Αντιδραστικότητα μετάλλων αλκαλικών γαιών

Τα στοιχεία που περιλαμβάνονται στην ομάδα 2 του περιοδικού πίνακα είναι μέταλλα αλκαλικών γαιών. Αυτά τα στοιχεία είναι άφθονα στη γη και έτσι αποκτούν αυτό το όνομα. Τα στοιχεία της ομάδας 2 έχουν ως πρωτεύον σθένος τη διθετική κατάσταση οξείδωσης (M2+). Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών δημιουργούν κυρίως ιοντικές ενώσεις αλλά είναι λιγότερο ιοντικά από τις ισοδύναμες ενώσεις αλκαλιμετάλλων. Αυτό συμβαίνει λόγω του μεγαλύτερου πυρηνικού φορτίου και του μικρότερου μεγέθους. Τα οξείδια του βηρυλλίου και του μαγνησίου και άλλες ενώσεις είναι πιο ομοιοπολικά από εκείνα που παράγονται από τα βαρύτερα και μεγαλύτερα συστατικά (Ca, Sr, Ba).

Μέταλλα αλκαλικών γαιών

Το βηρύλλιο, το μαγνήσιο, το ασβέστιο, το στρόντιο, το βάριο και το ράδιο είναι στοιχεία της Ομάδας 2.
Στον περιοδικό πίνακα, ακολουθούν τα αλκαλικά μέταλλα. Εκτός από το βηρύλλιο, αυτά είναι γνωστά ως μέταλλα αλκαλικών γαιών.
Το πρώτο στοιχείο, το βηρύλλιο, έρχεται σε αντίθεση με τα άλλα στη διαγώνια αλληλεπίδρασή του με το αλουμίνιο.
Αυτά τα στοιχεία περιέχουν δύο ηλεκτρόνια στο s-τροχιακό κέλυφος σθένους. Η βασική ηλεκτρονική τους διαμόρφωση συμβολίζεται ως [ευγενές αέριο]ns2.
Οι ενώσεις αυτών των στοιχείων, όπως και τα αλκαλικά μέταλλα, είναι κυρίως ιοντικές.
Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν χαμηλότερη αντιδραστικότητα από τα μέταλλα των αλκαλίων. Καθώς κατεβαίνουμε στην ομάδα, η αντιδραστικότητα τέτοιων στοιχείων αυξάνεται.

Δραστικότητα μετάλλων αλκαλικών γαιών

Ας δούμε τις διαφορετικές πτυχές της αντιδραστικότητας των μετάλλων των αλκαλικών γαιών:

Δραστικότητα με νερό και αέρα

Εξαιτίας της δημιουργίας μιας επικάλυψης οξειδίου στις επιφάνειές τους, το βηρύλλιο και το μαγνήσιο δεν ανταποκρίνονται στο οξυγόνο και το νερό, επομένως δεν αντιδρούν καθόλου.
Το κονιοποιημένο βηρύλλιο, από την άλλη, καίγεται εξαιρετικά στον αέρα όταν αναφλέγεται, παράγοντας BeO και Be3N2.
Το μαγνήσιο είναι εξαιρετικά ηλεκτροθετικό και καίγεται έντονα στον αέρα για να παράγει MgO και Mg3N2.
Ο αέρας επηρεάζει γρήγορα το ασβέστιο, το στρόντιο και το βάριο για τη δημιουργία οξειδίων και νιτριδίων. Αυτά επίσης αντιδρούν με έντονο νερό, ακόμη και σε θερμοκρασίες παγώματος, για να παράγουν υδροξείδια.

Δραστικότητα με αλογόνα

Σε υψηλές θερμοκρασίες, τα περισσότερα μέταλλα αλκαλικών γαιών αλληλεπιδρούν με το αλογόνο για να δημιουργήσουν τα αλογονίδια τους.

M + X2 → MX2, όπου το X αντιπροσωπεύει τα αλογόνα, συμπεριλαμβανομένου του φθορίου, του βρωμίου, του χλωρίου και του ιωδίου.

