Alkalimetalle: Elemente & Eigenschaften

Elemente der Alkalimetalle

Im Periodensystem unterscheidet man zwischen 8 Hauptgruppen und 10 weiteren Nebengruppen. Dabei zählen Elemente, die sich chemisch ähnlich verhalten, zusammen zu einer Gruppe. Die erste Hauptgruppe wird Alkalimetalle genannt. Dazu gehören alle Elemente, die Du in der ersten Spalte von links im Periodensystem finden kannst. Die Ausnahme bildet Wasserstoff, welches man zwar zur ersten Hauptgruppe zählt, aber nicht zu den Alkalimetallen. Somit gehören die Elemente Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium und Francium zu den Alkalimetallen. Francium ist jedoch radioaktiv und sehr kurzlebig, weshalb es vernachlässigt werden kann.

Elementsymbol	Element	Eigenschaften bei Raumtemperatur
	Lithium	Weiches, leichtes, silbern glänzendes Metall. Langfristig instabil an Luft.
	Natrium	Sehr weiches, silbern glänzendes Metall. Instabil an Luft.
	Kalium	Sehr weiches, silbern glänzendes Metall. Instabil an Luft.
	Rubidium	Sehr weiches, silbern glänzendes Metall. Entzündet sich von selbst an der Luft.
	Caesium	Sehr weiches, golden glänzendes Metall. Wird bei Raumtemperatur schon fast flüssig. Entzündet sich an der Luft von selbst.

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​​Eigenschaften der Alkalimetalle

In der unteren Grafik kannst Du das Elektronenschalenmodell eines Natrium Atoms sehen. In seiner äussersten Schale, der sogenannten Valenzschale, hat es nur ein Elektron. Aber Elemente des Periodensystems sind bestrebt, dieselbe Elektronenanordnung wie ein Edelgas zu erreichen, also 8 Elektronen auf der Valenzschale zu haben. Dieses Phänomen nennt man auch Edelgasregel. Wenden wir nun die Edelgasregel auf Natrium an, so müsste Natrium ganze 7 Elektronen aufnehmen, um die Elektronenkonfiguration von Argon zu erreichen. Das nächste Edelgas im Periodensystem ist jedoch nicht Argon, sondern Neon, welches eine Stelle hinter Natrium liegt. Überlege Dir kurz, was Natrium machen könnte, um eine Edelgaskonfiguration zu erreichen.

Im unteren Bild siehst Du die Elektronenkonfiguration von Neon. Wenn Du Neon jetzt mit Natrium vergleichst, kannst Du sehen, dass Natrium genau gleich ist, mit Ausnahme des einzelnen Valenzelektrons. Um die Edelgaskonfiguration zu erreichen, möchte ein Natriumatom sein Valenzelektron dringend abgeben. Bei all den anderen Alkalimetallen ist es dasselbe Prinzip. Auch sie geben einfach ihr Valenzelektron ab, um die Edelgasregel zu erfüllen. Falls ein Alkalimetall sein Elektron abgibt, bleibt ein einfach positiv geladenes Metallion übrig (M⁺).

Da sich alle Alkalimetalle diese Elektronenkonfiguration mit nur einem Valenzelektron teilen, haben sie auch sehr ähnliche Eigenschaften. In elementarer Form sind alle sehr reaktiv. Alle davon reagieren mit Wasser in der Luft und die schwereren Alkalimetalle wie Caesium entzünden sich sogar von selbst bei Raumtemperatur. Je weiter Du im Periodensystem nach unten gehst, desto mehr steigt die Reaktivität eines Alkalimetalls. Somit ist beispielsweise Rubidium reaktiver als Natrium. Typische Alkalimetallreaktionen kannst Du unten aufgelistet sehen. „M“ steht dabei für ein beliebiges Alkalimetall. Aufgrund dieser Reaktionen sind Alkalimetalle auch nicht stabil, wenn sie mit Luft in Verbindung treten. In der Natur kommen sie aufgrund der starken Reaktivität immer in gebundener Form vor, wie Natrium z.B. als NaCl, also als Salz im Gestein oder im Meer.

• Mit Wasser: $$2 M + 2 H_2O \rightarrow 2 M(OH) +H_2$$, Metallhydroxid Bildung zusammen mit Wasserstoff
• Mit Wasserstoff: $$2 M +H_2 \rightarrow 2 MH$$, Metallhydrid Bildung
• Mit Sauerstoff: Alkalimetalle bilden Oxide ($$M_2O$$), Peroxide ($$M_2O_2$$) und Hyperoxide ($$MO_2$$).
• Mit Halogenen (X kann ein beliebiges Halogen sein.): $$2M + X_2 \rightarrow 2MX$$, Bsp: $$2Na +Cl_2\rightarrow 2NaCl$$, Halogenide als Produkt und Salzbildung

Alle Alkalimetalle sind sehr weich und lassen sich mit einem Buttermesser schneiden. Sie zählen alle zu den Leichtmetallen, da sie eine geringe Dichte aufweisen. Auch der Schmelz- und Siedepunkt ist bei Alkalimetallen, verglichen mit Metallen der Nebengruppen, sehr tief. Alkalimetalle lassen sich unterscheiden, indem man einen kleinen Spatel voll von ihnen verbrennt. Die verschiedenen Metalle erzeugen unterschiedliche Flammenfärbungen. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Alkalimetalle auch bei Feuerwerken eingesetzt.