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II. Hauptgruppe – Überblick

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Die Autor*innen
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André Otto
II. Hauptgruppe – Überblick
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema II. Hauptgruppe – Überblick

Inhalt

II. 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 2. Hauptgruppe des Periodensystems kennen, die Erdalkalimetalle.

Welche Elemente bilden die 2. Hauptgruppe? – Definition

Die Elemente der 2. Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente werden als Erdalkalimetalle bezeichnet. Es handelt sich bei den Erdalkalimetallen, wie der Name schon verrät, um Metalle. Alle Elemente, die zu der 2. Hauptgruppe gehören, sind in der folgenden Liste aufgeführt:

Dazu muss aber gesagt sein, dass man streng genommen nur die letzten vier Elemente, also Calcium, Strontium, Barium und Radium, als Erdalkalimetalle bezeichnet.

zweite hauptgruppe, 2. Hauptgruppe 3. Periode,  Calcium Hauptgruppe, alle Erdalkalimetalle

Das Element Radium ist sehr selten. Es tritt nur als Produkt des radioaktiven Zerfalls anderer radioaktiver Elemente auf und zerfällt selbst schnell.

Erdalkalimetalle – Eigenschaften

In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften, also die Siede- und die Schmelztemperatur der Elemente der 2. Hauptgruppe, sowie deren Dichte zusammengefasst:

Name Symbol Siedetemperatur Schmelztemperatur Dichte
Beryllium Be $\pu{2 967°C}$ $\pu{1 280°C}$ $\pu{1,85 g/cm3}$
Magnesium Mg $\pu{1 101°C}$ $\pu{657°C}$ $\pu{1,74g/cm3}$
Calcium Ca $\pu{1 439°C}$ $\pu{850°C}$ $\pu{1,55g/cm3}$
Strontium Sr $\pu{1 364°C}$ $\pu{757°C}$ $\pu{2,6 g/cm3}$
Barium Ba $\pu{1 638°C}$ $\pu{710°C}$ $\pu{3,5g/cm3}$
Radium Ra $\pu{1 140°C}$ $\pu{700°C}$ $\pu{5g/cm3}$

Wir stellen fest:

  • Bei den Siedetemperaturen kommt es zu einem Größer-kleiner-Effekt innerhalb der 2. Hauptgruppe.
  • Von oben nach unten werden die Schmelztemperaturen allmählich kleiner (ausgenommen bei Magnesium).
  • Die Dichte fällt vom Beryllium über das Magnesium zum Calcium, um dann über Strontium und Barium bis zum Radium einen Maximalwert zu erreichen. Alle gehören zu den Leichtmetallen.

Außerdem gilt:

  • Die Härte nimmt innerhalb der 2. Hauptgruppe von oben nach unten ab. Die Erdalkalimetalle sind dabei zwar schon härter als die Alkalimetalle, jedoch sind sie immer noch relativ weich.
  • Die Elemente der 2. Hauptgruppe sind relativ reaktionsfreudig und relativ unedel. Die Reaktivität in der 2.Hauptgruppe nimmt dabei von oben nach unten zu. Die Alkalimetalle sind reaktiver als die Erdalkalimetalle.

Allen Atomen der 2. Hauptgruppe ist gemeinsam, dass sie zwei Valenzelektronen (Außenelektronen) besitzen. Im Vergleich zu den Alkalimetallen der 1. Hauptgruppe ist also die Bindung der Atome im Metallgitter fester. Deshalb besitzen die Erdalkalimetalle höhere Schmelz- und Siedetemperaturen sowie höhere Dichten im Vergleich zu den Alkalimetallen. Alle Erdalkalimetalle sind silberglänzend und weisen eine gute elektrische Leitfähigkeit auf.

Erdalkalimetalle – Reaktivität

Alle Erdalkalimetalle sind reaktionsfreudig. Wie bereits erwähnt besitzen sie zwei Valenzelektronen. Die Atome dieser Elemente neigen dazu, dieses Außenelektronen abzugeben, um die Oktettregel zu erfüllen und die Edelgaskonfiguration, also acht Valenzelektronen, zu erreichen. Sie liegen in Verbindungen also als zweifach positiv geladene Kationen vor und gehen hauptsächlich Ionenbindungen ein und bilden Salze. Besonders Beryllium kann aber auch kovalente Bindungen eingehen. Die Erdalkalimetalle zeigen generell ein ähnliches Verhalten wie die Alkalimetalle, sie sind jedoch in allen Eigenschaften abgeschwächt.