Η θερμική αποσύνθεση του (NH4) 2BeF4 είναι η καλύτερη μέθοδος για την παραγωγή BeF2 και το BeCl2 παράγεται εύκολα από το οξείδιο. BeO + C + Cl2 —600 έως 800 K→ BeCl2 + CO

Δραστικότητα με υδρογόνο

Εκτός από το βηρύλλιο, άλλα στοιχεία αλληλεπιδρούν με το υδρογόνο για να δημιουργήσουν τα υδρίδια τους, το MH2.
BeH2, από την άλλη πλευρά, μπορεί να δημιουργηθεί από την αντίδραση του BeCl2 με LiAlH4 2BeCl2 + LiAlH4 → 2BeH2 + LiCl + AlCl3

Αντιδραστικότητα με οξέα

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών αντιδρούν γρήγορα με οξέα, απελευθερώνοντας διυδρογόνο.
Μια τυπική αντίδραση που εκφράζει την αντιδραστικότητα των μετάλλων με τα οξέα δίνεται παρακάτω-

M + 2HCl → MCl2 + H2

Λειτουργεί ως αναγωγικός παράγοντας

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών, όπως και τα μέταλλα των αλκαλίων, είναι ισχυροί αναγωγικοί παράγοντες. Αυτό φαίνεται επειδή οι δυνατότητες μείωσης τους έχουν σημαντικές αρνητικές τιμές.
Ωστόσο, η αναγωγική τους ισχύς είναι χαμηλότερη από αυτή των συγκρίσιμων αλκαλιμετάλλων. Το βηρύλλιο έχει χαμηλότερη αρνητική τιμή από άλλα στοιχεία αλκαλικής γαίας.
Ωστόσο, ο μειωτικός του χαρακτήρας οφείλεται στην υψηλή ενέργεια ενυδάτωσης που αποδίδεται στο μικροσκοπικό μέγεθος του ιόντος Be2+ και στη σχετικά μεγάλη τιμή της ενθαλπίας ψεκασμού του μετάλλου.

Αντίδραση με υγρή αμμωνία

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών, όπως και τα μέταλλα των αλκαλίων, διασπώνται σε υγρή αμμωνία για να δημιουργήσουν διαλύματα βαθύ μπλε-μαύρου που περιέχουν αμμωνιακά ιόντα.
Αμμωνία ανακτώνται μέσω αυτών των διαλυμάτων.

Χρήσεις μετάλλων αλκαλικών γαιών

Το βηρύλλιο είναι ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται στην παραγωγή κραμάτων.
Τα κράματα χαλκού-βηρυλίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ισχυρών ελατηρίων.
Το μεταλλικό βηρύλλιο έχει υιοθετηθεί για την κατασκευή παραθύρων σωλήνων ακτίνων Χ. Το μαγνήσιο μπορεί να βρεθεί σε αλουμίνιο, ψευδάργυρο, μαγγάνιο και κράματα κασσίτερου.
Επειδή τα κράματα μαγνησίου-αλουμινίου είναι χαμηλού βάρους, είναι χρήσιμα για την κατασκευή αεροσκαφών.
Το μαγνήσιο (σκόνη και κορδέλα) περιλαμβάνεται συχνά σε σκόνες και λαμπτήρες φλας και σε εμπρηστικά εκρηκτικά και σήματα.
Ένα εναιώρημα υδροξειδίου του μαγνησίου σε νερό (γνωστό ως γάλα μαγνησίας) είναι συχνά χρήσιμο ως αντιόξινο στην ιατρική. Το ανθρακικό μαγνήσιο βρίσκεται στην οδοντόκρεμα.
Το ασβέστιο χρησιμοποιείται για την εξόρυξη μετάλλων από οξείδια που προκαλούν πρόκληση με άνθρακα.
Εξαιτίας της αντιδραστικότητάς τους με το οξυγόνο και το άζωτο σε υψηλές θερμοκρασίες, τα μέταλλα ασβεστίου και βαρίου έχουν χρησιμοποιηθεί συχνά για την εξαγωγή αέρα από σωλήνες κενού.
Τα άλατα ραδίου χρησιμοποιούνται στην ακτινοβολία για τη θεραπεία ασθενών με καρκίνο, για παράδειγμα.

Συμπέρασμα

Η ομάδα, δύο στοιχεία του περιοδικού πίνακα, είναι γνωστά ως μέταλλα αλκαλικών γαιών. Διαθέτουν δύο ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους τους. Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι στοιχεία υψηλής αντίδρασης. Η συμπεριφορά των μετάλλων των αλκαλικών γαιών είναι παρόμοια με αυτή των μετάλλων των αλκαλίων. Ωστόσο, υπάρχουν διακρίσεις αφού τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν μικρότερα ατομικά και ιοντικά μεγέθη και υψηλότερα κατιονικά φορτία. Τα οξείδια και τα υδροξείδια τους είναι λιγότερο βασικά από αυτά των αλκαλικών μετάλλων.