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Inhalt Kap. 1 Kap. 2 Kap. 3 Kap. 4 Kap. 5 Kap. 6 Kap. 7 Kap. 8 Kap. 9 Literatur

Vorlesung Chemie der Metalle

2. Alkalimetalle (1. Hauptgruppe: Li, Na, K, Rb, Cs)

2.2. Elementare Metalle


Die Alkalimetalle sind stark elektropositiv und damit entsprechend sehr reaktionsfähig, d.h. empfindlich gegen O2, H2O (Versuchsvideos s. unten) und - im Fall von Li - auch gegen N2.

Physikalische Eigenschaften
Bei den Elementen handelt es sich um weiche, weiße Metalle. Sie weisen sehr große Atomradien und damit entsprechend niedrige Dichten auf. Die Dichte von Lithium beträgt z.B. nur 0.54 g/cm3, auch Natrium (Abb. 2.2.1.) und Kalium (Abb. 2.2.2.) schwimmen auf H2O. Sie haben insgesamt sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte (z.B. für die Schmelzpunkte: Li: 180oC, Na: 98oC, K: 63oC, Rb: 40oC, Cs: 28oC). Na-K-Legierung der eutektischen Zusammensetzung ist auch bei Raumtemperatur flüssig (s. Abb. 2.2.3.) und wird daher als Trockenmittel verwendet. Den Rekord für Metalle bildet eine Na/K/Cs-Legierung mit einem Schmelzpunkt von nur -78 oC. Natrium und Kalium werden üblicherweise unter Petroläther, Rubidium und Caesium in Ampullen eingeschmolzen aufbewahrt.

Abb. 2.2.1. Natrium Abb. 2.2.2. Kalium Abb. 2.2.3. Na/K-Legierung
Abb. 2.2.4. Rubidium Abb. 2.2.5. Caesium

Kristallstrukturen
Die Alkalimetalle kristallisieren alle in der kubisch innenzentrierten Packung (b.c.c., W-Typ), die Hochdruckmodifikationen bilden dagegen auch interessante Strukturfolgen mit dichteren Packungsstrukturen (s. Kapitel 2.5. der Vorlesung Intermetallische Phasen).

Die Darstellung der Elemente wird durch chemische oder durch elektrolytische Reduktion vorgenommen:

Verwendung

Die typische Reaktionen der Alkalimetalle sind fast ausschließlich die Oxidation des Metalls, z.B.

Beim Umgang mit elementaren Alkalimetallen im Labor ist unbedingt immer mit grosser Vorsicht !! vorzugehen. Metallbrandlöscher (auch Löschsand ist gut!) bereithalten, niemals mit 'normalen' Löschern (z.B. CO2-Löscher) löschen! Niemals mit halogenierten Lösungsmitteln oder Wasser in Kontakt kommen lassen!

Zur Reaktion sehr kleiner Stückchen der ersten drei Elemente mit Wasser ... s. diese drei Videos:

Reaktion von Li, Na und K mit Wasser (Reaktivität, Schmelzpunkte, Dichten!) (23/40/13MB|MP4|H264)

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