Erdalkalimetalle Gruppe 2 Mindmap

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Die Erdalkalimetalle bilden die zweite Hauptgruppe des Periodensystems: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium. Sie sind silbrig glänzende Metalle mit zwei Außenelektronen, die sie bevorzugt als Ionen mit doppelter positiver Ladung abgeben. Mit abnehmender Ordnungszahl innerhalb der Gruppe sinkt die Ionisierungsenergie, sodass die Reaktivität von Beryllium zu Barium deutlich zunimmt. Die Elemente kommen in der Natur wegen ihrer Reaktionsfreude fast nie elementar vor, sondern in Verbindungen wie Carbonaten und Sulfaten.

Warum die Bezeichnung Erdalkalimetalle?
Der Name geht auf die historische Beobachtung zurück, dass viele Verbindungen dieser Gruppe in der Erde vorkommen und alkalisch reagieren. Calcium-, Strontium- und Bariumoxide bilden mit Wasser alkalische Lösungen und wurden früher als Erden bezeichnet. Beryllium passt nur bedingt in dieses Bild, da es deutlich härter ist, eine sehr stabile Oxidschicht besitzt und amphotere Eigenschaften zeigt. Radium wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts entdeckt und unterscheidet sich durch seine Radioaktivität. In der Chemie wird die Gruppe daher oft als Übergang vom typischen Erdalkalimetall Calcium zu den ungewöhnlicheren Randgliedern Beryllium und Radium behandelt.

Reaktivität gegenüber Wasser
Die Reaktion mit Wasser zeigt den Reaktivitätstrend der Gruppe besonders deutlich. Magnesium reagiert mit kaltem Wasser nur langsam, weil eine schwer lösliche Hydroxidschicht die Oberfläche schützt; in heißem Wasser oder Wasserdampf verläuft die Reaktion merklich. Calcium setzt mit Wasser Wasserstoff frei und bildet Calciumhydroxid, das als Kalkwasser bekannte schwach lösliche Lösung. Strontium und Barium reagieren heftig mit kaltem Wasser. Beryllium wird von Wasser kaum angegriffen. Diese Abstufung erklärt sich mit der abnehmenden Ionisierungsenergie und dem zunehmend unedlen Charakter innerhalb der Gruppe.

Löslichkeit der Salze als Nachweiswerkzeug
Die Löslichkeit der Hydroxide und Sulfate verläuft gegenläufig: Hydroxide werden nach unten besser löslich, Sulfate nach unten schlechter. Magnesiumhydroxid ist schwer löslich, Bariumhydroxid dagegen deutlich löslich. Umgekehrt ist Bariumsulfat praktisch unlöslich, weshalb es sich als Fällungsnachweis für Sulfat-Ionen eignet und im Körper unverändert bleibt. Zusammen mit der charakteristischen Flammenfärbung lassen sich Calcium, Strontium und Barium so zuverlässig unterscheiden. Diese Nachweise gehören zu den klassischen Experimenten im Chemieunterricht, weil sie Trends der Gruppe direkt erfahrbar machen.

Beryllium als Sonderfall
Beryllium weicht in mehreren Punkten vom Verhalten der übrigen Gruppenmitglieder ab. Seine Ionen sind klein und stark polarisierend, wodurch viele Verbindungen kovalenten Charakter haben. Berylliumhydroxid ist amphoter und löst sich sowohl in Säuren als auch in Laugen, ähnlich wie Aluminiumverbindungen. Das Metall selbst ist leicht, steif und wird trotz seiner Toxizität in Legierungen für Luft- und Raumfahrt sowie in Röntgentechnik eingesetzt, da es Röntgenstrahlen vergleichsweise gut durchlässt. Wegen der hohen Toxizität von Berylliumstaub sind beim Umgang strenge Schutzmaßnahmen erforderlich.