3.4. Oxide (Chalkogenide)

• Die Oxide MO der Erdalkalimetalle bilden mit der Ausnahme von BeO, das im Wurtzit-Typ kristallisiert, den NaCl-Typ.
  • In BeO (Wurtzit-Typ; CN_Be=4) liegt ein hoher kovalenter Bindungsanteil vor, der auch die Mohs-Härte von 9 für BeO zu erklären vermag (s. auch β-BeO). BeO ist chemisch sehr inert und hochtemperaturstabil und kann daher als Tiegelmaterial verwendet werden (s. Abb. 3.4.1.).

    Abb. 3.4.1. Tiegel aus Berylliumoxid

    
    
  • MgO ist in H₂O unlöslich, löst sich aber in Säuren: MgO + H₂SO₄ ⟶ MgSO₄ + H₂O

    ⚗ Reaktion von hochgebranntem MgO (Magnesia-Rinne) und MgO-Pulver mit H2SO4 (13MB|MP4|H264)

    Hochgebrannt ist es als 'Magnesia' ein wichtiger Hochtemperaturwerkstoff und wird als Tiegelmaterial eingesetzt (vgl. Magnesia-Rinne oder Magnesia-Stäbchen im Labor). In dieser kompakten Form ist MgO dann nicht mehr in Säuren löslich. Da MgO zudem (bis zu sehr hohen Temperaturen) auch ein guter elektrischer Isolator ist, wird es für Isolationsbauteile in der Elektrotechnik eingesetzt. Die Abbildung 3.4.2. zeigt einige Bauteile aus MgO, hergestellt durch Strang- oder Trockenpressen.

    Abb. 3.4.2. Isolationsbauteile aus MgO

  • CaO ist bereits etwas löslich in H₂O ('Kalkmilch') CaO + H₂O ⟶ Ca(OH)₂ reagiert also alkalisch. CaO zeigt die Erscheinung Thermolumineszenz: Beim Erhitzen auf sehr hohe Temperaturen (Knallgasbrenner) beginnt es sehr hell zu leuchten (Limelight; Drummond-sches Kalklicht; weitere Erklärungen).

    ⚗ Thermolumineszenz von gebranntem Kalk (CaO) (Lime-Light)

    Der Effekt beruht auf der Bildung lokalisierter elektronischer Zustände in der Bandlücke von CaO (gemessene optische Bandlücke ca. 7.7 eV und damit deutlich zu gross für thermische Anregung!; s. Abb. 3.4.3.), die durch F-Zentren in den Kristalliten entstehen. Hierin werden angeregte Elektronen 'getrappt' und können nicht direkt wieder in den Grundzustand zurückfallen.
    

    Abb. 3.4.3. Berechnete Bandstruktur von CaO ‣SVG (Die Bandlücke wird in einfachen DFT-Rechnungen wie hier deutlich unterschätzt).

    
    
  • BaO schließlich ist sehr gut in Wasser löslich: BaO + H₂O ⟶ Ba(OH)₂ Die entstehende basische Lösung nennt man im Labor manchmal 'Baryt-Wasser'.
• Höhere Oxide sind, wie bei den Alkalimetallen, nur vom schweren Homologen Barium bekannt. Ba-Peroxid BaO₂ kann entweder direkt aus BaO durch Umsetzung mit Luft bei hohen Temperaturen BaO + 1/2 O₂ ⟶ BaO₂ oder durch Fällung mit H₂O₂ erhalten werden: Ba(OH)₂ + H₂O₂ ⟶ BaO₂ + 2 H₂O

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