Erdalkalimetalle – Reaktion mit Wasser

Beryllium und Magnesium werden in Wasser passiviert, das heißt, es findet keine Reaktion statt. Die übrigen Erdalkalimetalle reagieren bei Raumtemperatur jedoch heftig mit Wasser. Bei der Reaktion von Wasser mit Erdalkalimetallen werden Hydroxide gebildet, die als Lauge also alkalisch reagieren. Beispielhaft ist hier die Bildung von Calciumhydroxid $\ce{Ca(OH)2}$ dargestellt:

$\ce{Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2}$

Erdalkalimetalle – Flammenfärbung

Einige Erdalkalimetalle, wie zum Beispiel Magnesium, sind in Anwesenheit von Sauerstoff und in fein verteilter Form leicht entzündlich. Bei der Verbrennung der Erdalkalimetalle Calcium, Strontium und Barium oder deren Salze kommt es zu einer typischen Flammenfärbung, wie du in der folgenden Abbildung sehen kannst:

Flammenfärbung Erdalkalimetalle, Flammenfärbung Erdalkalimetalle Erklärung

Den Effekt der Flammenfärbung findet man auch bei den Alkalimetallen. Beide werden deshalb für Feuerwerk verwendet.

Erdalkalimetalle – Vorkommen und Herstellung

Die Erdalkalimetalle, vor allem Calcium und Magnesium, sind am Aufbau der Erdkruste beteiligt. Aufgrund der hohen Reaktivität liegen Alkalimetalle in der Regel in Verbindungen als Salze vor und sind in der Natur kaum elementar zu finden.

Erdalkalimetalle könne 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. Auch durch die Reduktion von Erdalkalimetallverbindungen mithilfe starker Reduktionsmittel können Erdalkalimetalle gewonnen werden.

Erdalkalimetalle – Verwendung

In diesem Abschnitt wollen wir noch einen kleinen Blick auf die Verwendung einiger Erdalkalimetalle werfen.
Beryllium findet als Baustoff in Kernreaktoren Anwendung und wird zum Beispiel zur Herstellung von Röntgenröhren genutzt. Magnesium und Calcium spielen wichtige Rollen im menschlichen Körper. Magnesium ist zum Beispiel wichtig für die Muskelkontraktion, die Kommunikation zwischen den Nervenzellen und zwischen Nerven- und Muskelzellen sowie für die Herztätigkeit. Innerhalb der menschlichen Zellen ist Calcium an der Erregung von Muskeln und Nerven, der Zellteilung sowie an der Aktivierung einiger Enzyme und Hormone beteiligt. Calcium ist außerdem Bestandteil von Mineralien wie Kalkstein, Kreide oder Gips. Strontium wird zum Beispiel als Legierungs- und Gettermetall zum Binden von Resten von Luft in Hochvakuumröhren eingesetzt.

Dieses Video

In diesem Video wird dir einfach erklärt, was Erdalkalimetalle sind. Du lernst etwas über die Elementfamilie der 2. Hauptgruppe.

Nach dem Betrachten des Videos hast du die Möglichkeit, Arbeitsblätter zu der 2. Hauptgruppe zu bearbeiten. Viel Spaß!

Häufig gestellte Fragen zum Thema 2. Hauptgruppe

Wie werden die Elemente der 2. Hauptgruppe genannt?
Warum hat die 2. Hauptgruppe ähnliche chemische Eigenschaften?

