Eigenschaften: Show Die Alkalimetalle bezeichnen die Elemente Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Caesium (Cs) und Francium (Fr). Wasserstoff geh�rt nicht zur Gruppe der Alkalimetalle, weil er ein typisches Nichtmetall ist. Francium ist radioaktiv und besitzt nur instabile Isotope. Bisher ist die Synthese von Francium aufgrund der kleinen HWZ unm�glich. Die Alkalimetalle zeigen typische, vergleichbare Eigenschaften. Sie sind Leichtmetalle, die so weich sind, dass sie problemlos mit dem Messer geschnitten werden k�nnen. Die Schnittstellen zeigen einen metallischen Glanz, au�erdem leiten die Metalle gut den elektrischen Strom. Sie besitzen nur ein einziges Valenzelektron, was der Hauptgrund f�r die hohe Reaktivit�t dieser Metalle ist. Des Weiteren besitzen die Alkalimetalle die geringsten
Elektronegativit�tswerte im Periodensystem.
 Abb. 1: Schnittstellen des Lithium, Natrium und Kalium Die Alkalimetalle sind �u�erst reaktive Metalle, die heftig mit Wasser, der Luft und den Halogenen reagieren. Sie vereinen sich bei Raumtemperatur mit vielen Nichtmetallen unter starker Energieabgabe, was f�r eine stark exotherme Reaktion spricht. Die Reaktivit�t der Metalle nimmt vom Lithium zum C�sium hin dramatisch zu. Lithium und Natrium und Kalium werden unter Paraffin�l aufbewahrt, wobei Lithium mit einem Plastikstempel unter dem �l gehalten werden muss, da Lithium sogar auf �l schwimmt. Rubidium und Caesium werden in Glasampullen mit Stickstoff oder Argonf�llung aufbewahrt. Beim Zerbrechen einer solchen Ampulle reagieren die Metalle mitunter heftig unter Entz�nden mit der Luft.
Abb. 2-4: Die Alkalimetalle sind vom Lithium zunehmend reaktionsf�higer
Abb. 5: hochreines C�sium in einer Ampulle Allgemeine Reaktionsgleichung bei der Reaktion von Alkalimetalle mit Wasser: 2 M + 2 H2O →
2 MOH + H2 Alkalimetall + Wasser → Alkalimetallhydroxid + Wasserstoff Mit Wasserstoff bilden die Alkalimetalle sog. salzartige Hydride: 2 M + H2 →
2 MH
Alkalimetall + Wasserstoff → Alkalimetallhydrid (M = hier: Alkalimetall)Bei der Verbrennung von Alkalimetallen an der Luft entstehen Oxide, Peroxide und Hyperoxide (alt: Superoxide). Lithium reagiert als einziges der Alkalimetalle auch mit dem Stickstoff der Luft und �hnelt daher dem Magnesium. Man spricht auch von einer Schr�gbeziehung im Periodensystem. Die gesamten Alkalimetallperoxide und Hyperoxide sind starke Oxidationsmittel, die heftig mit Wasser reagieren. Dabei entsteht Wasserstoffperoxid und eine Lauge. Das Wasserstoffperoxid zerf�llt aufgrund der Reaktionstemperatur schlagartig in Sauerstoff und Wasser. Streut man z.B. Natriumperoxid auf etwas S�gemehl und gibt ein paar Tropfen Wasser hinzu, so entz�ndet sich das S�gemehl nach kurzer Zeit. 2 Na2O2 + H2O → 4 NaOH + O2
Abb. 6: Natriumperoxid ist in Verbindung mit Wasser f�hig, Stoffe spontan zu entz�nden. Wird den Alkalimetallen bei der Reaktion mit Wasser die Bewegungsfreiheit durch beispielsweise ein Filterpapier entnommen, entz�nden sich durch die enorme Hitze auch Metalle wie Natrium oder auch Lithium. Wird eine gro�e Menge eines Alkalimetalls zur Reaktion mit dem Wasser gebracht tritt meist eine heftige Explosion ein.
Abb. 7 & 8: Natrium auf Filterpapier und Natriumexplosion mit 10g Mit den Halogenen reagieren die Alkalimetalle unter Feuererscheinung, manchmal auch explosionsartig. Dabei entstehen die entsprechenden Alkalimetall Halogenide. Das wohl wichtigste und bekannteste Alkalimetall Halogenid ist Natriumchlorid (Kochsalz). Des Weiteren reagieren die Alkalimetalle heftig mit konzentrierten S�uren. So erfolgt beispielsweise eine heftige Reaktion von Natrium mit konzentrierter, rauchender Salpeters�ure. 2 Na + Cl2 → 2 NaCl
Natrium + Chlor → Natriumchlorid 2 Na + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + H2 Natrium + Salpeters�ure → Natriumnitrat + Wasserstoff Abb. 9 & 10: Die Synthese von Natriumchlorid aus den Elementen
Die einfachen Halogenide der Alkalimetalle Die Alkalimetalle zeigen charakteristische Flammenf�rbungen, die zur Qualitativen Analyse verwendet werden k�nnen. Dabei geht man von der Spektrallinie des Natriums aus. Lithium f�rbt die Flamme Karminrot, Natrium gelb, Kalium violett, Rubidium rotviolett und Caesium blauviolett.
Abb. 11: Die charakteristischen Flammenf�rbungen der stabilen Alkalimetalle Wie reagieren Alkalimetalle an der Luft?Alkalimetalle haben eine geringe Dichte. Sie reagieren mit vielen Stoffen, so beispielsweise mit Wasser, Luft oder Halogenen teilweise äußerst heftig unter starker Wärmeentwicklung. Insbesondere die schwereren Alkalimetalle können sich an der Luft selbst entzünden.
Welches Alkalimetall reagiert am heftigsten mit Sauerstoff?Bereits das Schneiden von Rubidium und Cäsium an der Luft ist nicht möglich, weil die Metalle sofort mit dem Luftsauerstoff heftig und unter Entzündung reagieren. Die Reaktivität der Alkalimetalle nimmt innerhalb der Gruppe von oben nach unten zu. Lithium ist am wenigsten reaktiv, Francium am stärksten.
Warum nimmt die Reaktionsfähigkeit der Alkalimetalle zu?Innerhalb der Gruppe der Alkalimetalle steigt die chemische Reaktivität von oben nach unten. Lithium hat also die geringste Reaktivität, Cäsium und Francium haben die höchste Reaktionsfähigkeit. Das liegt an der abschirmenden Wirkung der inneren Elektronenhüllen.
Warum reagieren Alkalimetalle so heftig mit Wasser?Bei den Reaktionen bilden die Metalle einfach positiv geladene Ionen, während das Wasser zu Hydroxid- Ionen und Wasserstoffgas (welches das Metall über die Wasseroberfläche treibt) zersetzt wird.
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Warum reagieren Alkalimetalle so heftig mit Sauerstoff?
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