6 Elemente
Alkalimetalle
Die Alkalimetalle bilden die Gruppe 1 unterhalb des Wasserstoffs. Jedes hat ein einzelnes Elektron in der äußeren Schale, das es sehr leicht abgibt; deshalb reagieren diese Metalle heftig mit Wasser und Luft und kommen in der Natur nie elementar vor. Sie sind so weich, dass man sie mit dem Messer schneiden kann, und haben niedrige Schmelzpunkte, die in der Gruppe nach unten sinken.
- Mitglieder
- 6
- Bei Raumtemp.
- 6 fest
- Schmelzbereich
- 27 bis 181 °C
- Elektronegativität
- 0.7 – 0.98
Alle: alkalimetalle
- 3LiLithium7 u · 1817
- 11NaNatrium22,9898 u · 1807
- 19KKalium39,0983 u · 1807
- 37RbRubidium85,468 u · 1861
- 55CsCaesium132,9055 u · 1860
- 87FrFrancium[223] u · 1939
Warum sie so heftig reagieren
Jedes Alkalimetall besitzt ein einziges Elektron in seiner äußersten Schale. Es sitzt weit vom Kern entfernt und wird von den vollen Schalen darunter abgeschirmt. Gibt das Atom dieses Elektron ab, erreicht es die stabile Elektronenanordnung eines Edelgases – deshalb trennt es sich besonders leicht davon. Es entsteht ein einfach positives Ion, und dabei wird viel Energie frei.
Wirft man Lithium in Wasser, sprudelt es gleichmäßig. Natrium flitzt über die Oberfläche und kann sich entzünden. Kalium geht sofort in einer lilafarbenen Flamme auf, Rubidium und Caesium explodieren. In jedem Fall entstehen Wasserstoffgas und eine stark alkalische Hydroxidlösung – daher der Name der Gruppe: „Alkali“ stammt vom arabischen al-qalī, der Pflanzenasche, aus der man ursprünglich Pottasche und Soda gewann.
Was sich innerhalb der Gruppe ändert
In Gruppe 1 kommt von oben nach unten bei jedem Element eine neue Elektronenschale hinzu. Das äußere Elektron sitzt weiter außen und ist schwächer gebunden, deshalb steigt die Reaktivität steil an. Gleichzeitig werden die metallischen Bindungen zwischen den Atomen schwächer: Die Schmelzpunkte sinken von 181 °C bei Lithium auf 28 °C bei Caesium, das an einem warmen Tag schmilzt.
Die Metalle werden außerdem dichter und weicher. Lithium, Natrium und Kalium schwimmen auf Wasser, Rubidium und Caesium sinken. Alle lassen sich mit einem Messer schneiden und zeigen dann eine hell silbrige Schnittfläche, die innerhalb von Sekunden anläuft.
Trends in Gruppe 1 von oben nach unten
Mit jedem Schritt nach unten kommt eine Elektronenschale hinzu. Die Spalten von oben nach unten lesen.
Aufbewahrung und Umgang
Weil sie mit Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit reagieren, werden Alkalimetalle unter Mineralöl oder in zugeschmolzenen, mit Argon gefüllten Ampullen aufbewahrt. Lithium ist so leicht, dass es auf Öl schwimmt; es wird deshalb oft stattdessen mit Vaseline überzogen. Brände dieser Metalle lassen sich nicht mit Wasser löschen, sondern nur mit trockenem Sand oder speziellen Pulverlöschern.
Wo sie uns täglich begegnen
Reine Alkalimetalle findet man außerhalb von Laboren kaum, ihre Verbindungen dagegen überall. Natrium- und Kaliumionen leiten die elektrischen Signale in unseren Nerven, und der Körper arbeitet ununterbrochen daran, sie im Gleichgewicht zu halten.
- Lithium: Akkus in Smartphones, Laptops und Elektroautos
- Natrium: Kochsalz, Natron und das gelbe Licht älterer Straßenlaternen
- Kalium: Düngemittel und das Kalium in Bananen und Kartoffeln
- Rubidium und Caesium: Atomuhren, darunter der Caesium-Standard, der die Sekunde definiert
Häufig gestellte Fragen
Ist Wasserstoff ein Alkalimetall?
Nein. Wasserstoff steht an der Spitze der Gruppe 1, weil er ein Elektron besitzt, ist aber ein nichtmetallisches Gas und verhält sich nicht wie die Alkalimetalle. Er wird den reaktiven Nichtmetallen zugeordnet.
Welches Alkalimetall ist am reaktivsten?
Caesium ist das reaktivste Alkalimetall, das sich in größeren Mengen untersuchen lässt. Francium müsste noch reaktiver sein, ist aber so radioaktiv und selten, dass noch nie eine sichtbare Probe hergestellt wurde.
Warum kommen Alkalimetalle in der Natur nie rein vor?
Sie reagieren zu bereitwillig mit Wasser und Sauerstoff. In der Natur kommen sie stets in Verbindungen vor, etwa in Steinsalz, Sylvin und verschiedenen Silikatmineralen.