Alkalimetalle:
Was haben Alkalimetalle mit Jeans zu tun? Die Auflösung findest du im Text.
Alkalimetalle Vorkommen:
Die Alkalimetalle umfassen die chemischen Elemente Lithium, Natrium, Caesium, Rubidium und Francium aus der 1. Hauptgruppe des Periodensystems.
Diese silbrig glänzenden Metalle kommen in der Natur aufgrund ihrer hohen Reaktivität nur in gebundener Form als Mineralien vor.
Lithium, Natrium und Kalium sind häufig in Silicaten, z.B. Feldspat enthalten.
Die Metalle Lithium und Natrium gehören zu den 10 häufigsten Elementen der Erdkruste, wobei letzteres vor allem als Steinsalz, Soda oder als Chilesalpeter abgebaut wird.
Die Metalle Caesium und Rubidium kommen in der Natur hingegen nur in der Begleitung von anderen Alkalimetallen vor.
Auch in den Ozeanen sind Alkalimetalle in gelöster Form vorhanden.
Das im Meerwasser gelöste Natriumchlorid entspricht etwa der zehnfachen Menge der Vorkommen an festem Natriumchlorid.
Alkalimetalle Elemente:
Wir unterscheiden folgenden Alkalimetalle:
OZ = Ordnungszahl
|
Bezeichnung |
Symbol |
OZ |
|
Lithium |
Li |
3 |
|
Natrium |
Na |
11 |
|
Kalium |
K |
19 |
|
Rubidium |
Rb |
37 |
|
Caesium |
Cs |
55 |
|
Francium |
Fr |
87 |
Hinsichtlich Schmelzpunkt, Siedepunkt und Dichte ergibt sich folgendes Bild:
SZ = Schmelzpunkt in °C
SI = Siedepunkte in °C
Dichte = g/cm³
| Bezeichnung | SZ | SI |
g/cm³ |
|
Lithium |
453 |
1615 |
0,534 |
|
Natrium |
370 |
1156 |
0,968 |
|
Kallium |
336 |
1032 |
0,89 |
|
Rubidium |
312 |
961 |
1,532 |
|
Cäsium |
301 |
944 |
1,93 |
|
Francium |
295 |
950 |
– |
Eigenschaften allgemein:
Alkalimetalle sind so weich, dass man sie mit einem Messer schneiden kann.
Während die Schnittfläche von Lithium, Natrium, Kalium und Rubidium silberweiß ist, ist jene von Caesium goldfarben.
Aufgrund ihrer geringen Dichte gehören Alkalimetalle zu den Leichtmetallen.
Lithium, Natrium und Kalium sind alle leichter als Wasser.
Mit einer Dichte von 0,534 g/cm³ ist Lithium sogar das leichteste aller Metalle, gefolgt von Natrium mit 0,97 g/cm³.
Alle Isotope des Franciums sind radioaktiv, das langlebigste davon hat eine Halbwertszeit von 21,8 Minuten.
Mit den meisten Säuren bilden sie Salze, z. B. mit Schwefelsäure (Sulfate), Kohlensäure (Carbonate) und Salpetersäure (Nitrate).
Als Elemente der ersten Gruppe des Periodensystems besitzen sie nur ein schwach gebundenes s-Elektron, das sie leicht abgeben.
Reaktionsfähigkeit von Alkalimetallen:
Aufgrund ihrer hohen Reaktionsfähigkeit reagieren Alkalimetalle daher mit vielen Stoffen, so beispielsweise mit Wasser, Luft oder Halogenen.
Auf Luftfeuchtigkeit und Sauerstoff reagieren sie besonders schnell und verlieren dabei ihren metallischen Glanz.
Die Reaktion kann teilweise äußerst heftig unter einer starken Wärmeentwicklung ablaufen.
Dieser Umstand kann bei den schwereren Alkalimetallen zu einer Selbstentzündung führen.
Caesium reagiert zum Beispiel mit Wasserstoff explosionsartig.
Deshalb können sie nicht an der Luft aufbewahrt werden, sondern müssen luftgeschützt unter Petroleum oder Paraffin bzw. ohne Luft eingeschweißt in Ampullen gelagert werden.
Bei der Reaktion mit Wasser entstehen basische Lösungen, die Alkalimetalle sind also Basenbildner.
Spezifische Flammenfärbung:
Alkalimetalle und ihre Salze besitzen eine spezifische Flammenfärbung:
– Lithium und seine Salze färben die Flamme rot
– Natrium und seine Salze färben die Flamme gelb
– Kalium und seine Salze färben die Flamme violett
– Rubidium und seine Salze färben die Flamme rot
– Caesium und seine Salze färben die Flamme blauviolett
Verwendung der Alkalimetalle:
Alkalimetalle werden aufgrund ihrer Flammenfärbung für Feuerwerke benutzt.
In der Atomphysik werden sie eingesetzt, da sich sie aufgrund ihrer einfachen elektronischen Struktur besonders leicht mit Lasern kühlen lassen.
Natrium dient als Ausgangsstoff von Natriumamid, das zur Herstellung des blauen Jeansfarbstoffs (Indigo) dient.
Zudem wird Natrium als Bleichmittel und zu Beleuchtungszwecken (Natriumdampflampen) eingesetzt.
Lithium hingegen wird in Legierungen verwendet um bei Magnesium, Aluminium und Blei einen höheren Härtegrad zu erreichen.
Weiters wird Lithium in der Herstellung von Batterien und Akkumulatoren verwendet z.B. Lithium-Ionen-Akku für Elektroautos, Notebooks und Herzschrittmacher.
Tests:
Alkalimetalle Reaktionsfähigkeit