Elemente derselben Hauptgruppe haben gleich viele Valenzelektronen und verhalten sich ähnlich. Solche Gruppen heißen Elementfamilien.

Wasserstoff steht auch in Gruppe 1, ist aber kein Alkalimetall. Die schwersten Elemente der drei Gruppen sind radioaktiv und selten.

Alkalimetalle sind weich und glänzen frisch geschnitten silbrig. Die Schnittfläche läuft an der Luft sofort an. Sie haben eine kleine Dichte (Lithium, Natrium und Kalium schwimmen auf Wasser) und schmelzen früh (Natrium bei 98 °C). Man bewahrt sie unter Öl auf, weil sie mit Luft und Wasser reagieren.

Versuch (nur die Lehrkraft, mit Schutzbrille und Schutzscheibe, erbsengroßes Stück): Natrium schwimmt auf Wasser, schmilzt zu einer Kugel und zischt. Es entsteht ein farbloses Gas, Wasserstoff. Gibst du Universalindikator ins Wasser, wird er blau bis violett. Es entsteht eine Lauge, also eine alkalische Lösung mit Hydroxid-Ionen. Die Gleichung ist $\mathrm{2\,Na + 2\,H_2O \rightarrow 2\,NaOH + H_2}$, in Ionen $\mathrm{2\,Na + 2\,H_2O \rightarrow 2\,Na^+ + 2\,OH^- + H_2}$. Allgemein bilden Alkalimetalle M ein Metallhydroxid MOH und Wasserstoff.

Die Heftigkeit steigt in der Gruppe nach unten: Lithium reagiert ruhig, Natrium schmilzt, Kalium entzündet sich mit violetter Flamme, Rubidium und Caesium reagieren explosionsartig. Ein wichtiger Grund ist die sinkende Ionisierungsenergie (Li 520, Na 496, K 419 kJ/mol): Das Valenzelektron geht leichter ab.

Erdalkalimetalle haben 2 Valenzelektronen und geben beide ab. Es entstehen Ionen mit zweifacher Ladung, $\mathrm{Ca^{2+}}$ zum Beispiel. Sie sind härter und schmelzen höher als die Alkalimetalle (Calcium bei 842 °C).

Mit Wasser reagieren sie ebenfalls (außer Beryllium), weniger heftig als das Alkalimetall derselben Periode. Magnesium reagiert mit kaltem Wasser kaum. Calcium reagiert ruhig: $\mathrm{Ca + 2\,H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2}$. Barium reagiert heftiger. Wie bei den Alkalimetallen steigt die Reaktionsfreudigkeit nach unten. Die Hydroxide lösen sich unterschiedlich: Magnesiumhydroxid fast gar nicht, Calciumhydroxid ein wenig (die Lösung heißt Kalkwasser), Bariumhydroxid gut.

Halogene heißen Salzbildner, denn sie bilden mit Metallen Salze. Sie bestehen aus zweiatomigen Molekülen: $\mathrm{F_2}$, $\mathrm{Cl_2}$, $\mathrm{Br_2}$, $\mathrm{I_2}$.

Halogene sind giftig und ätzend, Fluor und Chlor besonders. Man arbeitet damit nur unter dem Abzug.

Mit Metallen reagieren sie heftig. Natrium brennt in Chlor mit heller Flamme: $\mathrm{2\,Na + Cl_2 \rightarrow 2\,NaCl}$. Das Halogenatom nimmt ein Elektron auf und wird zum Halogenid-Ion (Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid). Die Verbindung eines Metalls mit einem Halogen heißt Metallhalogenid. Sie ist ein Salz: eine Verbindung aus positiven und negativen Ionen in einem Ionengitter, hier aus Metall-Kationen und Halogenid-Ionen. Beispiele: NaCl, KBr, $\mathrm{CaF_2}$.

Die Reaktionsfreudigkeit sinkt von Fluor zu Iod. Fluor reagiert mit fast allem, Iod muss man mit Metallen oft erwärmen. In kleinen Atomen liegt die äußere Stufe nahe am Kern, das fehlende Elektron wird stark angezogen. In großen Atomen ist die Außenstufe weit entfernt und durch innere Elektronen abgeschirmt.

Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle färben eine Brennerflamme. Im Versuch hältst du eine Probe an einem Stäbchen in die Brennerflamme, nur mit Schutzbrille und mit der Lehrkraft. Bariumsalze sind giftig.

Die Wärme hebt ein Valenzelektron auf eine höhere Energiestufe. Fällt es zurück, gibt es die Energiedifferenz als Licht ab. Jede Differenz hat eine eigene Farbe, darum ist die Farbe typisch für das Metall. So weist man das Metall nach (nicht das Halogen). Auch Feuerwerk beruht darauf.