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Transkript I. Hauptgruppe – Überblick

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie! Heute wollen wir uns mit einer der Hauptgruppen befassen. Wir wiederholen die Hauptgruppen. Die 1. Hauptgruppe sind die Alkalimetalle. Die 2. Hauptgruppe sind die Erdalkalimetalle. Die 3. Hauptgruppe sind die Erdmetalle. Die 4. Hauptgruppe ist die Kohlenstoffgruppe, die 5. Hauptgruppe ist die Stickstoffgruppe, die 6. Hauptgruppe heißt Chalkogene (Erzbildner), die 7. Hauptgruppe heißt Halogene (Salzbildner) und die 8. Hauptgruppe enthält die Edelgase. In diesem Video wollen wir uns speziell mit der 1. Hauptgruppe befassen. Wir haben bereits gelernt, dass das Element Wasserstoff eine Ausnahmestellung bildet. Wir werden uns nur mit den Metallen dieser Gruppe befassen. Diese Metalle nennt man Alkalimetalle. Sie bilden im Wesentlichen die Elemente der 1. Hauptgruppe. In diesem Video nun wollen wir uns einen Überblick über die Alkalimetalle verschaffen. Wir wollen einige wichtige physikalische Eigenschaften betrachten und am Ende ganz kurz auch etwas zur Reaktivität der Alkalimetalle sagen. Als 1. Punkt habe ich die Namen und die Namensgebung der Alkalimetalle gewählt. Wir gehen Schritt für Schritt vor: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Francium. Ein paar Worte zur Namensgebung. Der Name Lithium wurde vom Lateinischen "lithos", das bedeutet Stein, abgeleitet. Der Name Natrium rührt von "netjerj", das ist ägyptisch und bedeutet Soda. Kalium ist zurückzuführen auf "al qalja", das kommt aus dem Arabischen und bedeutet Pflanzenasche. Rubidium kommt aus dem Lateinischen vom Wort "rubidus", das bedeutet dunkelrot. Der Name hat seinen Ursprung in der Flammenfärbung des Rubidiums, die dunkelrot ist. Der Name Cäsium geht auf das lateinische Wort "caesius" zurück. Dieser Name hat seinen Ursprung in der Flammenfärbung des Metalls. Das chemische Element Francium wurde nach seinem Entdecker, nach Frankreich, benannt. Francium kommt auf der Erde praktisch nicht vor, es ist radioaktiv. Als Nächstes werden wir uns mit den Schmelztemperaturen der Alkalimetalle befassen. Die Schmelztemperaturen der Alkalimetalle sind sehr niedrig. Die höchste Schmelztemperatur hat Lithium mit 180 °C. Natrium hat eine Schmelztemperatur von 98 °C. Wenn man es in einer relativ hoch siedenden Benzinfraktion, schmilzt es darin. Kalium schmilzt bereits bei 64 °C. Man kann es daher bereits auf einer Fernheizung zum Schmelzen bringen. Rubidium hat eine Schmelztemperatur von 39 °C. Das bedeutet, dass ein Mensch mit hohem Fieber Rubidium in einer Ampulle durch Anfassen zum Schmelzen bringen kann. Cäsium kann man bereits in einer Ampulle mit bloßen Händen zum Schmelzen bringen. Die Schmelztemperatur von Francium ist nur wenig geringer. Wenn wir uns die Ergebnisse anschauen, so stellen wir fest, dass die Schmelztemperaturen der Alkalimetalle innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten abnehmen. Betrachten wir nun die Siedetemperaturen. Hierzu muss ich sagen, dass ich unterschiedliche Ergebnisse gefunden habe und es als nicht sinnvoll erachte, die Siedetemperaturen mit einer Genauigkeit von höher als +-10 °C anzugeben. Lithium siedet bei 1340 °C. Bei dieser Temperatur ist Eisen fest und denkt noch lange nicht ans Schmelzen. Natrium siedet niedriger, bereits bei 880 °C. Die Siedetemperatur von Kalium beträgt 770 °C. Rubidium siedet bei 690 °C. Cäsium hat eine Siedetemperatur von 680 °C. Die Siedetemperatur von Francium liegt noch etwas darunter. Die Siedetemperaturen der Alkalimetalle, außer Lithium, liegen alle unterhalb der Schmelztemperatur von Silber. Die Tendenz in den Siedetemperaturen ist klar: Die Siedetemperaturen der Alkalimetalle fallen innerhalb der Hauptgruppe von oben nach unten. Als Nächstes möchte ich die Härten innerhalb der Hauptgruppe der Alkalimetalle besprechen. Lithium hat eine Härte, die gut vergleichbar mit der Härte von Blei ist. Natrium kann man mit einem Messer in kleine Stücke zerschneiden. Man kann Natrium mit einem Hammer platt klopfen und das platt geklopfte Natrium anschließend mit einer Schere in kleine Stücke zerschneiden. Von der Härte ist Natrium vergleichbar mit Wachs. Die Alkalimetalle Kalium, Rubidium und Cäsium sind sehr weich. Zusammenfassend kann man feststellen, dass die Härte innerhalb der Hauptgruppe der Alkalimetalle von oben nach unten fällt. Als Nächstes wollen wir uns über die Dichte der Alkalimetalle unterhalten. Die Dichten werden angegeben in g/cm³. Ich werde auf 2 Stellen nach dem Komma runden, weil das für unsere Belange völlig ausreichend ist. Lithium hat eine Dichte von 0,5 g/cm³. Das bedeutet, dass Lithium auf Benzin schwimmt. Die Dichte von Natrium ist größer, aber immer noch kleiner als die Dichte von Wasser. Die Dichte von Natrium beträgt 0,97 g/cm³. Die Dichte von Kalium ist wieder etwas geringer, nur 0,86 g/cm³. Auch diese Dichte ist geringer als die Dichte von 1, die Wasser besitzt. Rubidium hat eine Dichte von 1,53 g/cm³, es ist damit schwerer als Wasser. Eine noch größere Dichte besitzt Cäsium, 1,88 g/cm³. Mit der Ausnahme von Kalium finden wir auch hier eine monotone Gesetzmäßigkeit in den Dichten: Die Dichten der Alkalimetalle steigen innerhalb der Hauptgruppe vom Lithium zum Cäsium. Zum Schluss wollen wir noch ganz kurz über die Reaktionsfähigkeit, die Reaktivität, der Alkalimetalle sprechen. Alle Alkalimetalle sind brennbar, sie sind äußerst reaktionsfreudig. Sie reagieren mit Sauerstoff und Wasser. Ein Umgang mit ihnen ist äußerst gefährlich und Vorsichtsmaßnahmen sind geboten. Lithium verbrennt mit schöner roter Flamme im Bunsenbrenner. Natrium verbrennt noch heftiger und reagiert heftiger mit Wasser. Kalium kann sich in der Luft mitunter selbst entzünden. Rubidium entzündet sich immer an der Luft von alleine und Cäsium ist so reaktionsfähig, dass es nur in Ampullen aufbewahrt werden kann. Alle Metalle müssen unterhalb einer Schutzschicht aufbewahrt werden. Ihre chemische Reaktionsfreudigkeit steigt innerhalb der Hauptgruppe vom Lithium zum Francium. Zum Schluss noch einige Worte zum Aussehen der Alkalimetalle. Wenn wir über eine gut zu durchschauende Schutzschicht, z. B. ein Edelgas wie Argon, verfügen, so können wir sehen, dass die Alkalimetalle durchweg glänzend sind. Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium glänzen silbrig, während Cäsium goldglänzend ist. So, das war es auch schon wieder für heute. Ich bedanke mich für euer Interesse. Tschüss!  