Transkript II. Hauptgruppe – Überblick

Hallo liebe Chemieinteressierte. Schön, dass Ihr mich weiter begleitet auf meiner Wanderung durch das Periodensystem der Elemente. Die 1. Hauptgruppe wollen wir heute abschließen. Wir fügen nun die Elemente der 2. Hauptgruppe hinzu, die wir in diesem Video erstmalig besprechen wollen: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium. Die Elemente der ersten Hauptgruppe verabschieden sich von uns. Natürlich heißen diese Metalle nicht Alkalimetalle, das ist klar. Sie haben einen anderen Namen. Die Hauptgruppe ist die 2. Hauptgruppe. Die Metalle dieser 2. Hauptgruppe bezeichnet man als Erdalkalimetalle. In diesem Video, möchte ich einen ersten Überblick über die Metalle der 2. Hauptgruppe geben. Zunächst noch eine kleine Bemerkung bezüglich der Korrektheit des Namens "Erdalkalimetalle". Unter Erdalkalimetallen versteht man eigentlich nur die 4 unteren Metalle: Calcium, Strontium, Barium und Radium. Zunächst einmal möchte ich die Namen, die ihr bereits gehört habt, schriftlich formulieren. Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Radium. Woher rühren diese Namen? Beryllium: Beryllium stammt vom Begriff "Beryll", das ist ein Edelstein. Magnesium: Magnesium stammt vom Begriff "Magnesia", das ist ein Ort in Kleinasien. Calcium: Calcium stammt vom Wort "calx", das ist lateinisch und heißt Kalkstein. Strontium: Strontium stammt vom Wort "Strontian", das ist ein schottischer Ort. Barium: Barium stammt vom Wort "barys", das ist griechisch und bedeutet schwer. Radium: Radium stammt vom Wort "radius", das ist lateinisch und bedeutet Strahl. Somit haben wir eine erste Übersicht über die Namen und deren Herkunft der Alkalimetalle erhalten. Als Nächstes wollen wir eine Übersicht der Schmelztemperaturen der Alkalimetalle erstellen. Beryllium: 1280 Grad Celsius. Magnesium: 657 Grad Celsius. Calcium: 850 Grad Celsius. Strontium: 757 Grad Celsius. Barium: 710 Grad Celsius. Radium: 700 Grad Celsius. Stellt Ihr eine Tendenz von oben nach unten fest? Na klar, von oben nach unten werden die Schmelztemperaturen allmählich niedriger. Und schon wieder habe ich Euch an einer Stelle ein bisschen beschummelt. Magnesium ist nämlich ein Ausreißer. Das hat, wenn wir die Tendenz so festlegen, eine viel zu niedrigere Schmelztemperatur. Aber bei den Anderen stimmt das: Von oben nach unten nehmen die Schmelztemperaturen innerhalb der 2. Hauptgruppe ab.  Als Nächstes wollen wir die Siedetemperaturen vergleichen. Beryllium: 2967 Grad Celsius. Magnesium: 1101 Grad Celsius. Calcium: 1439 Grad Celsius. Strontium: 1364 Grad Celsius. Barium: 1638 Grad Celsius. Radium: 1140 Grad Celsius. Na das ist ja ein tüchtiges Durcheinander. Vielleicht können wir etwas Licht in das System hereinbringen, indem wir die Abhängigkeit so ungefähr skizzieren. Weiter nach links bedeutet eine höhere Siedetemperatur, weiter nach rechts, eine niedrigere Siedetemperatur. Ich habe jetzt einmal die Pünktchen so ungefähr aufgemalt und werde sie nun miteinander verbinden. Das ist doch ein Ergebnis, oder nicht? Größer, kleiner, größer, kleiner, größer, kleiner. Wir haben es hier also mit einem typischen "größer-kleiner-Effekt" zu tun. Na das ist doch auch mal was, oder nicht? Als Nächstes wollen wir uns die Härten der Erdalkalimetalle anschauen. Die Erdalkalimetalle sind härter als die Alkalimetalle, aber immernoch sind diese Metalle relativ weich. Es ist so, dass die Härte innerhalb der 2. Hauptgruppe von oben nach unten abnimmt.  Kommen wir nun zu den Dichten in g/cm3. Beryllium: 1,85. Magnesium: 1,74. Calcium: 1,55. Strontium: 2,6. Barium: 3,5. Radium: ungefähr 5. Welche Abhängigkeit liegt hier vor? Ich möchte dies mithilfe einer schematischen Grafik veranschaulichen. Kleiner, kleiner, größer, größer, größer. Die Dichte fällt vom Beryllium über das Magnesium zum Calcium, um dann über Strontium und Barium bis zum Radium einen Maximalwert zu erreichen.  Zum Schluss noch einige Worte über die Reaktivität. Die Elemente der 2. Hauptgruppe sind relativ reaktionsfreudig. Sie sind relativ unedel. Die Alkalimetalle sind reaktiver als die Erdalkalimetalle. Gruppe 1 ist reaktiver, als Gruppe 2. Calcium, Strontium und Barium reagieren gut mit Wasser und ich nehme auch an, dass das für das radioaktive Radium zutrifft. Die Reaktivität in der 2.Hauptgruppe, der Hauptgruppe der Erdalkalimetalle, nimmt demnach von oben nach unten zu. Das möge für eine Einführung ausreichen. Ich wünsche Euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss.

5 Kommentare

5 Kommentare
  1. super gut erklärt

    Von Frau Nassersare, vor 8 Monaten
  2. ich finde es ist gut erklärt,aber es fehlen viele andere wichtige Informationen. Warum sind sie nicht so reaktionsfreudig wie die Alkalimetalle(geauner)? Wo verwendet man Erdalkalimetalle? Auf Youtube, was kostenlos ist, gibt es mehr Informationen als hier, was das Gegenteil sein sollte....

    Von Latifaelhail2014, vor fast 3 Jahren
  3. Ich liebe auch Chemie und finde die Chemie sehr interessant

    Von Aaron Reichert, vor mehr als 3 Jahren
  4. Das ist überhaupt nicht verwirrend . Das ist sehr gut erklärt . Danke

    Von Arazhul Hd, vor etwa 5 Jahren
  5. Wieso steht beim "Grösser-Kleiner-Effekt" (Siedetemperatur) unten höher? Ist ein bisschen verwirrend.

    Von Bisera M., vor fast 6 Jahren
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