معادن الأرض القلوية: الخواص الكيميائية ، التفاعلات والتطبيقات
المعادن الأرضية القلوية هي تلك التي تشكل المجموعة 2 من الجدول الدوري ، ويتم الإشارة إليها في العمود الأرجواني في الصورة السفلى. من الأعلى إلى الأسفل ، هي البريليوم ، المغنيسيوم ، الكالسيوم ، السترونتيوم ، الباريوم والراديوم. لتذكر أسمائهم ، هناك طريقة ممتازة للتذكير هي نطق السيد بيكامبجارا.
كسر خطابات السيد Becamgbara ، على المرء أن "الأب" هو السترونتيوم. "Be" هو الرمز الكيميائي للبريليوم ، و "Ca" هو رمز الكالسيوم ، و "Mg" هو رمز المغنيسيوم ، و "Ba" و "Ra" يتوافقان مع المعادن الباريوم والراديوم ، والثاني هو عنصر الطبيعة المشعة.
يشير المصطلح "قلوي" إلى معادن قادرة على تكوين أكاسيد أساسية للغاية ؛ ومن ناحية أخرى ، يشير مصطلح "terre" إلى الأراضي ، وهو الاسم الممنوح بسبب قلة ذوبانه في الماء. هذه المعادن في حالتها النقية لها ألوان فضية مماثلة ، مغطاة بطبقات من أكسيد رمادي أو أسود.
كيمياء الفلزات القلوية غنية للغاية: من مشاركتها الهيكلية في العديد من المركبات غير العضوية إلى ما يسمى المركبات العضوية المعدنية ؛ هذه هي تلك التي تتفاعل عن طريق الروابط التساهمية أو بالتنسيق مع الجزيئات العضوية.
الخواص الكيميائية
جسديا ، فهي أكثر صعوبة وكثافة وأكثر مقاومة لدرجات الحرارة من المعادن القلوية (المجموعة 1). يكمن هذا الاختلاف في ذراتهم ، أو ما هو نفسه ، في بنياتهم الإلكترونية.
عند الانتماء إلى نفس المجموعة من الجدول الدوري ، فإن جميع متجانساتها تظهر خواص كيميائية تحددها على هذا النحو.
لماذا؟ لأن تكوين التكافؤ الإلكتروني هو n s 2 ، مما يعني أن لديهم إلكترونين للتفاعل مع الأنواع الكيميائية الأخرى.
شخصية أيونية
بسبب طبيعتها المعدنية ، فإنها تميل إلى فقدان الإلكترونات لتشكيل الكاتيونات ثنائية التكافؤ: Be2 + ، Mg2 + ، Ca2 + ، Sr2 + ، Ba2 + و Ra2 +.
بنفس الطريقة التي يتغير بها حجم ذراتها المحايدة أثناء نزولها من خلال المجموعة ، تزداد كميوناتها أيضًا نزولًا من Be2 + إلى Ra2 +.
نتيجة لتفاعلاتهم الإلكتروستاتيكية ، تشكل هذه المعادن الأملاح مع أكثر العناصر إلكترونيا. هذا الميل العالي لتشكيل الكاتيونات هو نوعية كيميائية أخرى من المعادن الأرضية القلوية: فهي حساسة للغاية.
تتفاعل الذرات الضخمة بسهولة أكبر من الذرات الصغيرة ؛ وهذا هو ، رع هو المعدن الأكثر تفاعلا ويكون أقل رد الفعل. هذا هو نتاج القوة الأقل جاذبية التي تمارسها النواة على الإلكترونات البعيدة بشكل متزايد ، والتي من المرجح الآن أن "تهرب" إلى ذرات أخرى.
ومع ذلك ، ليست كل المركبات ذات طبيعة أيونية. على سبيل المثال ، البريليوم صغير جدًا وله كثافة شحن عالية ، مما يستقطب السحابة الإلكترونية للذرة المجاورة ليشكل رابطة تساهمية.
ما هي النتيجة التي تجلبها؟ أن مركبات البريليوم هي في الغالب تساهمية وغير أيونية ، على عكس غيرها ، حتى لو كانت الكاتيون Be2 +.
روابط معدنية
من خلال امتلاك إلكترونين تكافؤين ، يمكنهم تكوين "بحار إلكترون" مشحونة أكثر في بلوراتهم ، والتي تدمج وتجمع ذرات المعدن بشكل أوثق على عكس الفلزات القلوية.
ومع ذلك ، فإن هذه الروابط المعدنية ليست قوية بما يكفي لمنحهم خصائص صلابة رائعة ، في الواقع لينة.
أيضا ، هذه ضعيفة مقارنة بالمعادن التي تمر بمرحلة انتقالية ، والتي تنعكس في انخفاض درجة انصهارها وغليانها.
