II. Hauptgruppe – Überblick

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:

• Beryllium $\ce{Be}$
• Magnesium (Element) $\ce{Mg}$
• Calcium (Element) $\ce{Ca}$
• Strontium $\ce{Sr}$
• Barium $\ce{Ba}$
• Radium $\ce{Ra}$

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

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:

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:

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