„Alkalimetalle“ – Versionsunterschied

Als '''Alkalimetalle''' werden die [[Chemisches Element|chemischen Elemente]] [[Lithium]], [[Natrium]], [[Kalium]], [[Rubidium]], [[Caesium]] und [[Francium]] aus der 1. [[Hauptgruppe]] des [[Periodensystem]]s bezeichnet. Sie sind silbrig glänzende, reaktive [[Metalle]], die in ihrer [[Valenzschale]] ein einzelnes [[Elektron]] besitzen, das sie als starke Reduktionsmittel leicht abgeben können. Obwohl [[Wasserstoff]] in den meistenvielen Darstellungen des Periodensystems auch in der ersten Hauptgruppe steht – ganz oben und zummeist Teilmit ähnlicheeiner chemischeLücke Eigenschaftenabgetrennt, wieoder diein Alkalimetalleanderer aufweist,Farbe dargestellt – kann erWasserstoff nichtkeinesfalls zu diesenden Alkalimetallen gezählt werden,. daAls ertypisches [[Nichtmetalle|Nichtmetall]] ist Wasserstoff unter [[Standardbedingungen]] wedergasförmig und nicht fest, isthat nocheine viel größere [[Ionisierungsenergie]] und zeigt keine typischen [[Metallische Bindung|metallische Eigenschaften]].<ref>{{Literatur aufweist|Autor= Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten |Hrsg= |Titel=Chemie. Die zentrale Wissenschaft|Verlag=Pearson Studium |Datum= 2007 |ISBN=978-3-8273-7191-1|Seiten=992–998}}</ref>

Der Name der Alkalimetalle leitet sich von dem arabischen Wort {{arF|القلية&lrm;|d=al-qalya}} für „[[Pottasche]]“ ab, die alte Bezeichnung für aus Pflanzenaschen gewonnenes [[Kaliumcarbonat]]. [[Humphry Davy]] stellte im Jahre 1807 erstmals das Element Kalium durch eine [[Schmelzflusselektrolyse]] aus Kaliumhydroxid dar. Letzteres gewann er aus Kaliumcarbonat. In einigen Sprachen spiegelt sich dies im Namen wider. So heißt Kalium beispielsweise im Englischen und Französischen ''potassium'' und im Italienischen ''potassio''.

Alkalimetalle sind metallisch glänzende, silbrig-weiße weiche [[Leichtmetalle]]. [[Caesium]] hat bei geringster Verunreinigung einen Goldton. Sie sind mit dem [[Messer]] schneidbar. Alkalimetalle haben eine geringe [[Dichte]]. Sie [[Chemische Reaktion|reagieren]] mit vielen [[Chemischer Stoff|Stoffen]], so beispielsweise mit [[Wasser]], [[Luft]] oder [[Halogene|Halogenen]]n teilweise äußerst heftig unter starker Wärmeentwicklung. Insbesondere die schwereren Alkalimetalle können sich an der Luft [[Selbstentzündung|selbst entzünden]]. Daher werden sie unter Schutzflüssigkeiten, wie [[Paraffin]] oder [[Petroleum]] (Lithium, Natrium und Kalium), bzw. unter Luftabschluss in Ampullen (Rubidium und Caesium) aufbewahrt.

Als [[Chemisches Element|Elemente]] der ersten [[Gruppe des Periodensystems]] besitzen sie nur ein schwach gebundenes [[S-Orbital|s]]-[[Elektron]], das sie leicht abgeben. Ihre ersten [[Ionisierungsenergie]]n und ihre [[Elektronegativität]]en sind entsprechend klein. In [[Chemische Verbindung|Verbindungen]] kommen sie alle fast ausschließlich als einwertige [[Kation]]en vor, wenngleich sogar Verbindungen bekannt sind, in denen diese Metalle anionisch vorliegen (z.&nbsp;B. [[Natrid]]e, komplexiert mit sogenannten [[Kryptand]]en).
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Datei:FlammenfärbungLi.png|[[Lithium]]

Datei:FlammenfärbungNa.png|[[Natrium]]

Datei:FlammenfärbungK.png|[[Kalium]]

Datei:Die Flammenfärbung des Rubidium.jpg|[[Rubidium]]

Aufgrund dieser Flammenfärbung werden Alkalimetallverbindungen für [[Feuerwerk|Feuerwerke]]e benutzt.

Alle Alkalimetalle [[Kristall|kristallisieren]] in der [[Kubisches Kristallsystem|kubisch-raumzentrierten]] [[Kristallstruktur|Struktur]]. Lediglich Lithium und Natrium kristallisieren in der [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonal-dichtesten]] Packung, wenn tiefe [[Temperatur|Temperaturen]]en vorherrschen.

