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Lexikon der Chemie

Alkalimetalle

Alkalimetalle, die in der 1. Hauptgruppe des Periodensystems stehenden chem. Elemente Lithium Li, Natrium Na, Kalium K, Rubidium Rb, Cäsium Cs und Francium Fr. Sie zeigen ähnliches chem. Verhalten. Die A. sind Leichtmetalle von niedrigen Schmelz- und Siedepunkten. Sie bilden untereinander Legierungen, die bei geeigneten Zusammensetzungen bei Zimmertemperatur flüssig sein können. Z. B. schmilzt eine eutektische (griech. tektos "schmelzbar" ; griech. eu "gut") Na-K-Mischung (Gehalt 77,2 % K) bei -12,3 °C. Die Herstellung der A. erfolgt durch Schmelzflußelektrolyse der A.-chloride.

Aufgrund der Elektronenkonfiguration ns1 sind die A. stark elektropositive Elemente und treten nur einwertig auf, was auch aus den niedrigen 1. Ionisationspotentialen zu ersehen ist. Dies führt zu den hohen Reaktivitäten, die man vor allem auf die Reduktionseigenschaften der A. zurückführen kann, und die sie gegenüber Sauerstoff, Wasserstoff, Wasser und Halogenen entfalten. So überziehen sich die silberglänzenden frischen Schnittflächen an feuchter Luft rasch mit einer matten Schicht des entsprechenden Oxids oder Hydroxids, weshalb die A. stets unter Petroleum aufbewahrt werden. In der Gruppe nehmen die 1. Ionisationspotentiale von oben nach unten ab und die Reaktivität zu, was auf die abnehmenden Coulombwechselwirkung zwischen Kern und äußerem Elektron aufgrund des zunehmenden Atomradius zurückzuführen ist. Die A. setzen aus Wasser Wasserstoff frei: 2 M + 2 H2O → 2 M+ + 2 OH- + H2. Während Li bei Zimmertemperatur nur langsam reagiert, verläuft die Reaktion mit K explosionsartig unter Entzündung des gebildeten Wasserstoffs. An der Luft verbrennen Li zu Lithiumoxid Li2O, Na zu Natriumperoxid Na2O2 und Kalium bzw. Rubidium zu Gemischen aus Peroxiden (K2O2 bzw. Rb2O2) und Superoxiden (KO2 bzw. RbO2). Als ausgesprochen elektropositive Elemente bilden sie bevorzugt mit den elektronegativen Elementen rechts im Periodensystem ionische, salzartige Verbindungen. Wäßrige Lösungen der Hydroxide kommen als starke Basen verbreitet zum Einsatz.

Alkalimetalle. Tab.: Eigenschaften der Elemente.

Li Na K Rb Cs Fr
Kernladungszahl 3 11 19 37 55 87
Elektronenkonfiguration [He] 2s1 [Ne] 3s1 [Ar] 4s1 [Kr] 5s1 [Xe] 6s1 [Rn] 7s1
Atommasse 6,941 22,9897 39,0983 85,4678 132,905 (223)
Atomradius in pm 134 154 196 211 225
Ionenradius in pm 60 95 133 148 169
Elektronegativität 0,97 1,01 0,91 0,89 0,86
1. Ionisationspotential in eV 5,392 5,139 4,341 4,177 3,894
Standardelektrodenpotential
(M/M+) in V
-3,045 -2,7109 -2,924 -2,925 -2,923
Dichte in g cm-3 0,534 0,968 0,86 1,532 1,878
F. in °C 180,54 97,81 63,65 38,89 28,40 (27)
Kp. in °C 1317 882,9 774 688 678,4 (677)

In flüssigem Ammoniak lösen sich die A. unter Bildung dunkelblauer, den elektrischen Strom leitenden Lösungen, was auf die durch den Ammoniak solvatisierten Elektronen zurückzuführen ist. Nachweisen lassen sich die Alkalimetallsalze am einfachsten spektroskopisch durch ihre charakteristische Färbung der Flamme. Die A. kommen in verschiedenen Salzen in der Natur vor und sind zum Teil in beträchtlichem Maße am Aufbau der Erdkruste beteiligt.

  • Die Autoren
Dr. Andrea Acker, Leipzig
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Fachkoordination:
Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher

Redaktion:
Sabine Bartels, Ruth Karcher, Sonja Nagel


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