AARDALKALIMETALEN: EIGENSCHAPPEN, REACTIES, TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

De aardalkalimetalen zijn die van groep 2 van het periodiek systeem en worden aangegeven in de paarse kolom in de onderstaande afbeelding. Van boven naar beneden zijn het beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium en radium. Een uitstekende geheugensteunmethode om hun namen te onthouden is door de uitspraak van de heer Becamgbara.

Als je de letters van Mr. Becamgbara opsplitst, heb je dat "Sr" strontium is. «Be» is het chemische symbool voor beryllium, «Ca» is het symbool voor calcium, «Mg» is dat van magnesium, en «Ba» en «Ra» komen overeen met de metalen barium en radium, waarbij de laatste een natuurelement is. radioactief.

De term "alkalisch" verwijst naar het feit dat het metalen zijn die in staat zijn om zeer basische oxiden te vormen; en aan de andere kant verwijst "terrestrisch" naar land, een naam die wordt gegeven vanwege zijn lage oplosbaarheid in water. Deze metalen vertonen in hun zuivere staat vergelijkbare zilverachtige kleuren, bedekt met grijsachtige of zwarte oxidelagen.

De chemie van aardalkalimetalen is zeer rijk: van hun structurele deelname aan veel anorganische verbindingen tot de zogenaamde organometaalverbindingen; Dit zijn degenen die een interactie aangaan door covalente of coördinatiebindingen met organische moleculen.

Chemische eigenschappen

Fysiek zijn ze harder, compact en bestand tegen temperaturen dan alkalimetalen (die van groep 1). Dit verschil zit in hun atomen, of wat hetzelfde is, in hun elektronische structuren.

Omdat ze tot dezelfde groep op het periodiek systeem behoren, vertonen al hun soortgenoten chemische eigenschappen die hen als zodanig identificeren.

Waarom? Omdat hun valentie-elektronenconfiguratie ns ^{2 is} , wat betekent dat ze twee elektronen hebben om te interageren met andere chemische soorten.

Ionisch karakter

Vanwege hun metaalachtige aard hebben ze de neiging elektronen te verliezen om tweewaardige kationen te vormen: Be ²⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Ba ²⁺ en Ra ²⁺ .

Op dezelfde manier dat de grootte van zijn neutrale atomen varieert naarmate het door de groep afdaalt, worden zijn kationen ook groter, van Be ²⁺ naar Ra ²⁺ .

Door hun elektrostatische interacties vormen deze metalen zouten met de meest elektronegatieve elementen. Deze sterke neiging om kationen te vormen is een andere chemische eigenschap van aardalkalimetalen: ze zijn zeer elektropositief.

Grote atomen reageren gemakkelijker dan kleine; met andere woorden, Ra is het meest reactieve metaal en het minst reactief. Dit is het product van de minder aantrekkelijke kracht die door de kern wordt uitgeoefend op steeds verder weg gelegen elektronen, nu met een grotere kans om naar andere atomen te "ontsnappen".

Niet alle verbindingen zijn echter ionisch van aard. Beryllium is bijvoorbeeld erg klein en heeft een hoge ladingsdichtheid, wat de elektronenwolk van het aangrenzende atoom polariseert om een ​​covalente binding te vormen.

Welke gevolgen heeft dat? Die berylliumverbindingen zijn overwegend covalent en niet-ionisch, in tegenstelling tot de andere, zelfs als het het Be ²⁺ -kation is .

Metalen schakels

Door twee valentie-elektronen te hebben, kunnen ze meer geladen "elektronenzeeën" in hun kristallen vormen, die metaalatomen beter integreren en groeperen in tegenstelling tot alkalimetalen.

Deze metaalverbindingen zijn echter niet sterk genoeg om ze uitstekende hardheidseigenschappen te geven, ze zijn eigenlijk zacht.

Deze zijn ook zwak in vergelijking met die van overgangsmetalen, wat tot uiting komt in hun lagere smelt- en kookpunten.

Reacties

De aardalkalimetalen zijn zeer reactief, daarom komen ze in de natuur niet in hun zuivere toestand voor, maar zijn ze in verschillende verbindingen of mineralen met elkaar verbonden. De reacties achter deze formaties kunnen generiek worden samengevat voor alle leden van deze groep

Reactie met water

Ze reageren met water (met uitzondering van beryllium, vanwege zijn "taaiheid" in het aanbieden van zijn elektronenpaar) om corrosieve hydroxiden en waterstofgas te produceren.

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

De hydroxiden van magnesium -Mg (OH) ₂ - en van berili -Be (OH) ₂ - zijn slecht oplosbaar in water; bovendien is de tweede niet erg basaal, aangezien de interacties covalent van aard zijn.

