2, Erdalkalimetalle

Alte Bezeichnung: Erdalkalimetalle (Gruppe 2a)
Gemeinsame Elektronenkonfiguration: ns2
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Allgemeines: Die Erdalkalimetalle schließen sich in ihrem Verhalten an die Alkalimetalle an, wobei ihre Reaktivität im Vergleich zum jeweils direkten Nachbar-Alkalimetall deutlich geringer ist, und insgesamt betrachtet auch die Tendenz zur Ausbildung kovalenter Bindungen im Vergleich höher ist. Ihnen ist gemein, dass sie zwei Außenelektronen auf ihren äßersten Schalen haben, woburch sie auch ausschließlich in der Oxidationsstufe +2 in ihren Verbindungen vorliegen. (Es gibt eine Reihe von Verbindungen, in denen sie formell die Oxidationsstufe +1 haben, dies sind jedoch allesamt Mischverbindungen aus den elementar vorliegenden Metallen und Me2+-Ionen).

Chemie: Die Erdalkalimetalle sind wie die Alkalimetalle elektropositive Elemente, welche demgemäß bevorzugt mit Nichtmetallen und Stoffen mit polarer Atombindung reagieren, wenngleich auch weniger heftig als die Alkalimetalle. Mit weniger elektropositiven metallen und Halbmetallen werden im Falle der schweren Erdalkalimetallen Zintl-Phasen gebildet. Die Erdalkalimetalle liegen mit Ausnahme von Beryllium ausschließlich kation vor.

Leichte und schwere Erdalkalimetalle: Das Beryllium hat eine Außenseiterrolle in der Gruppe, da es in seinem Verhalten dem Aluminium stärker ähnelt. Es teilt jedoch auch einige Eigenschaften mit dem Magnesium, welche sich beim den schweren Erdalkalimetallen (Calcium, Strontium, Barium, Radium) nicht finden.

Die Reaktivität nimmt vom Beryllium zum Radium hin stark zu; während Beryllium von Wasser überhaupt nicht, und Magnesium nur sehr langsam angegriffen werden, reagiert Calcium und Strontium damit unter heftiger Wasserstoffentwicklung, Barium und Radium auch unter Feuererscheinung.

Beryllium steht, wie bereits erwähnt, dem Aluminium näher: So sind seine hydratisierten Kationen (Be(H2O)42+) deutlich hydrolytisch gespalten, d.h. Berylliumsalzlösungen reagieren wie Aluminiumsalzlösungen - aber im Gegensatz zu Magnesiumsalzlösungen deutlich sauer. Außerdem vermag sich Berylliumoxid wie Aluminiumoxid auch in starken Laugen in Form von Beryllaten (mit dem Anion Be(OH)42-) zu lösen. Auch tritt ein gewisser kovalenter Charakter bezöglich seiner Salze zutage: Berylliumchlorid etwa, ist auch in organischen Lösemitteln löslich, im Gegensatz zu Magnesiumchlorid, aber analog Aluminiumchlord. Kompaktes Beryllium-Metall reagiert auch nicht mit Wasser, sondern ist - wie Aluminium - dank Ausbildung einer dichten, unlöslichen Oxidschicht, gegen Wasser und Luft beständig. Mit Säuren reagiert Beryllium allerdings lebhaft unter Wasserstoffentwicklung, wenn diese in der Lage sind, die Oxidschicht aufzulösen. Berylliumsulfat und Berylliumchromat sind sehr leicht in Wasser löslich, Berylliumcarbonat gibt bereits bei Zimmertemperatur Kohlendioxid ab. Berylliumhydroxid ist ausgesprochen schwerlöslich.

Magnesium steht in seinem Verhalten genau zwischen Beryllium und Calcium. Wie beim Beryllium sind auch das Sulfat und das Chromat des Magnesiums leichtlöslich. Magnesiumcarbonat zerfält erst oberhalb etwa 350C in Magnesiumoxid und Kohlendioxid, während Magnesiumhydroxid wie Berylliumhydroxid schwerlöslich in Wasser ist. Allerdings hat es keinen amphoter Charakter mehr; es löst sich also nur in Säuren, nicht dagegen in Laugen. Kompaktes Magnesium wird von kaltem Wasser langsam, von heißem Wasser stark unter Bildung des deutlich alkalisch reagierenden Hydroxids angegriffen. An der Luft verbrennt es nicht zum Oxid, sondern wie auch Beryllium zum Nitrid.

Calcium ist bei Weitem unedler als Magnesium und Beryllium, und leitet zu den schweren Erdalkalimetallen über. An der Luft überzieht es sich rasch mit einer weißen Oxidschicht; wird es nicht unter Luftabschluß aufbewahrt, so oxidiert nach und nach auch kompaktes Calcium vollständig. So reagiert es bereits sehr heftig mit Wasser unter Wasserstoffentwicklung und Bildung von Löschkalk (Calciumhydroxid, Ca(OH)2). Dieser ist bereits merklich mit stark alkalischer Reaktion in Wasser löslich. Das Hydroxid ist ähnlich stark basisch wie Magnesiumhydroxid, deutlich stärker basisch als Berylliumhydroxid, aber noch etwas weniger stark basisch als die Hydroxide von Strontium, Barium und Radium. Während Calciumsulfat nur mäßig löslich ist, ist das Calciumchromat noch recht leicht löslich. Calciumcarbonat spaltet erst oberhalb 550C Kohlendioxid ab.

Strontium, Barium und Radium sind sich chemisch recht ähnlich. Ihre Reaktionen mit Wasser oder Nichtmetallen verläufen von Strontium zum Radium hin mit zunehmender Heftigkeit, und alle diese Metalle überziehen sich an der Luft augenblicklich mit dunklen Nitrid-Oxid-Schichten. Typisch für diese drei Metalle ist die Unlöslichkeit ihrer Sulfate und Chromate, während ihre Hydroxide im Falle von Strontium mäßig, im Falle von Barium und Radium gut löslich sind. Sie sind in wässriger Lösung als starke Basen vollständig dissoziiert. Die Carbonate zerfallen erst bei sehr hohen Temperaturen zu Oxid und Kohlendioxid (SrCO3 >850C, BaCO3 >1250C).

Die Erdalkalimetalle stellen eine insgesamt betrachtet, einheitliche Gruppe von Elementen dar, wobei aber die Startglieder bereits deutliche Abweichungen in ihrem Verhalten gegenüber dem Vergleich ihrer schweren Homologen zeigen. Sie sind sich untereinander ähnlicher als es sich die Elemente der Borgruppe sind, jedoch heterogener als die Alkalimetalle untereinander.