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I. Hauptgruppe – Überblick 11:03 min

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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!  

12 Kommentare
  1. Tolles Video danke :)

    Von Karin M., vor etwa einem Jahr
  2. Ich liebe auch Chemie und finde die Chemie sehr interessant

    Von Aaron Reichert, vor mehr als einem Jahr
  3. Das höre ich gerne.

    Von André Otto, vor fast 3 Jahren
  4. Ich liebe Chemie

    Von Arazhul Hd, vor fast 3 Jahren
  5. hat mir gut geholfen. danke

    Von Oberneuland, vor fast 4 Jahren
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I. Hauptgruppe – Überblick Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video I. Hauptgruppe – Überblick kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne Eigenschaften der Elemente der ersten Hauptgruppe.

    Tipps

    Das leichteste Alkalimetall ist nicht das erste Element der ersten Hauptgruppe.

    Das schwerste Element dieser Hauptgruppe ist radioaktiv.

    Lösung

    Obwohl die erste Hauptgruppe mit dem Element Wasserstoff beginnt, gehört es nicht zu der Gruppe der Alkalimetalle. Wasserstoff ist kein Metall und somit ist das leichteste Metall der Alkalimetalle Lithium.

    Eine besondere Eigenschaft der Alkalimetalle ist ihre geringe Härte. Die Härte von Natrium ist vergleichbar mit der Härte von Wachs.

    Eine weitere Besonderheit dieser Hauptgruppe liegt in dem Element Francium, welches radioaktiv ist.

  • Entscheide, welche zwei Eigenschaften auf Lithium zutreffen.

    Tipps

    Kalium ist reaktiver als Natrium.

    Das erste Metall in der ersten Hauptgruppe ist Lithium.

    Lösung

    Das erste Element der ersten Hauptgruppe ist Wasserstoff. Es gehört im Gegensatz zu den anderen Elementen in dieser Gruppe nicht zu den Alkalimetallen. Das Element Lithium ist das erste und leichteste der Alkalimetalle. Je weiter nach unten wir uns in dem Periodensystem bewegen, desto schwerer und reaktiver werden die Metalle in der ersten Hauptgruppe. Lithium ist also das leichteste und auch das unreaktivste Alkalimetall.

  • Ordne die Metalle der ersten Hauptgruppe nach aufsteigender Masse.

    Tipps

    Ein Merksatz für die Metalle der ersten Hauptgruppe lautet wie folgt: Liebe Natalie, komm rüber, Caesar friert.

    Das leichteste Metall der ersten Hauptgruppe wird häufig für Batterien verwendet.

    Nach Kalium ist Rubidium das nächst schwerere Element der ersten Hauptgruppe.

    Lösung

    Um sich die Reihenfolge der Metalle der ersten Hauptgruppe besser merken zu können, hilft ein einfacher Merksatz:

    Liebe Natalie, komm rüber, Caesar friert.

    Die fettgedruckten Buchstaben der einzelnen Worte stehen dabei für die Elementsymbole in der richtigen Reihenfolge nach aufsteigender Masse. So ergibt sich folgende Reihenfolge:

    • Lithium
    • Natrium
    • Kalium
    • Rubidium
    • Cäsium
    • Francium
  • Bestimme, auf welche Eigenschaften der Alkalimetalle die Beschreibungen zutreffen.

    Tipps

    Die Dichte von Kalium ist geringer als die Dichte von Natrium.

    Rubidium ist reaktiver als Lithium.

    Lösung

    Betrachten wir die Eigenschaften der Alkalimetalle, so erkennen wir schnell deutliche Trends innerhalb der Hauptgruppe. Sowohl die Siedetemperatur als auch die Schmelztemperatur der Alkalimetalle nehmen von Lithium nach Francium ab.

    Andersrum verhält es sich mit der Reaktionsfähigkeit. Die Reaktivität nimmt nämlich zu. Zwar reagiert bereits Lithium mit Sauerstoff und Wasser, jedoch ist diese Reaktion für die schwereren Alkalimetalle wie Rubidium oder Cäsium deutlich stärker.

    Auch die Dichte nimmt innerhalb der Hauptgruppe zu. Lediglich Kalium ist hier eine Ausnahme, da es eine geringere Dichte besitzt als Natrium.

    Francium ist als einziges Element der Alkalimetalle radioaktiv.

  • Benenne das Element mit dem Elementsymbol Rb.

    Tipps

    Achte auf die Buchstaben, welche in dem Elementsymbol vorkommen.

    Der Buchstabe B ist nur in einer Antwortmöglichkeit vorhanden.

    Lösung

    Bei dem Elementsymbol Rb handelt es sich um das Alkalimetall Rubidium. Da sehr viele Elemente im Periodensystem mit dem Buchstaben R beginnen, ist es besonders wichtig, sich die Elemente immer mit ihrem dazugehörigen Elementsymbol einzuprägen.

  • Vergleiche die Eigenschaften von Lithium und Cäsium miteinander.

    Tipps

    Je weiter unten wir uns in der Hauptgruppe befinden, desto geringer ist die Schmelztemperatur.

    Die chemische Reaktivität der Alkalimetalle steigt innerhalb der Hauptgruppe.

    Lösung

    Obwohl Lithium und Cäsium in der selben Hauptgruppe stehen und viele Eigenschaften teilen, unterscheiden sie sich in einzelnen Aspekten dennoch sehr stark voneinander. So ist Cäsium bereits bei Temperaturen oberhalb von 28,4 °C flüssig, während Lithium erst ab 180,54 °C beginnt zu schmelzen.

    Ähnlich der Schmelztemperatur verhält es sich auch mit der Härte der beiden Metalle. Die Härte von Lithium kann mit Blei verglichen werden, während Cäsium besonders weich bzw. beinahe flüssig ist.

    Zudem kann man die beiden Elemente an ihrem unterschiedlichem Glanz unterscheiden. Lithium glänzt silbern, wohingegen Cäsium leicht goldig glänzt.

    Unter den Alkalimetallen ist Lithium das Metall mit der geringsten Reaktivität. Cäsium jedoch reagiert äußerst heftig mit Wasser und an der Luft.