Vom [[Lithium]] zum [[Caesium]] steigt die [[Reaktivität (Chemie)|Reaktivität]] stark an. Während eine annähernd kubische Probe von Lithium relativ träge reagiert, entzündet sich schon bei [[Natrium]] aufgrund der Hitzeentwicklung der entstehende Wasserstoff unter Anwesenheit von Luftsauerstoff. Ab dem [[Kalium]] erfolgt bei fortschreitender Reaktion auch [[Verdampfung]] und Entflammung des [[Metalle|Metalls]], nicht zuletzt auch wegen des mit der [[Ordnungszahl]] abnehmenden [[Siedepunkt]]s (siehe [[#TrendsPhysikalische Eigenschaften|oben]]). Aber auch unter Luftabschluss können schon weniger als 0,5&nbsp;g Natrium [[Explosion|explosiv]] mit Wasser reagieren, was eigentlich durch die an der Kontaktfläche der [[Edukt|Edukte]]e entstehenden Reaktionsprodukte, Wasserstoff und Alkalimetalhydroxid, gehemmt werden sollte. [[Hochgeschwindigkeitskamera|Hoch&shy;geschwindigkeits&shy;aufnahmen]] eines Experiments, bei dem Tropfen einer unter [[Standardbedingungen]] flüssigen [[Legierung]] aus Kalium und Natrium unter einer [[Inertgas]]-Atmosphäre mit Wasser in Kontakt gebracht wurden, legen eine initial erfolgende [[Coulomb-Explosion]] („negative [[Oberflächenspannung]]“) bzw. die damit einhergehende starke [[Oberflächenvergrößerung]] der mit Ausnahme von Lithium nach kurzer Zeit schmelzflüssigen unlegierten Alkalimetallproben als Ursache für den ungehemmten Ablauf, die hohe Geschwindigkeit und damit die Heftigkeit dieser [[Chemische Reaktion|Reaktionen]] nahe.<ref>P. E. Mason, F. Uhlig, V. Vaněk, T. Buttersack, S. Bauerecker, P. Jungwirth: ''Coulomb explosion during the early stages of the reaction of alkali metals with water.'' In: ''Nature chemistry.'' Band 7, Nummer 3, März 2015, S.&nbsp;250–254, {{DOI|[[doi:10.1038/nchem.2161}}]], PMID 25698335</ref> Die Alkalimetallhydroxide sind farblose [[Feststoff|Feststoffe]]e, die sich in Wasser unter starker Erwärmung leicht lösen und dabei stark [[Alkalische Lösung|basisch]] reagieren. Die [[Hydroxide]] und ihre [[Lösung (Chemie)|Lösungen]] wirken stark ätzend.

Die [[Reaktivität (Chemie)|Reaktivität]] der Alkalimetalle nimmt mit steigender [[Ordnungszahl]] zu, weil mit steigender Zahl von [[Elektronenschale|Elektronenschalen]]n das [[Außenelektron]] immer mehr von der Anziehungskraft des positiv [[Elektrische Ladung|geladenen]] [[Atomkern|Atomkerns]]s abgeschirmt wird und daher leichter abgespalten werden kann. Die Zunahme der Reaktivität lässt sich an der [[Chemische Reaktion|Reaktion]] der verschiedenen [[Metalle]] mit [[Wasser]] gut erkennen: [[Lithium]] und [[Natrium]] reagieren mit Wasser zwar heftig unter Wasserstoffentwicklung, aber ohne dass es zur Entzündung des [[Wasserstoff|Wasserstoffs]]s kommt. [[Kalium]] und [[Rubidium]] reagieren unter spontaner Entzündung des Wasserstoffs, [[Caesium]] reagiert explosionsartig. Besonders gut reagieren die Alkalimetalle mit [[Nichtmetalle|Nichtmetallen]]n, denen nur wenige [[Elektron|Elektronen]]en fehlen, um Edelgaskonfiguration zu erreichen.<ref>Duden Learnattack GmbH: [https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/alkalimetalle Alkalimetalle]</ref>

Alkalimetalle ergebenlösen mitsich in flüssigem [[Ammoniak]] unter Bildung von intensiv blau gefärbtegefärbten Lösungen. Diese Lösungen, die auspositiv positivengeladene Alkalimetall-IonenKationen und solvatisiertensolvatisierte Elektronen bestehtenthalten, sindwirken einals sehr starkesstarke [[Reduktionsmittel]] und werden beispielsweisez.&nbsp;B für die [[Birch-Reduktion]] eingesetzt. Wird diesen Lösungen ein geeigneter Komplexbildner ( e Kryptand oder Kronenether) zugesetzt, können sich entsprechende Salze mit Alkalimetall-Anionen, die sogenannten [[Alkalide]], bilden.

[[Wasserstoff]],Jedoch dasgibt erstees Elementauch derchemische 1.Eigenschaften Hauptgruppe,und istchemisches unterVerhalten, Normalbedingungenin eindenen Nichtmetall. Er wird deshalb nicht zuWasserstoff den Alkalimetallen gezählt,ähnlich teilt jedoch mit ihnen einige Eigenschaftenist. SoWasserstoff ist Wasserstoff wie die Alkalimetalle ein starkes [[Reduktionsmittel]] und tritt wie die Alkalimetalle stets einwertig auf. Andererseits kann Wasserstoff im Gegensatz zu den Alkalimetallen ein Elektron aufnehmen, also auch als Oxidationsmittel wirken und mit Metallen salzartige [[Hydrid]]e bilden. Wasserstoff wandelt sich unter extrem hohem Druck in eine metallische Hochdruckmodifikation um, den [[Metallischer Wasserstoff|metallischen Wasserstoff]].<ref>''[https://www.mpg.de/4652575/wasserstoff_metall Hoher Druck macht Wasserstoff metallisch.]'' Mitteilung der Max -Planck -Gesellschaft vom 17.&nbsp;November 2011, abgerufen am 22.&nbsp;Februar 2021.</ref> Umgekehrt haben auch einige Alkalimetalle unter bestimmten Bedingungen Eigenschaften wie Wasserstoff, z.&nbsp;B. besteht Lithium als Gas zu 1 % aus zweiatomigen Molekülen.

* ''Handbuch der experimentellen Chemie Sekundarbereich II'', Band 2, Alkali-, und Erdalkalimetalle, Halogene, Aulis Verlag Deubner & Co. KG, Köln.

* [https://www.youtube.com/watch?v=LmlAYnFF_s8&feature=youtu.be High speed camera reveals why sodium explodes!] Video zur Ursache der heftigen Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser unter Luftabschluss auf dem YouTube-Kanal (Thunderf00t) des Hauptautors des Nature-chemistry-Artikels (englisch)

[[Kategorie:GruppeWikipedia:Artikel desmit PeriodensystemsVideo]]