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Erdalkalimetalle - Gruppenübersicht

Gruppenübersicht

Die Elemente

Zu den Erdalkalimetallen gehören die Elemente der 2. Gruppe bzw. II. Hauptgruppe des Periodensystems:

  • Beryllium
  • Magnesium
  • Calcium
  • Strontium
  • Barium
  • Radium (alle Isotope radioaktiv).

Der Gruppenname

Der Gruppenname leitet sich von einer typischen Verbindungsgruppe dieser Metalle, den früher als alkalische Erden bezeichneten Oxiden, ab.

Elektronenkonfiguration

Die Erdalkalimetalle besitzen die Valenzelektronenkonfiguration ns2, d.h. in der jeweils äußeren Elektronenschale befinden sich zwei Elektronen.

Bindigkeit

In ihren Verbindungen sind die Elemente fast ausschließlich in der Oxidationszahl +2 anzutreffen. Eine stabile Edelgaskonfiguration wird mit Ausnahme des Berylliums durch Abgabe der Elektronen und Bildung zweifach positiv geladener Kationen M2+ erreicht. Die zur Abspaltung der beiden Valenzelektronen benötigte Energie ist beträchtlich größer als das 1. Ionisierungspotenzial. Deshalb sind im Gaszustand die einfach positiv geladenen Ionen stabiler als die Ionen der Stufe +2. Die für zweifach positiv geladene Ionen aber viel größeren Gitter- und Hydratationsenergien stabilisieren wiederum die M2+-Ionen im festen und gelösten Zustand, sodass M+-Verbindungen unter diesen Bedingungen nicht stabil sind.

Vom Beryllium, dem elektronegativsten Element der 2. Gruppe, sind keine typischen Salze mit Be2+-Kationen und vorwiegend ionischem Bindungscharakter bekannt; in vielen Fällen werden durch Überlappung von einfach besetzten sp-Hybridorbitalen mit geeigneten Orbitalen anderer Atome polare σ-Bindungen geknüpft. Diese Verbindungen sind elektronisch und koordinativ nicht abgesättigt und stabilisieren sich häufig durch Di- oder Polymerisierung unter Ausbildung von Dreizentrenbindungen bzw. durch Anlagerung von Elektronenpaardonatoren.

Physikalische Eigenschaften

Die Erdalkalimetalle sind wie die Elemente der 1. Gruppe Leichtmetalle, haben aber wegen der kleineren Atomradien und der doppelt so großen Zahl an Valenzelektronen höhere Dichten sowie Schmelz- und Siedepunkte als diese.

Mit steigendem Atomgewicht nimmt innerhalb der II. Hauptgruppe der elektropositive Charakter der Elemente zu. Der Gang der Elektronegativitätswerte, z.T. auch die Veränderung der Atom- und Ionenradien zeigen zwei relativ große Sprünge – zwischen Beryllium und Magnesium einerseits und zwischen Magnesium und den schwereren Erdalkalielementen andererseits. Die daraus resultierenden Unterschiede in den physikalischen und chemischen Eigenschaften innerhalb der Gruppe der Erdalkalimetalle sind somit auch wesentlich stärker ausgeprägt als bei den Elementen der I. Hauptgruppe.

Vorkommen und Gewinnung

Infolge ihrer hohen Reaktivität kommen die Erdalkalimetalle in der Natur nicht gediegen (elementar), sondern nur gebunden in Form ihrer Salze vor.

Die zur Darstellung der Metalle notwendige Reduktion erfolgt vorzugsweise chemisch (Beryllium, Calcium, Strontium, Barium) mit Magnesium oder Aluminium als Reduktionsmittel bzw. elektrochemisch auf dem Wege der Schmelzflusselektrolyse (Magnesium, Radium) unter Verwendung der Chloride. Eine Abscheidung aus wässriger Lösung ist jedoch wegen der stark negativen Normalpotenziale in keinem Fall möglich.

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