Kurzvortrag

Gliederung: 1.) Herkunft der Beziehung + Elemente

2.) Steckbrief
3.) Reaktionen

1.) Herkunft der Beziehung +Elemente
 Elemente der II. Hauptgruppe des Periodensystems - Erdalkalimetalle.
 Elemente Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium.
 Name -> erheblichen Anteil, den Verbindungen des Calciums und des Magnesiums am Aufbau der Erdkruste haben.
 Die chemischen Eigenschaften sind den Eigenschaften der Alkalimetallen sehr ähnlich
 Sie sind unedle Leichtmetalle. Mit Nichtmetallen reagieren sie zu Ionenverbindungen. Die Ionen der Erdalkalimetalle sind zweifach positiv geladen.
 In der Häufigkeit der Erdalkalimetalle steht Calcium an erster Stelle, gefolgt von Magnesium. (Folie!!!)
 Wesentlich seltener sich Barium, Strontium und Beryllium, wohingegen Radium nur als Zwischenprodukt in radioaktiven Zerfallsreihen auftritt.
 Der Anteil der Erdalkalimetalle an der Bildung der Erdkruste liegt bei etwas mehr als 4 Prozent.
 Wegen ihrer Reaktivität treten die letzteren 3 Stoffe der 2 Hauptgruppe unter natürlichen Bedingungen niemals elementar auf.
 Die Erdalkalimetalle sind silbrig-weiße, glänzende Leichtmetalle mit unterschiedlicher Härte.
 An der Luft überzieht sich ihre Oberfläche schnell mit einer dünnen Oxidschicht.
 Sie sind damit generell höher schmelzend als die Alkalimetalle. Auch ihre Dichte und die 1. Ionisierungsenergie ist größer als die der Elemente der ersten Hauptgruppe.
 Erdalkalimetalle sind gute elektrische Leiter.


2.) Steckbrief (Eigenschaften und Verwendung)


Beryllium:

 Beryllium ist ein weißes, hartes Leichtmetall mit einem silbrigen Glanz, das in nicht extrem reinen Zustand spröde ist.
 Beim Vergleich der physikalischen Eigenschaften der Erdalkalimetalle mit den Alkalimetallen fällt auf, dass sie deutlich höhere Schmelz- und Siedetemperaturen und höhere Dichten aufweisen.
 In seinem Verhalten ähnelt Beryllium dem Aluminium eher als den anderen Elementen seiner eigenen Gruppe.
 So zeigt es eine große Stabilität gegenüber feuchter Luft, so dass sich hochglanzpolierte Flächen mit der Zeit praktisch nicht verändern.
 Unter Normalbedingungen ist metallisches Beryllium reaktionsträge.
 Unterhalb von 600°C tritt an der Luft keine Oxidation ein.

Verwendung:
 Es wird Legierung zum Härten von Kupfer und Nickel verwendet. Bereits ein Zusatz von 2% erhöht die Festigkeit von Kupfer um das sechsfache.

Magnesium
 Magnesium ist ein relativ weiches, silbrig-glänzendes Metall
 Es ist sehr leicht und gut dehnbar.
 Das Metall überzieht sich an Luft nach und nach mit einer grauen Oxidschicht, die es vor weiteren Reaktionen schützt.
 Von kaltem Wasser wird es nur sehr langsam und von heißem etwas schneller angegriffen. - deutlich erkennbar, dass sich Wasserstoff entwickelt -> Indikator zeigt - Hydrooxid Ionen entstehen
 Wird das Leichtmetall erhitzt, verbrennt es mit sehr heller, weißer Flamme, die nur schwer zu löschen ist.
 Mit Säuren reagiert es unter Freisetzung von Wasserstoffgas; von Laugen wird es dagegen nicht angegriffen.
 Magnesium ist ein recht guter elektrischer Leiter, wobei seine Leitfähigkeit nur etwa zu einem Drittel der von Kupfer entspricht.
Verwendung
 Wegen seiner geringen Härte und Festigkeit hat reines Magnesium nur geringe technische Bedeutung.
 Da es aber eine Oxidschicht bildet, die weitere Oxidation verhintert, wird es für den Flugzeugbau verwendet
 So wird seine Reinform fast ausschließlich beim Herstellungsprozeß anderer Metalle - wie Uran, Zirkonium, Kupfer, Nickel, Chrom oder Titan - als Reduktionsmittel zur Bildung der entsprechenden Metallchloride eingesetzt.
 Außerdem dient es wegen des sehr hellen Lichts bei seiner Verbrennung der Pyrotechnik als Zusatz in Feuerwerkskörpern, Leuchtkugeln und in Blitzlichtern.

