Periodensystem der Elemente (PSE)

Elemente

Herkunft des Namens

Der Name Erdalkalimetalle bezeichnet die Elemente der 2. Hauptgruppe des Periodensystems. Die Bezeichnung leitet sich von den beiden benachbarten Hauptgruppen, den Alkalimetallen und den Erdmetallen, ab.

Mitglieder

Ihr gehören die stabilen Elemente Beryllium (Be), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) an. Das 6. Element der Gruppe, Radium (Ra), ist ein radioaktives Zwischenprodukt natürlicher Zerfallsreihen.

Physikalische Eigenschaften

Mit zunehmender Ordnungszahl wachsen Atommasse, Atomradius und Ionenradius. Die geringste Dichte hat Calcium mit 1550 kg/m³. Sie steigt nach oben und insbesondere nach unten hin an, wobei Radium mit 5500 kg/m³ den Höchstwert markiert. Die Mohshärte liegt bei Beryllium mit 5,5 im mittleren Bereich. Die weiteren Elemente der 2. Hauptgruppe weisen geringe Härten auf, die mit steigender Ordnungszahl abnehmen. Die ersten drei Erdalkalimetalle, insbesondere Beryllium und Calcium, sind sehr gute Elektrizitätsleiter. Obwohl auch die weiteren Elemente dieser Hauptgruppe keinesfalls schlechte Leiter sind, ist der Unterschied beträchtlich. Die 1. Ionisierungsenergie sinkt mit wachsender Ordnungszahl von 9,322 Elektronenvolt bei Beryllium auf 5,212 eV bei Barium ab. Radium hat mit 5,279 eV wieder einen leicht erhöhten Wert. Die Elektronegativität fällt von 1,5 bei Beryllium auf 1,0 bei Calcium ab und bleibt bei den weiteren Elementen annähernd auf diesem Niveau.

Reaktionsverhalten

Am Reaktionsverhalten ist die mit der Ordnungszahl ansteigende Reaktivität gut zu beobachten:

• Beständigkeit an Luft:
  • Beryllium ist bei Raumtemperatur an trockener Luft beständig, da es von einer passivierenden Oxidschicht überzogen wird.
  • Magnesium wird an Luft ebenfalls passiviert, dünne Bänder und Folien lassen sich jedoch leicht entzünden.
  • Calcium, Strontium, Barium und Radium laufen an trockener Luft schnell an und sind in fein verteilter Form selbstentzündlich.
• Reaktion mit Wasserstoff bei hohen Temperaturen:
  • Beryllium reagiert ohne Katalysator nicht mit Wasserstoff.
  • Magnesium reagiert nur bei hohem Druck.
  • Die weiteren Erdalkalimetalle reagieren bereits bei Atmosphärendruck mit Wasserstoff.
• Reaktion mit Wasser:
  • Beryllium wird wie Aluminium in Wasser passiviert.
  • Magnesium wird ebenfalls passiviert, die Passivierungsschicht löst sich jedoch in heißem Wasser auf.
  • Die übrigen Erdalkalimetalle reagieren bei Raumtemperatur heftig mit Wasser.

Wasserhärte

Für die Härte des Wassers sind im Wesentlichen gelöste Calcium- und Magnesiumionen verantwortlich. So geht beispielsweise das wasserlösliche Calciumhydrogencarbonat (Ca(HCO₃)₂) in der Hitze in die schwerlösliche Verbindung Calciumcarbonat (CaCO₃) über, die auch als Kesselstein bekannt ist:

Ca(HCO₃)₂ --> CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Durch das Entweichen des Kohlendioxids aus der Lösung wird die Rückreaktion verhindert, und der Kesselstein lagert sich in Kochtöpfen etc. ab.

Eine weitere Eigenschaft von Erdalkalimetallionen, jedoch insbesondere von Ca²⁺ und Mg²⁺, ist es, mit Seife unlösliche Verbindungen zu bilden. Da Seifen chemisch betrachtet Salze sind, bestehen sie aus Kat- und Anionen. Die Anionen sind stets höhere Fettsäuren, und als Kationen werden meist Alkalimetallionen eingesetzt. Die Erdalkalimetallionen ersetzten diese und bilden so unlösliche Verbindungen, die unter dem Begriff Kalkseife zusammengefasst werden.

Vorkommen

Die Erdkruste besteht zu 4,16 % aus Erdalkalimetallen. Diese verteilen sich wie folgt auf die Elemente:

• 67 % Calcium
• 31 % Magnesium
• 1,4 % Barium
• 0,7 % Strontium (die Werte sind gerundet, daher ergibt sich eine Summe von etwas mehr als 100 %)
• Spuren von Beryllium und noch geringere Mengen Radium

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Erdalkalimetalle