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Die Alkalimetalle

Metalle, die man mit dem Messer schneidet und die auf dem Wasser tanzen — warum sind sie so reaktiv?

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Metalle zum Schneiden

Die Elemente der I. Hauptgruppe heißen Alkalimetalle: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium und das radioaktive Francium.

  • Atombau:genau 1 Valenzelektron auf der Außenschale.
  • Aussehen:silbrig glänzende Schnittfläche, die an der Luft sofort grau anläuft.
  • Härte:so weich, dass man sie mit dem Messer schneiden kann.
  • Dichte:sehr gering — Lithium, Natrium und Kalium sind leichter als Wasser.
  • Schmelzen:niedrige Schmelztemperaturen, von Lithium nach Caesium sinkend.
  • Aufbewahrung:unter Paraffinöl, weil sie mit Sauerstoff und Wasserdampf der Luft reagieren.
Merke

Alkalimetalle: Elemente der I. Hauptgruppe: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Francium. Sie haben genau 1 Valenzelektron.

Eigenschaften: Silbrig glänzende Schnittfläche, die an der Luft grau anläuft; so weich, dass man sie schneiden kann; sehr geringe Dichte und niedrige Schmelztemperaturen.

Aufbewahrung: Unter Paraffinöl, weil sie mit Sauerstoff und Wasserdampf der Luft reagieren.

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Heftig mit Wasser

Alle Alkalimetalle reagieren mit Wasser zu Wasserstoff und einer Hydroxid-Lösung, einer Lauge.

  • Gas:Wasserstoff — nachweisbar mit der Knallgasprobe.
  • Lösung:alkalisch; der Indikator Phenolphthalein färbt sie pink.
  • Reaktivität:nimmt in der Gruppe von oben nach unten zu.
  • Ursache:das Valenzelektron sitzt immer weiter vom Kern entfernt und wird immer leichter abgegeben.

Wähle ein Metall und lege zuerst deine Vorhersage fest: Schwimmt es, schmilzt es zur Kugel, brennt der Wasserstoff, wie heftig wird es? Starte dann den Versuch mit ▶.

Alkalimetall trifft Wasser

MetallschwimmtKugelFlammeHeftigkeitdeine Treffer
Noch kein Versuch — die Messreihe füllt sich mit jedem Metall.

Halte fest: Von Lithium nach Caesium wird die Reaktion mit Wasser immer heftiger — Rubidium und Caesium sinken sogar und explodieren.

Herleitung:

\(\mathrm{Na + H_2O \rightarrow NaOH + H_2}\)
H zählen
Formeln einsetzen: links 2 H-Atome, rechts 3 H-Atome.
\(\mathrm{Na + 2\,H_2O \rightarrow 2\,NaOH + H_2}\)
Na zählen
Je 2 Wasser- und Hydroxid-Teilchen: H und O stimmen, aber rechts stehen 2 Na.
\(\mathrm{2\,Na + 2\,H_2O \rightarrow 2\,NaOH + H_2}\)
Ergebnis
Links 2 Na: Jetzt stimmen alle Atomsorten.
Merke

Alkalimetall + Wasser: \(\mathrm{2\,Me + 2\,H_2O \rightarrow 2\,MeOH + H_2}\) (Me = Li, Na, K, Rb, Cs)

Produkte: Wasserstoff (Knallgasprobe) und eine alkalische Lösung (Lauge), die Phenolphthalein pink färbt.

Reaktivität: Sie nimmt in der Gruppe von oben nach unten zu, weil das Valenzelektron immer weiter vom Kern entfernt sitzt und leichter abgegeben wird.

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Allgemeine Hinweise

Nie mit bloßen Fingern

Mit der Feuchtigkeit der Haut entsteht ätzende Lauge. Alkalimetalle nur mit Pinzette, Schutzbrille und in winzigen Stücken — Rubidium und Caesium gar nicht in der Schule.

Lauge, nicht Säure

Natriumhydroxid-Lösung ist alkalisch. Phenolphthalein wird pink, Universalindikator blau — nicht rot.

Trend nach unten

Von Lithium nach Caesium: weicher, niedrigere Schmelztemperatur, heftigere Reaktion. So lässt sich auch Francium vorhersagen.

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