ردود الفعل
المعادن الأرضية القلوية تفاعلية للغاية ، وهذا هو السبب في أنها لا وجود لها في الطبيعة في حالاتها النقية ، ولكن ملزمة في مختلف المركبات أو المعادن. يمكن تلخيص ردود الفعل وراء هذه التشكيلات بشكل عام لجميع أعضاء هذه المجموعة
رد فعل مع الماء
تتفاعل مع الماء (باستثناء البريليوم ، بسبب "مثابرة" لتقديم زوج من الإلكترونات) لإنتاج هيدروكسيدات التآكل وغاز الهيدروجين.
M (s) + 2H 2 O (l) => M (OH) 2 (ac) + H 2 (g)
هيدروكسيدات المغنيسيوم -Mg (OH) 2 - و berili -Be (OH) 2 - ضعيف الذوبان في الماء ؛ بالإضافة إلى ذلك ، الثانية ليست أساسية للغاية ، لأن التفاعلات التساهمية.
رد فعل مع الأكسجين
إنها تحترق عند ملامسة الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين أكاسيد أو أكاسيد مماثلة يشكل الباريوم ، وهو ثاني أكثر المعادن كثافة ، بيروكسيد (BaO 2 ) ، أكثر استقرارًا لأن نصف قطر الأيونات Ba2 + و O 2 2- متشابهان ، مما يعزز البنية البلورية.
رد الفعل هو على النحو التالي:
2M (s) + O 2 (g) => 2MO (s)
لذلك ، فإن الأكاسيد هي: BeO ، MgO ، CaO ، SrO ، BaO و RaO.
رد فعل مع الهالوجينات
هذا يتوافق مع عندما تتفاعل في وسط حامض مع الهالوجينات لتشكيل هاليدات غير عضوية. يحتوي هذا على الصيغة الكيميائية العامة MX 2 ، ومن بينها: CaF 2 ، BeCl 2 ، SrCl 2 ، BaI 2 ، RaI 2 ، CaBr 2 ، إلخ.
تطبيقات
البيريليوم عنصر فلزي
نظرًا لتفاعلها الخامل ، فإن البريليوم معدن ذو مقاومة عالية للتآكل ، ويضاف بنسب صغيرة إلى سبائك النحاس أو النيكل مع خصائص ميكانيكية وحرارية مثيرة للاهتمام لمختلف الصناعات.
من بين تلك التي تعمل مع المذيبات المتطايرة ، والتي يجب ألا تنتج الأدوات الشرر بسبب الصدمات الميكانيكية. أيضا ، تجد سبائكها تستخدم في تطوير الصواريخ والمواد للطائرات.
المغنيسيوم
على عكس البريليوم ، يعد المغنيسيوم أكثر ملاءمة للبيئة وهو جزء أساسي من النباتات. لهذا السبب لها أهمية بيولوجية عالية وفي صناعة الأدوية. على سبيل المثال ، مغنيسيوم الحليب هو علاج للحرقة ويتكون من محلول المغنيسيوم (OH) 2 .
كما أن لديها تطبيقات صناعية ، مثل لحام سبائك الألمنيوم والزنك ، أو في إنتاج الصلب والتيتانيوم.
الكلسيوم
أحد الاستخدامات الرئيسية له هو CaO ، الذي يتفاعل مع aluminosilicates وسيليكات الكالسيوم لإعطاء الأسمنت والخرسانة خصائصه المطلوبة للمباني. كما أنها مادة أساسية في إنتاج الصلب والزجاج والورق.
من ناحية أخرى ، يشارك CaCO 3 في عملية Solvay لإنتاج Na 2 CO 3 . من جانبه ، يجد CaF 2 استخدامه في تصنيع الخلايا للقياسات الطيفية.
تستخدم مركبات الكالسيوم الأخرى في تحضير الطعام أو منتجات النظافة الشخصية أو مستحضرات التجميل.
الإسترونتيوم عنصر فلزي
عند الاحتراق ، تومض السترونتيوم ضوءًا أحمر مكثفًا ، يُستخدم في الألعاب النارية ولصنع القنابل.
الباريوم
تمتص مركبات الباريوم الأشعة السينية ، بحيث يتم استخدام BaSO 4 - وهو أيضًا غير قابل للذوبان ويمنع إطلاق Ba2 + السام من قبل الجسم - لتحليل وتشخيص التغييرات في عمليات الجهاز الهضمي.
راديو
وقد استخدم الراديوم في علاج السرطان بسبب نشاطه الإشعاعي. كانت بعض أملاحها موجهة إلى الساعات الملونة ، ثم حظرت هذا التطبيق بسبب المخاطر بالنسبة لأولئك الذين حملوها.
