I. Hauptgruppe – Überblick

I. Hauptgruppe – Überblick – Chemie

Bestimmt hast du schon etwas vom Periodensystem der Elemente gehört. Dieses ist in Nebengruppen und acht Hauptgruppen eingeteilt. In diesem Text lernst du die Elemente der 1. Hauptgruppe kennen, die Alkalimetalle.

Alkalimetalle – Definition

Die Elemente der 1. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente werden als Alkalimetalle bezeichnet. Sie gehören zu den Leichtmetallen. Ausnahme bildet das Element Wasserstoff, das besondere Eigenschaften besitzt und nicht zu den Alkalimetallen gezählt wird.

Welche Alkalimetalle gibt es? Als Alkalimetalle werden die Elemente in der folgenden Liste bezeichnet:

• Lithium $\ce{Li}$
• Natrium $\ce{Na}$
• Kalium $\ce{K}$
• Rubidium $\ce{Rb}$
• Cäsium $\ce{Cs}$
• Francium $\ce{Fr}$

Alkalimetalle – physikalische Eigenschaften

In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften, also die Siede- und die Schmelztemperaturen der Elemente der I. Hauptgruppe, sowie deren Dichten zusammengefasst:

Siedetemperatur und Schmelztemperatur nehmen in der 1. Hauptgruppe des Periodensystems von oben nach unten, also mit zunehmender Ordnungszahl, ab. Die Dichte nimmt dabei zu. Die Elemente Lithium, Natrium und Kalium haben eine geringere Dichte als Wasser – sie schwimmen also auf Wasser. Alle Alkalimetalle weisen eine weiche Konsistenz auf und können leicht mit einem Messer geschnitten werden. Alkalimetalle sind silberglänzende Metalle, mit Ausnahme von Cäsium. Dieses schimmert leicht golden.

Alkalimetalle – Reaktivität

Alle Alkalimetalle sind sehr reaktionsfreudig. Die Alkalimetalle der 1. Hauptgruppe besitzen alle ein Außenelektron, das auch als Valenzelektron bezeichnet wird. Die Atome dieser Elemente neigen dazu, dieses Außenelektron abzugeben, um die Oktettregel zu erfüllen und Edelgaskonfiguration zu erreichen. Sie liegen in Verbindungen also als einfach positiv geladene Kationen vor und gehen hauptsächlich Ionenbindungen ein und bilden Salze. Alkalimetalle zählen zu den reaktivsten Metallen. Da sie leicht ihr Valenzelektron abgeben, das heißt leicht oxidiert werden, sind sie in der Lage, andere Elemente zu reduzieren. Aus diesem Grund werden Alkalimetalle als Reduktionsmittel verwendet.

Die Reaktivität der Alkalimetalle steigt mit zunehmender Ordnungszahl (Kernladungszahl). Cäsium ist am reaktivsten. Eine Besonderheit unter den Alkalimetallen bildet das Francium. Dieses entsteht ausschließlich bei radioaktiven Zerfallsprozessen. Da Francium eine sehr kurze Halbwertszeit hat, kommt es kaum in der Natur vor.

Alkalimetalle reagieren leicht mit Wasser. Bei der Reaktion von Wasser mit Alkalimetallen werden Hydroxide gebildet. Das bekannteste Reaktionsprodukt ist hier das Natriumhydroxid ($\ce{NaOH}$), das auch als Natronlauge bezeichnet wird.

Auch mit Sauerstoff reagieren Alkalimetalle sehr stark. Sie sind in Anwesenheit von Sauerstoff leicht entzündlich. Bei der Verbrennung zeigt jedes Alkalimetall eine typische Flammenfärbung, wie du in folgender Abbildung sehen kannst:

Alkalimetalle – Gewinnung

Aufgrund der hohen Reaktivität liegen Alkalimetalle in der Regel in Verbindungen als Salze vor. Sie können alle in reiner Form durch Schmelzflusselektrolyse der entsprechenden Salze gewonnen werden. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Salze durch Anlegen eines elektrischen Stroms in ihre einzelnen Ionen zerlegt werden.

Alkalimetalle – Vorkommen

Welche Verwendung haben Alkalimetalle? Wirtschaftlich bedeutsam sind Natrium- und Kaliumverbindungen. Eine Alkalimetallverbindung kennt jeder: Natriumchlorid ($\ce{NaCl}$), das Kochsalz. Andere Natriumverbindungen werden zur Herstellung von Seifen und Glas oder als Bestandteile von Waschmitteln eingesetzt. Kaliumverbindungen kommen häufig in chemischen Düngern zum Einsatz.

Dieses Video

In diesem Video wird dir einfach erklärt, was Alkalimetalle sind. Du lernst etwas über das Reaktionsverhalten der Alkalimetalle. Außerdem erhältst du Antworten auf die Frage Welche Verwendung haben Alkalimetalle?. Nach dem Betrachten des Videos hast du die Möglichkeit, Arbeitsblätter zum Thema Alkalimetalle zu bearbeiten. Viel Spaß!