METALE ZIEM ALKALICZNYCH: WŁAŚCIWOŚCI, REAKCJE, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Do metali ziem alkalicznych, to te, które składają się grupy 2 układu okresowego pierwiastków, oraz są przedstawione w fioletowym kolumny obrazu poniżej. Od góry do dołu są to beryl, magnez, wapń, stront, bar i rad. Doskonałą mnemoniczną metodą zapamiętywania ich imion jest wymowa pana Becamgbara.

Rozbijając litery pana Becamgbary, można stwierdzić, że „Sr” to stront. „Be” to symbol chemiczny berylu, „Ca” to wapń, „Mg” to magnez, a „Ba” i „Ra” to metale baru i radu, które są pierwiastkiem natury. radioaktywny.

Termin „alkaliczne” odnosi się do faktu, że są to metale zdolne do tworzenia bardzo zasadowych tlenków; z drugiej strony „ziemski” odnosi się do lądu, nazwy nadanej ze względu na jego niską rozpuszczalność w wodzie. Metale te w stanie czystym mają podobne srebrzyste zabarwienie, pokryte szarawymi lub czarnymi warstwami tlenków.

Chemia metali ziem alkalicznych jest bardzo bogata: od ich strukturalnego udziału w wielu związkach nieorganicznych po tak zwane związki metaloorganiczne; Są to te, które oddziałują poprzez wiązania kowalencyjne lub koordynacyjne z cząsteczkami organicznymi.

Właściwości chemiczne

Fizycznie są twardsze, gęste i odporne na temperatury niż metale alkaliczne (te z grupy 1). Ta różnica tkwi w ich atomach lub, co jest tym samym, w ich strukturach elektronicznych.

Ponieważ należą do tej samej grupy w układzie okresowym, wszystkie ich kongenery wykazują właściwości chemiczne, które identyfikują je jako takie.

Czemu? Ponieważ ich konfiguracja elektronów walencyjnych to ns ² , co oznacza, że ​​mają dwa elektrony do interakcji z innymi związkami chemicznymi.

Charakter jonowy

Ze względu na swoją metaliczną naturę mają tendencję do utraty elektronów, tworząc dwuwartościowe kationy: Be ²⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Ba ²⁺ i Ra ²⁺ .

W ten sam sposób, w jaki rozmiar jego neutralnych atomów zmienia się, gdy schodzi przez grupę, jego kationy również stają się większe, schodząc z Be ²⁺ do Ra ²⁺ .

W wyniku oddziaływań elektrostatycznych metale te tworzą sole z najbardziej elektroujemnymi pierwiastkami. Ta wysoka skłonność do tworzenia kationów to kolejna właściwość chemiczna metali ziem alkalicznych: są one bardzo elektrododatnie.

Duże atomy reagują łatwiej niż małe; innymi słowy, Ra jest metalem najbardziej reaktywnym, a najmniej reaktywnym. Jest to iloczyn mniej atrakcyjnej siły wywieranej przez jądro na coraz bardziej odległe elektrony, teraz z większym prawdopodobieństwem „ucieczki” do innych atomów.

Jednak nie wszystkie związki mają charakter jonowy. Na przykład beryl jest bardzo mały i ma dużą gęstość ładunku, co powoduje polaryzację chmury elektronów sąsiedniego atomu, tworząc wiązanie kowalencyjne.

Jakie to ma konsekwencje? Te związki berylu są głównie kowalencyjne i niejonowe, w przeciwieństwie do innych, nawet jeśli jest to kation Be ²⁺ .

Metalowe linki

Mając dwa elektrony walencyjne, mogą tworzyć w swoich kryształach bardziej naładowane „morza elektronów”, które integrują i grupują atomy metali ściślej w przeciwieństwie do metali alkalicznych.

Jednak te wiązania metaliczne nie są wystarczająco mocne, aby nadać im wyjątkową twardość, w rzeczywistości są one miękkie.

Są one również słabe w porównaniu z metalami przejściowymi, co znajduje odzwierciedlenie w ich niższych temperaturach topnienia i wrzenia.

Reakcje

Metale ziem alkalicznych są bardzo reaktywne, dlatego w naturze nie występują w stanie czystym, ale są połączone różnymi związkami lub minerałami. Reakcje tych formacji można podsumować ogólnie dla wszystkich członków tej grupy

Reakcja z wodą

Reagują z wodą (z wyjątkiem berylu, ze względu na jego „twardość” w oferowaniu pary elektronów), tworząc korozyjne wodorotlenki i wodór.