Reactie met zuurstof

Ze branden in contact met zuurstof in de lucht om de overeenkomstige oxiden of peroxiden te vormen. Barium, de op een na grootste metaalatomen, vormt het peroxide (BaO ₂ ), dat stabieler is omdat de ionstralen Ba ²⁺ en O ₂ ² vergelijkbaar zijn, wat de kristallijne structuur versterkt.

De reactie is als volgt:

2 M (s) + O ₂ (g) => 2 MO (s)

Daarom zijn de oxiden: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO en RaO.

Reactie met halogenen

Dit komt overeen met wanneer ze in zuur milieu reageren met de halogenen om anorganische halogeniden te vormen. Dit heeft de algemene chemische formule MX ₂ , waaronder: CaF ₂ , BeCl ₂ , SrCl ₂ , BaI ₂ , RaI ₂ , CaBr ₂ , enz.

Toepassingen

Beryllium

Gezien zijn inerte reactiviteit is beryllium een ​​metaal met een hoge corrosiebestendigheid en in kleine hoeveelheden toegevoegd aan koper of nikkel, vormt het legeringen met mechanische en thermische eigenschappen die interessant zijn voor verschillende industrieën.

Onder deze zijn die werken met vluchtige oplosmiddelen, waarbij de gereedschappen geen vonken mogen produceren als gevolg van mechanische schokken. Evenzo worden de legeringen ervan gebruikt bij de vervaardiging van raketten en materialen voor vliegtuigen.

Magnesium

In tegenstelling tot beryllium is magnesium vriendelijker voor het milieu en een essentieel onderdeel van planten. Om deze reden is het van groot biologisch belang en in de farmaceutische industrie. Melkmagnesia is bijvoorbeeld een remedie tegen brandend maagzuur en bestaat uit een oplossing van Mg (OH) ₂ .

Het heeft ook industriële toepassingen, zoals bij het lassen van aluminium en zinklegeringen, of bij de productie van staal en titanium.

Calcium

Een van de belangrijkste toepassingen is CaO, dat reageert met aluminosilicaten en calciumsilicaten om cement en beton de gewenste eigenschappen voor constructie te geven. Evenzo is het een fundamenteel materiaal bij de productie van staal, glas en papier.

Anderzijds neemt CaCO ₃ deel aan het Solvay-proces om Na ₂ CO ₃ te produceren . CaF _{2 wordt op zijn} beurt gebruikt bij de vervaardiging van cellen voor spectrofotometrische metingen.

Andere calciumverbindingen worden gebruikt bij de vervaardiging van voedsel, producten voor persoonlijke hygiëne of cosmetica.

Strontium

Bij het branden flitst strontium een ​​intens rood licht, dat wordt gebruikt in pyrotechniek en om sterretjes te maken.

Barium

Bariumverbindingen absorberen röntgenstralen, dus BaSO ₄ , dat ook onoplosbaar is en voorkomt dat het giftige Ba ²⁺ vrij door het lichaam zweeft, wordt gebruikt om veranderingen in spijsverteringsprocessen te analyseren en te diagnosticeren.

Radio

Radium is gebruikt bij de behandeling van kanker vanwege zijn radioactiviteit. Sommige van zijn zouten werden gebruikt om horloges te kleuren, en deze toepassing werd later verboden vanwege de risico's voor degenen die ze droegen.

Referenties

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (7 juni 2018). Alkaline Earth Metals: eigenschappen van elementgroepen. Opgehaald op 7 juni 2018, van: thoughtco.com
2. Mentzer, AP (14 mei 2018). Gebruik van alkalische aardmetalen. Wetenschappelijk. Opgehaald op 7 juni 2018, van: sciencing.com
3. Wat zijn de toepassingen van aardalkalimetaal? (29 oktober 2009). eNotes. Opgehaald op 7 juni 2018, van: enotes.com
4. Advameg, Inc. (2018). Aardalkalimetalen. Opgehaald op 7 juni 2018, van: scienceclarified.com
5. Wikipedia. (2018). Aardalkalimetaal. Opgehaald op 7 juni 2018, van: en.wikipedia.org
6. Chemie LibreTexts. (2018). De Alkaline Earth Metals (groep 2). Opgehaald op 7 juni 2018, van: chem.libretexts.org
7. Chemische elementen. (2009, 11 augustus). Beryllium (Be). . Opgehaald op 7 juni 2018, van: commons.wikimedia.org
8. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. In The elements of group 2. (Vierde editie.). Mc Graw Hill.