Calcium
 Calcium ist ein relativ weiches, silbrig glänzendes Metall, In seinem Härtegrad entspricht es dem Blei.
 Das Leichtmetall überzieht sich an Luft nach und nach mit einer graublauen Oxidschicht, die es vor weiteren Reaktionen schützt.
 Als feines Pulver neigt es zur Selbstentzündung und verbrennt mit ziegelroter Flamme.
 In Verbindung mit Wasser wird es unter Freisetzung von Wasserstoffgas angegriffen.
 Diese Reaktion verlangsamt sich aber relativ schnell, weil die entstehende Hydroxidschicht den Prozess behindert.
 Seine elektrische Leitfähigkeit ist geringer als die von Magnesium und entspricht nur etwa zu 10% der von Kupfer

Verwendung:
 Metallisches Calcium wird überwiegend als Legierungszusatz für Lagermetalle bzw. zum Härten von Blei verwendet.
 Außerdem wird es als Reduktionsmittel zur Herstellung von Vanadium, Uran oder Thorium eingesetzt.
 Von weit größerer, wirtschaftlicher Bedeutung als die metallische Form sind Calciumverbindungen.
 Calciumoxid (Kalk) - ein wichtiger Grundstoff für die Bauindustrie
 wird auch als basischer Zuschlag für die Metallurgie und die Glasindustrie eingesetzt


Strontium
 Strontium ist weiches, verformbares, silbrig-weißes Metall.
 An der Luft bildet es sofort eine dünne gelbliche Oxidschicht aus.
 Als feinverteiltes Pulver neigt es zur Selbstentzündung.
 Strontium reagiert mit Wasser und verdünnten Säuren sehr heftig unter Freisetzung von Wasserstoffgas.
 In seinem chemischen Verhalten ähnelt es am ehesten Calcium.

Verwendung:
 Metallische Form wird kaum gebraucht
 Anders sieht es für seine Verbindungen aus: sie werden zum Färben von Gläsern, bei der Stahlhärtung oder in der Pyrotechnik eingesetzt.
Barium
 Barium ist ein relativ weiches, silbrig-weißes Metall.
 Die Härte des Metalls ist mit der von Blei vergleichbar.
 In Gegenwart von Luft läuft es relativ schnell schwarzgrau an.
 Mit Wasser reagiert es sehr heftig unter Bildung von Wasserstoffgas.
 Es läßt sich recht leicht entzünden.

Verwendung:
 Die Anwendung des reines Bariummetalls beschränkt sich auf wenige Spezialbereiche in der Metallurgie und bei Vakuumanlagen.
 Anders sieht es für seine Verbindungen aus: Von technischer Bedeutung sind Bariumcarbonat und Bariumsulfat.

Radium
 Radium ist ein radioaktives, weiches und silbrig-glänzendes Metall, das im Dunkeln leuchtet.
 An Luft überzieht es sich sehr schnell mit einer grauen Nitridschicht und mit Wasser reagiert es heftig unter Freisetzung von Wasserstoffgas.
 Wie alle Erdalkalimetalle tritt es nur mit der Oxidationszahl +2 auf. In seinen chemischen Eigenschaften steht es Barium sehr nahe.
 Im menschlichen Körper kann es wie Strontium bei der Knochenbildung Calcium ersetzen.
 Ist es einmal in die Knochensubstanz eingebaut, wirkt es dort als feste Strahlenquellen und kann Krebs erzeugen.

Verwendung:
 Die Bedeutung von Radium ist im Gegensatz zu früher erheblich gesunken. Bis in die 50er Jahre wurde es in der Krebstherapie verwendet.
 spielt es heute keine Rolle mehr, da es durch billigere oder weniger giftige Substanzen ersetzt wurde.


3. Reaktionen
 Reaktionen von Calcium
An der Luft reagiert Calcium langsam mit Sauerstoff und Feuchtigkeit. Beim Erhitzen verbrennt es mit ziegelroter Flamme zu Calciumoxid.
2 Ca + O2  2 CaO ; exotherm

Calcium + Sauerstoff  Calciumoxid
Reaktion mit Wasser - Calcium reagiert mit Wasser zu Calciumhydroxid und Wasserstoff. Diese Reaktion verläuft deutlich langsamer als bei den Alkalimetallen. Sie ist auch weniger exotherm.
Ca + H¬2O  Ca(OH)2 + H2 ;exotherm

Calcium + Wasser  Calciumhydroxid + Wasserstoff

Calciumhydroxid besteht aus zweifach positiv geladenen Calciumionen (Ca²+) und einfach negativ geladenen Hydroxid - Ionen (OH-). Auf ein Calciumion entfallen 2 Hydroxidionen, die Verhältnisformel von Calciumhydroxid ist daher (Ca²+)1(OH-) 2 oder kurz Ca(OH)2.