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8 Kommentare
  1. Default

    hat mir gut geholfen. danke

    Von Oberneuland, vor 3 Monaten
  2. Kakashi  s mangekyo sharingan by darkuchiha7 d46rgw1

    гут гемаже Gutes video;)

    Von Mikoenig1, vor mehr als einem Jahr
  3. 001

    Bei einer Halbwertszeit von 22 Minuten lässt sich nicht viel schneiden. Es sollte weicher als Cäsium sein.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  4. Img 20141213 185508

    hallo,
    was ist die härte vom radioaktiven FRancium ??

    lg,
    paul

    Von Paul T., vor mehr als 4 Jahren
  5. 001

    Sehr schön.

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  1. Ich2

    Vielen, vielen Dank nochmal, dass Sie all meine Fragen so tapfer und schnell beantworten. Das ist nicht selbstverständlich.
    OK, ich glaube verstanden zu haben:
    1. VdW-Kräfte herrschen nur zwischen Molekülen.(Hatte ich durcheinandergebracht) Nicht umsonst nennt man sie ja schließlich auch intermolekulare Wechselwirkungen.
    2. Je kleiner die Atomdurchmesser der Metalle (Rümpfe) in einem Metallgitter, desto fester die "Packung", desto höher der Smp.

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
  2. 001

    Die Erklärung ist nicht einfach. Meine Variante: Metalle bilden ein Metallgitter. Es besteht aus den Metallrümpfen und Elektronen, die über das gesamte System delokalisiert sind. Bei Lithium stehen die Atomrümpfe wegen der geringen Zahl an Schalen enger beieinander. Daher können die Elektronen ddas Metallstück besser zusammenhalten als beim Kalium.
    Bei den Halogenen liegen typische Atombindungen vor. Es gibt zweiatomige Moleküle, die durch vdW-Kräfte (hier gibt es sie!) zusammengehalten werden. Da die Masse der Moleküle von oben nach unten zunimmt, braucht man auch mehr Energie, um diese Moleküle aus der festen oder flüssigen Phase herauszureißen. Daher sinf Fluor und Chlor Gase, Brom ist flüssig und Iod ist fest.

    Alles Gute
    André

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  3. Ich2

    Hallo,
    warum nimmt die Schmelztemp. bei den Alkalimetallen von oben nach unten ab? Und warum nimmt sie bei den Halogenen wiederrum zu von oben nach unten (Fluor = Gas, I= Feststoff bei Raumtemp)?
    mfg

    Von Dflow, vor mehr als 4 Jahren
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