Eigenschaften der Erdalkalimetalle

Alle Erdalkalimetalle haben gemeinsame Eigenschaften. Sie ähneln sich in den folgenden Eigenschaften:

• Atombau
• Farbe
• Härte
• Dichte
• Schmelz- und Siedetemperatur
• Wärme- und elektrische Leitfähigkeit
• Reaktionsfähigkeit
• Fähigkeit zur Flammenfärbung

In der folgenden Abbildung kannst du die Tendenzen der Eigenschaften nachvollziehen:

Namensherkunft

Die Bezeichnung für diese Hauptgruppe leitet sich von der Lage und den Eigenschaften zwischen den Alkalimetallen (1. Hauptgruppe) und den Erdmetallen (3. Hauptgruppe) ab. Deshalb wurde sie mit einem Mischnamen bezeichnet.

Atombau der Erdalkalimetalle

Alle Erdalkalimetalle liegen in der zweiten Hauptgruppe. Demzufolge besitzen alle dieser Elemente nur zwei Außenelektronen. Diese befinden sich in einem s-Orbital, welches durch die zwei Außenelektronen voll besetzt ist.
Deshalb haben alle Erdalkalimetalle folgende Außenelektronenkonfiguration:

• n = Anzahl der Periode, in der das Alkalimetall steht
• s = das zuletzt besetzte Orbital
• 2 = 2 Elektronen befindet sich im zuletzt besetzten Orbital

Farbe der Erdalkalimetalle

Die Erdalkalimetalle besitzen alle den typischen silbrigen Glanz. Strontium und Barium haben eine eher dunkelgraue Färbung.

Ursache dafür sind die frei beweglichen Elektronen, die sich zwischen den positiv geladenen Metallionen bewegen. Diese Elektronen sind dafür verantwortlich, dass die eintreffenden Lichtstrahlen wie bei einem Spiegel zurückgeworfen werden.

Härte der Erdalkalimetalle

Erdalkalimetalle sind weiche Metalle. Du kannst sie mit einem normalen Messer mit etwas Druck zerschneiden. Nur Beryllium ist hart und spröde.

Grund für diese geringe Härte ist, dass die Atome der Elemente nur zwei Außenelektronen besitzen. Daher sind nur zwei Elektronen vorhanden, die abgegeben werden können. Deshalb gibt es relativ wenige frei bewegliche Elektronen im Metallgitter, die mit ihren Anziehungskräften auf die Metallrümpfe wirken können. Somit wird das gesamte Metallgitter nur schwach zusammengehalten und es ist leicht verformbar und zerschneidbar.

Innerhalb der zweiten Hauptgruppe nimmt die Härte der Metalle von oben nach unten ab, du kannst sie also nach unten hin immer einfacher zerschneiden.

Dichte der Erdalkalimetalle

Erdalkalimetalle haben eine Dichte, die für Metalle relativ niedrig ist. Dennoch ist dessen Dichte höher als die der Alkalimetalle.

Innerhalb der zweiten Hauptgruppe nimmt die Dichte der Elemente von oben nach unten zu.

Schmelz- & Siedetemperaturen der Erdalkalimetalle

Erdalkalimetalle haben Schmelz- und Siedetemperaturen, die für Metalle eher niedrig sind. Dennoch handelt es sich bei allen Erdalkalimetallen um Feststoffe, die erst bei Temperaturen über 650 °C schmelzen.

Innerhalb der zweiten Hauptgruppen nimmt die Schmelztemperatur von oben nach unten ab. Die Siedetemperaturen sind aber unregelmäßig, wobei Beryllium aber deutlich die höchste Siedetemperatur besitzt.

Wärme- & elektrische Leitfähigkeit

Die Erdalkalimetalle leiten den elektrischen Strom und die Wärme gut. Allerdings sind es eher schwache Leiter innerhalb der Gruppe der Metalle. Jedoch sind sie leitfähiger als die Alkalimetalle.

Ursache für die Leitfähigkeiten ist, dass sich in dem Metallgitter Elektronen frei bewegen können. Bei diesen Elektronen handelt es sich um die Außenelektronen, die abgegeben werden. Diese Elektronen transportieren den Strom und die Wärme.

In der zweiten Hauptgruppe besitzt ein Atom allerdings nur zwei Außenelektronen, weshalb es wenige freie Elektronen im Metallgitter gibt. Daher können Wärme und Strom nur langsam transportiert werden, weshalb die Wärme- & die elektrische Leitfähigkeit der Erdalkalimetalle etwas geringer ausfallen.

Reaktionsfähigkeit der Erdalkalimetalle

Erdalkalimetalle sind sehr reaktionsfähig. An der Luft, besonders an feuchter Luft, reagieren diese Elemente nach einiger Zeit. Jedoch sind sie nicht so reaktiv wie die Alkalimetalle. Deshalb sollte man bei der Lagerung lediglich darauf achten, die Erdalkalimetalle trocken zu lagern. Vor der Verwendung, zum Beispiel für ein Experiment, sollte das Metalle aber mit Sandpapier abgerieben werden.

Innerhalb der zweiten Hauptgruppe nimmt die Reaktionsfähigkeit von oben nach unten zu.

Flammenfärbung durch die Erdalkalimetalle

Erdalkalimetalle haben, genauso wie die Alkalimetalle, die Fähigkeit, eine Flamme zu färben. Jedes der Metalle färbt die Flamme in einer anderen Farbe. Dabei werden meist die Salze der Erdalkalimetalle in eine Flamme gegeben. Je nach Färbung kann damit nachgewiesen werden, um welches Erdalkalimetallsalz es sich handelt. Das ist ein wirklich wichtiges Experiment in der Chemie.

Für das Färben der Flamme sind vor allem die Elektronen verantwortlich.
Durch das Erhitzen des Salzes werden die Elektronen des Atoms (beziehungsweise des Ions) in eine andere, weiter außen liegende Schale gebracht. Dadurch werden sie mit Energie geladen. Allerdings kann diese Stellung nicht lange gehalten werden, weshalb die Elektronen recht schnell wieder in ihre ursprüngliche Schale zurückfallen. Dabei geben sie die aufgenommene Energie nach außen ab. Diese Energie ist für uns Menschen als Licht sichtbar.

Jedes Erdlkalimetall strahlt Licht mit einer anderen Wellenlänge und damit auch mit einer anderen Farbe aus.

In der folgenden Animation kannst du sehen was passiert, wenn die Erdalkalimetalle auf ein einem Magnesiastäbchen in eine Brennerflamme gehalten werden: