Μέταλλα αλκαλικών γαιών Χημικές ιδιότητες, αντιδράσεις και εφαρμογές



Το μέταλλα αλκαλικών γαιών είναι εκείνα που αποτελούν την ομάδα 2 του περιοδικού πίνακα και υποδεικνύονται στη μοβ στήλη της κατώτερης εικόνας. Από πάνω προς τα κάτω, είναι βηρύλλιο, μαγνήσιο, ασβέστιο, στροντίου, βαρίου και ραδιούχο. Για να θυμόμαστε τα ονόματά τους, μια εξαιρετική μνημονιακή μέθοδος είναι η προφορά του κ. Becamgbara.

Αν σπάσει τα γράμματα του κ. Becamgbara, κάποιος πρέπει να "Sr" είναι strontium. Το "Be" είναι το χημικό σύμβολο του βηρυλλίου, το "Ca" είναι το σύμβολο του ασβεστίου, το "Mg" είναι το μαγνήσιο και το Ba και το Ra αντιστοιχούν στα μέταλλα βαρίου και ραδίου, ραδιενεργό.

Ο όρος "αλκαλικό" αναφέρεται στο γεγονός ότι είναι μέταλλα ικανά να σχηματίζουν πολύ βασικά οξείδια. και από την άλλη πλευρά, το "terre" αναφέρεται στη γη, το όνομα που απονέμεται λόγω της χαμηλής διαλυτότητάς του στο νερό. Αυτά τα μέταλλα στην καθαρή τους κατάσταση έχουν παρόμοιους αργυρόχρους χρωματισμούς, που καλύπτονται από στρώματα από γκριζωπό ή μαύρο οξείδιο.

Η χημεία των αλκαλικών γαιών είναι πολύ πλούσια: από τη δομική τους συμμετοχή σε πολλές ανόργανες ενώσεις στις λεγόμενες οργανομεταλλικές ενώσεις. αυτά είναι εκείνα που αλληλεπιδρούν με ομοιοπολικούς δεσμούς ή συντονισμό με οργανικά μόρια.

Ευρετήριο

  • 1 Χημικές ιδιότητες
    • 1.1 Ιωνικός χαρακτήρας
    • 1.2 Μεταλλικοί σύνδεσμοι
  • 2 Αντιδράσεις
    • 2.1 Αντίδραση με νερό
    • 2.2 Αντίδραση με οξυγόνο
    • 2.3 Αντίδραση με αλογόνα
  • 3 Εφαρμογές
    • 3.1 Βηρύλλιο
    • 3.2 Μαγνήσιο
    • 3.3 Ασβέστιο
    • 3.4 Στροντίου
    • 3.5 Βάριο
    • 3.6 Ραδιόφωνο
  • 4 Αναφορές

Χημικές ιδιότητες

Φυσικά, είναι πιο σκληρά, πυκνότερα και πιο ανθεκτικά σε θερμοκρασίες από τα αλκαλικά μέταλλα (ομάδα 1). Αυτή η διαφορά έγκειται στα άτομα τους, ή και τα ίδια, στις ηλεκτρονικές δομές τους.

Όταν ανήκουν στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα, όλες οι συγγενείς τους παρουσιάζουν χημικές ιδιότητες που τις αναγνωρίζουν ως τέτοιες.

Γιατί; Επειδή η ηλεκτρονική διαμόρφωση του σθένους είναι ns2, που σημαίνει ότι έχουν δύο ηλεκτρόνια για να αλληλεπιδράσουν με άλλα χημικά είδη.

Ιωνικό χαρακτήρα

Λόγω της μεταλλικής φύσης τους, τείνουν να χάνουν ηλεκτρόνια για να σχηματίσουν δισθενή κατιόντα2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ και Ra2+.

Με τον ίδιο τρόπο που το μέγεθος των ουδέτερων ατόμων ποικίλλει καθώς κατεβαίνει μέσα από την ομάδα, τα κατιόντά της κινούνται επίσης μεγαλύτερα που κατεβαίνουν από το Be2+ μέχρι το Ra2+.

Ως αποτέλεσμα των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεών τους, αυτά τα μέταλλα σχηματίζουν άλατα με τα πιο ηλεκτροαρνητικά στοιχεία. Αυτή η υψηλή τάση σχηματισμού κατιόντων είναι μια άλλη χημική ποιότητα των αλκαλικών γαιών: είναι πολύ ηλεκτροθετικά.

Τα ογκώδη άτομα αντιδρούν πιο εύκολα από τα μικρά άτομα. δηλαδή, το Ra είναι το πιο αντιδραστικό μέταλλο και να είναι το λιγότερο αντιδραστικό. Αυτό είναι το προϊόν της χαμηλότερης ελκυστικής δύναμης που ασκείται από τον πυρήνα στα ολοένα και πιο μακρινά ηλεκτρόνια, πλέον πιο πιθανό να «ξεφύγει» από άλλα άτομα.

Ωστόσο, δεν είναι όλες οι ενώσεις ιονικής φύσης. Για παράδειγμα, το βηρύλλιο είναι πολύ μικρό και έχει υψηλή πυκνότητα φορτίου, η οποία πολώνει το ηλεκτρονικό σύννεφο του γειτονικού ατόμου για να σχηματίσει έναν ομοιοπολικό δεσμό.

Τι συνέπεια έχει αυτό; Ότι οι ενώσεις βηρυλλίου είναι κατά κύριο λόγο ομοιοπολικές και μη ιοντικές, σε αντίθεση με τις άλλες, ακόμα και αν είναι το κατιόν Be2+.

Μεταλλικές συνδέσεις

Έχοντας δύο ηλεκτρόνια σθένους μπορούν να σχηματίσουν περισσότερο φορτισμένους "θαλάμους ηλεκτρονίων" στους κρυστάλλους τους, οι οποίοι ενσωματώνουν και συγκεντρώνουν πιο στενά τα άτομα μετάλλων σε αντίθεση με τα αλκαλικά μέταλλα.

Ωστόσο, αυτοί οι μεταλλικοί δεσμοί δεν είναι αρκετά ισχυροί ώστε να τους δίνουν εξαιρετικά χαρακτηριστικά σκληρότητας, είναι πραγματικά μαλακά.

Επίσης, αυτά είναι αδύναμα σε σύγκριση με εκείνα των μεταβατικών μετάλλων, αντανακλώντας τα χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού τους.

Αντιδράσεις

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι πολύ αντιδραστικά και γι 'αυτό δεν υπάρχουν στη φύση τους στις καθαρές τους καταστάσεις αλλά δεσμεύονται σε διάφορες ενώσεις ή ανόργανες ουσίες. Οι αντιδράσεις πίσω από αυτούς τους σχηματισμούς μπορούν να συνοψιστούν γενικά για όλα τα μέλη αυτής της ομάδας

Αντίδραση με νερό

Αντιδρά με νερό (με εξαίρεση το βηρύλλιο, λόγω της "ανθεκτικότητας" του στην προσφορά του ζεύγους ηλεκτρονίων του) για την παραγωγή διαβρωτικών υδροξειδίων και αερίου υδρογόνου.

Μ (δ) + 2Η2O (1) => Μ (ΟΗ)2(ac) + Η2(ζ)

Τα υδροξείδια μαγνησίου -Mg (ΟΗ)2- και από berili-Ββ (ΟΗ)2- είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό. Επιπλέον, το δεύτερο δεν είναι πολύ βασικό, αφού οι αλληλεπιδράσεις είναι ομοιοπολικού χαρακτήρα.

Αντίδραση με οξυγόνο

Καίγονται σε επαφή με το οξυγόνο στον αέρα για να σχηματίσουν τα αντίστοιχα οξείδια ή υπεροξείδια. Το βάριο, το δεύτερο πιο ογκώδες μέταλλο, σχηματίζει υπεροξείδιο (BaO)2), πιο σταθερή λόγω ιοντικών ακτίνων Ba2+ και Ο22- Είναι παρόμοια, ενισχύοντας την κρυσταλλική δομή.

Η αντίδραση έχει ως εξής:

2Μ (+) + Ο2(g) => 2ΜΟ (ες)

Επομένως, τα οξείδια είναι: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO και RaO.

Αντίδραση με αλογόνα

Αυτό αντιστοιχεί όταν αντιδρούν σε ένα όξινο μέσο με τα αλογόνα για να σχηματίσουν ανόργανα αλογονίδια. Αυτό έχει γενική χημική φόρμουλα MX2, και μεταξύ αυτών είναι: CaF2, BeCl2, SrCl2, BaI2, RaI2, CaBr2, κ.λπ..

Εφαρμογές

Βηρύλλιο

Δεδομένης της αδρανούς αντιδραστικότητας του, το βηρύλλιο είναι ένα μέταλλο με υψηλή αντοχή στη διάβρωση και προστίθεται σε μικρές αναλογίες σε χαλκό ή νικέλιο σχηματίζοντας κράματα με ενδιαφέρουσες μηχανικές και θερμικές ιδιότητες για διαφορετικές βιομηχανίες.

Μεταξύ αυτών είναι εκείνα που λειτουργούν με πτητικούς διαλύτες, στα οποία τα εργαλεία δεν πρέπει να παράγουν σπινθήρες εξαιτίας μηχανικών κραδασμών. Επίσης, τα κράματά του βρίσκουν χρήση στην ανάπτυξη βλημάτων και υλικών για αεροσκάφη.

Μαγνήσιο

Σε αντίθεση με το βηρύλλιο, το μαγνήσιο είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον και αποτελεί ουσιαστικό μέρος των φυτών. Για το λόγο αυτό έχει υψηλή βιολογική σημασία και στη φαρμακευτική βιομηχανία. Για παράδειγμα, η μαγνησία γάλακτος είναι ένα φάρμακο για την καούρα και αποτελείται από ένα διάλυμα Mg (OH)2.

Έχει επίσης βιομηχανικές εφαρμογές, όπως στη συγκόλληση αλουμινίου και κραμάτων ψευδαργύρου, ή στην παραγωγή χάλυβα και τιτανίου.

Ασβέστιο

Μία από τις βασικές χρήσεις οφείλεται στο CaO, το οποίο αντιδρά με αργιλοπυριτικά άλατα και πυριτικά ασβέστιο για να δώσει τσιμέντο και σκυρόδεμα τις επιθυμητές ιδιότητές του για τα κτίρια. Είναι επίσης ένα θεμελιώδες υλικό στην παραγωγή χάλυβα, γυαλιού και χαρτιού.

Από την άλλη πλευρά, το CaCO3 συμμετέχει στη διαδικασία Solvay για να παράγει Na2CO3. Από την πλευρά του, το CaF2 βρίσκει χρήση στην κατασκευή κυττάρων για φασματοφωτομετρικές μετρήσεις.

Άλλες ενώσεις ασβεστίου έχουν χρήση στην παρασκευή τροφίμων, προϊόντων προσωπικής φροντίδας ή καλλυντικών.

Στροντίου

Κατά την καύση, το στροντίου αναβοσβήνει ένα έντονο κόκκινο φως, το οποίο χρησιμοποιείται σε πυροτεχνήματα και για να κάνει φωτοβολίδες.

Βάριο

Οι ενώσεις βαρίου απορροφούν τις ακτίνες Χ, έτσι ώστε το BaSO4 -που είναι επίσης αδιάλυτη και εμποδίζει το Ba2+ τοξικό ronde ελεύθερο από τον οργανισμό- χρησιμοποιείται για την ανάλυση και τη διάγνωση αλλαγών στις πεπτικές διαδικασίες.

Ραδιόφωνο

Το ραδίο έχει χρησιμοποιήσει στη θεραπεία του καρκίνου λόγω της ραδιενέργειας του. Ορισμένα από τα άλατά του σχεδιάστηκαν για να χρωματίζουν ρολόγια, και στη συνέχεια απαγόρευσαν αυτή την εφαρμογή εξαιτίας των κινδύνων για τους μεταφορείς.

Αναφορές

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (7 Ιουνίου 2018). Μέταλλα αλκαλικών γαιών: Ιδιότητες ομάδων στοιχείων. Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018, από: thoughtco.com
  2. Mentzer, Α.Ρ. (14 Μαΐου 2018). Χρήσεις αλκαλικών γαιών. Sciencing. Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018, από: sciencing.com
  3. Ποιες είναι οι χρήσεις των αλκαλικών γαιών; (29 Οκτωβρίου 2009). eNotes Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018, από: enotes.com
  4. Advameg, Inc. (2018). Μέταλλα αλκαλικών γαιών. Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018, από: scienceclarified.com
  5. Wikipedia. (2018). Αλκαλική γη μετάλλου. Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018, από: en.wikipedia.org
  6. Χημεία LibreTexts. (2018). Τα μέταλλα της αλκαλικής γης (Ομάδα 2). Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018, από: chem.libretexts.org
  7. Χημικά στοιχεία. (11 Αυγούστου 2009). Βηρύλλιο (Be). [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 7 Ιουνίου 2018 από: commons.wikimedia.org
  8. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία Στα στοιχεία της ομάδας 2. (Τέταρτη έκδοση). Mc Graw Hill.