Was haben deine Zähne und die Alpen gemeinsam? Die Größe? Das kann es ja nicht sein. Die Lösung des Rätsels: Beide bestehen hauptsächlich aus Calcium. Das ist ein Element aus der 2. Hauptgruppe des Periodensystems. Calcium ist nicht nur Bestandteil von Zähnen und Knochen, sondern auch in vielen Lebensmitteln (Milch und Milchprodukten) enthalten. Auch das Element Magnesium kennst du z. B. als Inhaltsstoff von Mineralwasser. In diesem Kapitel erfährst du interessante Dinge über Calcium und Magnesium sowie über die anderen Elemente dieser Hauptgruppe.
Das sind die Erdalkalimetalle
Neben den schon genannten Elementen Calcium (\(\ce{Ca}\)) und Magnesium (\(\ce{Mg}\)) gehören noch Beryllium (\(\ce{Be}\)), Strontium (\(\ce{Sr}\)) und Barium (\(\ce{Ba}\)) zu dieser Hauptgruppe. Das Element Radium (\(\ce{Ra}\)) steht als schwerstes Element dieser Hauptgruppe im Periodensystem ganz unten, alle seine Isotope sind radioaktiv.
Eigenschaften der Erdalkalimetalle
Alle Mitglieder dieser Elementfamilie sind bei Raumtemperatur fest und sie sind grau-silbrige Metalle. Wie du auf dem Bild erkennen kannst, müssen Strontium und Barium wie die Alkalimetalle in Paraffinöl aufbewahrt werden. Sie reagieren also genau wie die Alkalimetalle mit dem Sauerstoff der Luft. Genau wie bei den Elementen der 1. Hauptgruppe steigt also die Reaktionsfreudigkeit von oben nach unten an. Die Erdalkalimetalle kommen daher in der Natur nur in Form von Verbindungen vor.
Die Atome der Erdalkalimetalle haben jeweils zwei Elektronen auf der äußeren Schale. Bei Reaktionen können diese Außenelektronen abgegeben werden, sodass Ionen mit zweifach positiver Ladung entstehen.
Vorkommen und Verwendung
Beryllium
Beryllium (\(\ce{Be}\)) wird in Legierungen verwendet. Übrigens: Aus berylliumhaltigen Mineralien wurden im Mittelalter Linsen geschliffen, die man in Lupen benutzt hat. Aus diesem Namen hat sich unser Begriff „Brille“ entwickelt. Mit Beryllium beschichtete Spiegel werden Teil des Weltraumteleskops James Webb JWST sein, das Ende des Jahres 2021 in eine Umlaufbahn gebracht werden soll.
Magnesium
Magnesium (\(\ce{Mg}\)) reagiert mit Sauerstoff, dabei wird auch Energie in Form von Licht frei. Deshalb hat man in den Anfangszeiten der Fotografie diese Lichtquelle als „Blitzlicht“ verwendet. Die Energie, die bei der Oxidation von Magnesium frei wird, ist so groß, dass Magnesium für Unterwasserfackeln verwendet wird. Unser Körper braucht Magnesium, um die Muskeln zu steuern. Bei Magnesiummangel kann es zu Krämpfen kommen.
Calcium
Calcium (\(\ce{Ca}\)) ist ein wichtiger Bestandteil von Knochen und Zähnen. Unser Körper bekommt es durch Milch und Molkereiprodukte. In der Natur kommt Calcium als Calciumcarbonat (Kreide und Marmor) vor. Du kennst es auch von Schneckenhäusern und Muscheln. Calciumcarbonat wird in der Alltagssprache als „Kalk“ bezeichnet. Kalk ist ein wichtiger Rohstoff für die Bauindustrie. Es sorgt für Festigkeit. Die Menschen haben schon vor mehreren Tausend Jahren Kalk gebrannt.
Strontium
Strontium (\(\ce{Sr}\)) wird im Feuerwerk für rote Farberscheinungen verwendet.
Barium
Barium (\(\ce{Ba}\)) setzt man beim Feuerwerk für grüne Farbeffekte ein.
Radium
Radium (\(\ce{Ra}\)) besitzt heute praktisch keine technische Verwendung.
Reaktionen
Die Erdalkalimetalle sind zwar reaktionsfreudig, reagieren aber mit Sauerstoff und Wasser nicht so heftig wie die Alkalimetalle.
Die Oxide und die Hydroxide sind weiße Feststoffe. Die wässrigen Lösungen der Hydroxide zeigen basische Eigenschaften.
Ähnlich wie bei den Alkalimetallen treten auch bei den Erdalkalimetallen Flammenfärbungen auf. Calcium und Strontium leuchten gelb in der Flamme. Barium leuchtet grün.