser und auch Sauerstoff, haben zudem eine niedrige Dichte und sind allesamt brennbare Leichtmetalle, außerdem zeigen sie charakteristische Flammenfärbungen. Die Alkalimetalle kommen in der Natur nicht elementar, sondern nur in Verbindungen vor.

Erdalkalimetalle

Beeindruckend ist, dass die Erdalkalimetalle ein ähnliches Verhalten wie die Alkalimetalle zeigen, diese sind jedoch in allen Eigenschaften abgeschwächt. Zu der Gruppe der Erdalkalimetallen gehören

• Beryllium,
• Magnesium,
• Calcium,
• Strontium,
• Barium
• und Radium.

Im Unterschied zu den Alkalimetallen bilden diese jedoch schwerlösliche Carbonate und auch Sulfate.

Eigenschaften der Alkalimetalle

Aussehen

Alle Alkalimetalle haben metallischen Glanz. Dieser kann als silbrig oder weißlich-silbrig
beschrieben werden. Nur Caesium glänzt abweichend in einem goldenen oder gelb-goldenen Ton.

Härte

Alkalimetalle sind weich. Mit einem schärferen Gegenstand, etwa einem Messer, lassen sie sich einfach und leicht schneiden.

Dichte

Als sogenannte Leichtmetalle haben alle Metalle der ersten Hauptgruppe eine Dichte von weniger als 5 Gramm pro Kubikzentimeter. Lithium ist das leichteste Metall überhaupt.

Reaktionsfähigkeit

Alkalimetalle reagieren schnell und teilweise äußerst heftig mit anderen Stoffen.
Ursache ist die Anordnung der Elektronen um den Atomkern. Auf der äußeren Elektronenschale der Alkalimetallatome findet sich jeweils ein Elektron. Teilen sich die Atome dieses Elektron mit Atomen anderer Elemente, erreichen sie einen deutlich stabileren Zustand. Durch die Reaktion vor allem mit Nichtmetallen wie etwa Sauerstoff, wird ein derartiges Teilen von Elektronen möglich und ein angestrebter stabiler Zustand erreicht. Mit zunehmender Ordnungszahl, die erste Hauptgruppe nach unten laufend, nimmt die Reaktionsfreudigkeit von Alkalimetallen zu. Lithium reagiert etwa vergleichsweise weniger stark mit anderen Stoffen als das hochreaktive Caesium.
Aufgrund ihrer Reaktionsfreudigkeit kommen Alkalimetalle in der Natur nicht elementar, sondern gebunden vor, als Mineralien.

Reaktionen

Besonders mit Nichtmetallen reagieren Alkalimetalle gut. Gehen sie Verbindungen mit Elementen der siebten
Hauptgruppe, den Halogenen ein, entstehen Halogenide oder Alkalimetallsalze,
etwa Natriumchlorid oder Kaliumbromid. Durch die Reaktion mit Sauerstoff bilden sich feste, weißliche Oxide wie beispielsweise Natriumperoxid. Die Reaktion mit Wasser führt zu Hydroxiden. Dabei wird Wasserstoff
freigesetzt. Mit diesem reagieren Alkalimetalle wiederum unter Bildung salzartiger Hydride.

Schutzmaßnahmen

Da Alkalimetalle mit vielen Stoffen reagieren, etwa mit Luft oder Wasser und dies oft mit starker Wärmeentwicklung verbunden ist, werden sie oft in sogenannten Schutzflüssigkeiten oder unter Luftabschluss aufbewahrt (schwerere Metalle der ersten Hauptgruppe können sich an Luft selbst entzünden).

Verwendung

Um bestimmte Metalle, etwa Aluminium oder Magnesium, zu härten und deren Eigenschaften zu verbessern,
werden metallische Gemische hergestellt, Legierungen. Lithium ist häufig eingesetztes Legierungsmaterial.
Es wird für die Herstellung von Batterien benötigt und ist notwendiger Bestandteil von Akkus.
Natrium findet Verwendung bei der Herstellung von Farbstoffen und Bleichmitteln und wirkt in bestimmten Beleuchtungsmitteln. Das sehr seltene Element Caesium findet Einsatz in Technik, Forschung und Raumfahrt, etwa als Glühkathode oder Antriebsmittel.

Eigenschaften der Erdalkalimetalle

Aussehen

Erdalkalimetalle glänzen silbern. Im Zuge der Oxidation an Luft hebt sich dieser Glanz auf.

Härte

Erdalkalimetalle sind härter als Alkalimetalle, haben höhere Schmelzpunkte und Siedepunkte als diese.

Dichte

Bis auf Radium gehören Erdalkalimetalle zu den Leichtmetallen. Die geringste Dichte hat Calcium.
Ein Element dieser Gruppe, das Radium, ist ein radioaktives Element. Beryllium und Calcium sind sehr gute elektrische Leiter.

Vor allem in der Erdkruste finden sich die Elemente der zweiten Hauptgruppe. Auch sie liegen natürlicherweise nicht frei, sondern gebunden, etwa als Silikat, Karbonat oder Sulfat.

Reaktionsfähigkeit

Ebenso wie Alkalimetalle sind Erdalkalimetalle sehr reaktiv. Auch bei ihnen liegt die Ursache in der Elektronenanordnung der äußeren Schale. Hier befinden sich zwei Elektronen. Um in einen stabilen Zustand zu gelangen, sind die Atome der Erdalkalimetalle bestrebt, diese mit anderen Elementen zu teilen. Durch chemische Reaktionen wird dies möglich.

Reaktionen

Erdalkalimetalle reagieren wie Alkalimetalle vorzugsweise mit Halogenen, Sauerstoff, Wasser und Luft.

Wie bei den Metallen der ersten Hauptgruppe sind die Elemente mit höherer Ordnungszahl, in der Gruppe im Periodensystem weiter unten liegend, reaktiver als die in den oberen Bereichen. Mit Sauerstoff bilden sie Oxide oder Peroxide, etwa Magnesiumoxid, mit Wasserstoff Hydride wie Calciumdihydrid und mit Halogenen Halogenide, zum Beispiel Fluoride.

Genauso wie Alkalimetalle können Erdalkalimetalle äußerst stark mit Wasser reagieren, unter der Bildung von Wasserstoff und Hydroxiden.

Verwendung

Vor allem in Legierungen finden etwa Beryllium und Magnesium Verwendung. Magnesium wird zudem in der
Herstellung von Kupfer eingesetzt. Als Calciumsulfat setzt die Bauindustrie Calcium ein. Strontium wiederum findet eine Anwendung in der Herstellung bestimmter Feuerwerkskörper.