Gruppe 2 – zwei Außenelektronen und das strukturelle Rückgrat des Lebens
Härter, dichter und weniger heftig als ihre Nachbarn in Gruppe 1 geben die Erdalkalimetalle zwei Elektronen statt eines ab. Dieser einzige Unterschied erklärt, warum Calcium Knochen und Muschelschalen bildet, warum Magnesium im Zentrum des Chlorophylls sitzt und warum Beryllium steif genug für Weltraumteleskope ist.
Im Periodensystem hervorgehoben
Jedes Mitglied
Was sie definiert
Eine vollständig besetzte ns²-Außenschale ist nicht stabil genug, um erhalten zu bleiben, daher geben diese Metalle beide Elektronen ab und bilden +2-Ionen. Die doppelte Ladung bedeutet, dass ihre Verbindungen deutlich stärker zusammengehalten werden als die der Alkalimetalle – genau deshalb bilden sie gute Strukturminerale.
Beryllium reagiert mit Wasser so gut wie überhaupt nicht. Magnesium benötigt Dampf. Calcium sprudelt stetig, Strontium schneller, Barium am schnellsten. Derselbe Trend nach unten wie bei Gruppe 1, aber um mehrere Stufen abgeschwächt.
Ihre Carbonate und Sulfate sind größtenteils unlöslich. Deshalb existieren Kalkstein, Marmor, Kreide, Gips und Muschelschalen als dauerhaftes Gestein, anstatt sich wieder im Meer aufzulösen.
Periodische Trends
Innerhalb der Gruppe: Die Atome werden größer, die Ionisierungsenergie sinkt, die Reaktivität steigt und die Löslichkeit der Hydroxide nimmt zu, während die Löslichkeit der Sulfate abnimmt. Im Vergleich zu Gruppe 1 derselben Periode sind Atome der Gruppe 2 kleiner, dichter, härter und haben höhere Schmelzpunkte.
In der Welt
Luft- und Raumfahrtlegierungen sowie Röntgenfenster – es ist für Röntgenstrahlung nahezu durchsichtig und pro Gewichtseinheit sechsmal steifer als Stahl. Die Spiegel des James-Webb-Weltraumteleskops bestehen aus Beryllium.
Leichte Legierungen für Autos, Laptops und Fahrradrahmen; das Metall im Zentrum jedes Chlorophyllmoleküls; und das strahlend weiße Aufleuchten der alten Blitzfotografie.
Zement, Gips, Stahlherstellung sowie jeder Knochen und jede Schale auf dem Planeten. Calciumcarbonat ist das am meisten abgebaute Mineral der Erde.
Das Karmesinrot in Feuerwerk und Notsignalfackeln. Strontium-90 aus dem Fallout von Waffen ist gerade deshalb gefährlich, weil der Körper es wie Calcium behandelt.
Bariumsulfat ist so unlöslich, dass eine „Bariumpassage“ Radiologen ermöglicht, den Verdauungstrakt sichtbar zu machen, ohne den Patienten zu vergiften.
Historisch verwendete man es in Leuchtfarben und der frühen Krebstherapie. Beide Verwendungen töteten Menschen; heute wird keine von ihnen mehr eingesetzt.
Handhabung
Berylliumstaub verursacht bereits bei sehr geringer Exposition eine chronische Berylliose, eine unheilbare Lungenerkrankung – es ist mit Abstand das gefährlichste Mitglied. Lösliche Bariumsalze sind akut giftig. Radium ist stark radioaktiv. Magnesium und Calcium sind in Ionenform lebenswichtige Nährstoffe, aber Magnesiummetall brennt bei 3.100 °C und kann nicht mit Wasser oder CO₂ gelöscht werden.
Wissenswertes
Häufige Fragen
Ihre Oxide – Kalk, Magnesia und Baryt – wurden von frühen Chemikern als „Erden“ klassifiziert, weil sie dem Schmelzen widerstanden und unlöslich waren. Löst man das wenige, was sich löst, erhält man eine alkalische Lösung. Der Name blieb erhalten, selbst nachdem die Metalle selbst isoliert worden waren.
Es ist ungewöhnlich klein und hält seine Elektronen ungewöhnlich fest, daher ist seine Bindung weitgehend kovalent und nicht ionisch. Diese diagonale Ähnlichkeit mit Aluminium ist ein allgemeines Muster für Elemente der Periode 2, die sich alle eher wie das Element unterhalb und rechts von ihnen verhalten als wie die übrigen Elemente ihrer eigenen Gruppe.
Weil die Chemie Isotope nicht voneinander unterscheiden kann und Strontium direkt unter Calcium steht, mit derselben Ladung von +2 und einem ähnlichen Ionenradius. Die Calciummechanismen des Körpers nehmen es auf und lagern es im Skelett ein, wo es dann jahrzehntelang das Knochenmark bestrahlt.
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