Erdalkalimetalle, II. Hauptgruppe des Periodensystems. Dazu gehören die Elemente Beryllium Be, Magnesium Mg, Calcium Ca, Strontium Sr, Barium Ba und Radium Ra. Mit Ausnahme des Radiums sind die E. Leichtmetalle. Zwischen Calcium, Strontium und Barium, den E. im engeren Sinne, und Beryllium beobachtet man deutliche Verhaltensunterschiede. Magnesium nimmt dabei eine Zwischenstellung ein.

Erdalkalimetalle. Tab.: Eigenschaften der Elemente.

Be Mg Ca Sr Ba Ra
Kernladungszahl 4 12 20 38 56 88
Elektronenkonfiguration [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 [Kr]5s2 [Xe]6s2 [Rn]7s2
Atommasse 9,0122 24,312 40,08 87,62 137,34 226,0254
Atomradius in pm 112 160 197 215 222 -
Ionenradius in pm 31 65 99 113 135 -
Elektronegativität 1,47 1,23 1,04 0,99 0,97 (0,97)
1. Ionisationspotential in eV 9,322 7,646 6,113 5,695 5,212 5,279
2. Ionisationspotential in eV 18,211 15,035 11,871 11,030 10,004 10,147
Standardelektrodenpotential

(M/M2+) in V
-1,70 -2,375 -2,76 -2,89 -2,90 -
Dichte in g cm-3 1,85 1,74 1,54 2,6 3,51 (5,50)
F. in °C 1278 648,8 839 769 725 (700)
Kp. in °C 2970 1107 1484 1384 1640 (1140)

Der Elektronenkonfiguration von ns2 und ihrer Stellung im Periodensystem entsprechend sind die E. stark elektropositive Elemente. Die Ionisationspotentiale, insbesondere die zur Abtrennung des zweiten Elektrons, sind wesentlich höher als die der Alkalimetalle. Diese bei einer Verbindungsbildung aufzuwendenden Energiebeträge werden jedoch für die festen Salze durch die hohen Gitterenergien und für die Salzlösungen durch die hohen Solvatationsenthalpien der zweiwertigen Kationen deutlich überkompensiert. Die E. treten deshalb stets in der Oxidationszahl +2 auf. Aufgrund des sehr kleinen Atom- bzw. Ionenradius und der daraus resultierenden sehr hohen Ionisationspotentiale kann Beryllium keine zweifach geladenen Kationen ausbilden, sondern betätigt statt dessen mit seinen beiden Elektronen zwei Kovalenzen. Es erreicht so nur ein Elektronenquartett und ist aufgrund dieser Elektronenmangelsituation gezwungen, sich durch Lewis-Säure-Aktivität oder Polymerisation (Beryllium) abzusättigen. Beryllium steht in seinem Verhalten dem Aluminium aus der III. Hauptgruppe (Schrägbeziehung im Periodenssystem) sehr nah.

Doch auch bei Magnesium ist die Neigung zur Ausbildung kovalenter Bindungen erkennbar. Insbesondere seine Fähigkeit, stabile Bindungen zum Kohlenstoff einzugehen, verschafft den magnesiumorganischen Verbindungen (Grignard-Verbindungen) ihre Bedeutung in der organischen und metallorganischen Synthese.

Erwartungsgemäß nimmt die Reaktivität der E. mit steigender Atommasse zu. Während Calcium, Strontium und Barium heftig mit Wasser zu den Hydroxiden und Wasserstoff reagieren, wird Magnesium erst durch heißes Wasser langsam angegriffen. Beryllium wird durch eine stabile Oxidhaut passiviert und reagiert nicht mit Wasser. Auch die Beständigkeit gegenüber Luft nimmt mit steigender Atommasse ab. Bei erhöhter Temperatur reagieren die E. mit Sauerstoff zu den Oxiden (z. B. MgO, CaO), Barium bildet oberhalb 500 °C Bariumperoxid, das bei 700 °C reversibel zerfällt:



Die starke Reduktionswirkung der E. wird zur Darstellung anderer Metalle, wie Titan, Uran, auch Kalium, genutzt. Die E. sind ausgesprochene Basenbildner, wobei der basische Charakter der Hydroxide und Oxide mit steigender Atommasse zunimmt. Während Berylliumhydroxid Be(OH)2 amphoter ist, zeigt Bariumhydroxid Ba(OH)2 stark basische Eigenschaften. Damit im Zusammenhang steht die von Magnesium zu Barium steigende Zersetzungstemperatur der Erdalkalimetallcarbonate, z. B. CaCO3 → CaO + CO2. Viele Salze der E. sind in Wasser schwer löslich, und ihre Fällungen dienen zum Nachweis der entsprechenden Elemente. Die Löslichkeit der Hydroxide und Oxalate nimmt mit steigender Atommasse zu, in gleicher Reihenfolge sinkt die Löslichkeit der Carbonate, Sulfate und Chromate.

Mit einem Anteil von 1,9 % bzw. 3,4 % sind Magnesium und Calcium beträchtlich am Aufbau der Erdkruste beteiligt. Beryllium gehört zu den selteneren Elementen. Die E. kommen in der Natur als Carbonate, Sulfate, Silicate und Chloride in zahlreichen Mineralen vor. Radium findet man als Folgeprodukt des natürlichen radioaktiven Zerfalls des Urans in dessen Mineralen. Die Herstellung der E. erfolgt üblicherweise durch Schmelzflußelektrolyse der Chloride.