M (s) + 2H ₂ O (l) => M (OH) ₂ (aq) + H ₂ (g)

Wodorotlenki magnezu -Mg (OH) ₂ - i berili -Be (OH) ₂ - są słabo rozpuszczalne w wodzie; ponadto druga z nich nie jest zbyt podstawowa, ponieważ oddziaływania mają charakter kowalencyjny.

Reakcja z tlenem

Spalają się w kontakcie z tlenem w powietrzu, tworząc odpowiednie tlenki lub nadtlenki. Bar, drugi co do wielkości atom metalu, tworzy nadtlenek (BaO ₂ ), który jest bardziej stabilny, ponieważ promienie jonowe Ba ²⁺ i O ₂ ^2- są podobne, wzmacniając strukturę krystaliczną.

Reakcja jest następująca:

2M (s) + O ₂ (g) => 2MO (s)

Dlatego tlenki to: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO i RaO.

Reakcja z halogenami

Odpowiada to reakcji w środowisku kwaśnym z halogenami, tworząc nieorganiczne halogenki. Ten ma ogólny wzór chemiczny MX ₂ , a wśród nich: CaF ₂ , BeCl ₂ , SrCl ₂ Bai ₂ RAI ₂ , CABR ₂ , itd.

Aplikacje

Beryl

Ze względu na swoją obojętną reaktywność beryl jest metalem o wysokiej odporności na korozję, a dodawany w niewielkich proporcjach do miedzi lub niklu, tworzy stopy o właściwościach mechanicznych i termicznych interesujące dla różnych gałęzi przemysłu.

Wśród nich są takie, które pracują z lotnymi rozpuszczalnikami, w których narzędzia nie mogą wytwarzać iskier z powodu wstrząsów mechanicznych. Podobnie jego stopy znajdują zastosowanie w produkcji pocisków i materiałów do samolotów.

Magnez

W przeciwieństwie do berylu, magnez jest bardziej przyjazny dla środowiska i jest istotną częścią roślin. Z tego powodu ma duże znaczenie biologiczne oraz w przemyśle farmaceutycznym. Na przykład magnezja mleczna jest lekarstwem na zgagę i składa się z roztworu Mg (OH) ₂ .

Ma również zastosowania przemysłowe, np. Przy spawaniu stopów aluminium i cynku, czy przy produkcji stali i tytanu.

Wapń

Jednym z jego głównych zastosowań jest CaO, który reaguje z glinokrzemianami i krzemianami wapnia, nadając cementowi i betonowi pożądane właściwości budowlane. Podobnie jest podstawowym materiałem do produkcji stali, szkła i papieru.

Z drugiej strony CaCO ₃ uczestniczy w procesie Solvaya do produkcji Na ₂ CO ₃ . Z kolei CaF ₂ znajduje zastosowanie w produkcji ogniw do pomiarów spektrofotometrycznych.

Inne związki wapnia są wykorzystywane do produkcji żywności, środków higieny osobistej czy kosmetyków.

Stront

Podczas spalania stront miga intensywnym czerwonym światłem, które jest używane w pirotechnice i do produkcji ogni.

Bar

Związki baru pochłaniają promieniowanie rentgenowskie, dlatego BaSO ₄ - który jest również nierozpuszczalny i zapobiega swobodnemu przemieszczaniu się toksycznego Ba ²⁺ w organizmie - służy do analizy i diagnozowania zmian w procesach trawiennych.

Radio

Rad był używany w leczeniu raka ze względu na jego radioaktywność. Niektóre z jego soli były używane do kolorowania zegarków, a ta aplikacja została później zabroniona ze względu na ryzyko dla osób, które je nosiły.

Bibliografia

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (7 czerwca 2018). Metale ziem alkalicznych: właściwości grup pierwiastków. Pobrane 7 czerwca 2018 r.Z: thinkco.com
2. Mentzer, AP (14 maja 2018). Zastosowania metali ziem alkalicznych. Nauka. Pobrane 7 czerwca 2018 z: sciencing.com
3. Jakie są zastosowania metali ziem alkalicznych? (29 października 2009). eNotes. Pobrane 7 czerwca 2018 r.Z: enotes.com
4. Advameg, Inc. (2018). Metale ziem alkalicznych. Pobrane 7 czerwca 2018 r.Z: scienceclarified.com
5. Wikipedia. (2018). Metali ziem alkalicznych. Pobrane 7 czerwca 2018 z: en.wikipedia.org
6. Chemistry LibreTexts. (2018). Metale ziem alkalicznych (grupa 2). Pobrane 7 czerwca 2018 z: chem.libretexts.org
7. Pierwiastki chemiczne. (2009, 11 sierpnia). Beryl (Be). . Pobrane 7 czerwca 2018 z: commons.wikimedia.org
8. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. W elementach grupy 2. (Wydanie czwarte.). Mc Graw Hill.