Metale alcalino-pământoase: proprietăți chimice, reacții și aplicații
Metalele alcalino-pământoase sunt cele care formează grupa 2 a tabelului periodic și sunt indicate în coloana purpurie a imaginii inferioare. De sus în jos, sunt beriliu, magneziu, calciu, stronțiu, bariu și radiu. Pentru a-și aminti numele, o excelentă metodă mnemonică este prin pronunția domnului Becamgbara.
Părăsind scrisorile domnului Becamgbara, trebuie să-i spui "Sr" este stronțiu. "Be" este simbolul chimic al beriliului, "Ca" este simbolul calciului, "Mg" este cel al magneziului, iar "Ba" și "Ra" corespund metalelor de bariu și radium, al doilea fiind un element al naturii radioactive.
Termenul "alcalin" se referă la metalele care sunt capabile să formeze oxizi foarte bazici; iar pe de altă parte "terre" se referă la terenuri, un nume atribuit datorită solubilității sale scăzute în apă. Aceste metale în stare pură au colorări argintii similare, acoperite cu straturi de oxid gri sau negru.
Chimia metalelor alcalino-pământoase este foarte bogată: de la participarea lor structurală în numeroși compuși anorganici la așa-numiți compuși organometalici; Acestea sunt cele care interacționează prin legături covalente sau prin coordonarea cu molecule organice.
Proprietăți chimice
Din punct de vedere fizic, ele sunt mai grele, mai dense și mai rezistente la temperaturi decât metalele alcaline (grupa 1). Această diferență constă în atomii lor, sau ceea ce este același în structurile lor electronice.
Când aparțin aceluiași grup din tabelul periodic, toți congenerii lor prezintă proprietăți chimice care le identifică ca atare.
De ce? Deoarece configurația valenței sale electronice este n s 2, ceea ce înseamnă că ei au doi electroni care interacționează cu alte specii chimice.
Caracter Ionic
Datorită naturii lor metalice, au tendința de a pierde electroni pentru a forma cationi divalenți: Be2 +, Mg2 +, Ca2 +, Sr2 +, Ba2 + și Ra2 +.
In acelasi mod in care dimensiunea atomilor neutri variaza in timp ce coboara prin grup, cationii lui ajung si mai mari, mergand de la Be2 + la Ra2 +.
Ca urmare a interacțiunilor lor electrostatice, aceste metale formează săruri cu cele mai elective elemente electronegative. Această tendință ridicată de a forma cationi este o altă calitate chimică a metalelor alcalino-pământoase: ele sunt foarte electropozitive.
Atomii voluminoși reacționează mult mai ușor decât atomii mici; adică Ra este cel mai reactiv metal și este cel mai puțin reactiv. Acesta este produsul forței de atracție inferioară exercitată de nucleu asupra electronilor din ce în ce mai îndepărtați, acum mult mai probabil să "scape" de alți atomi.
Cu toate acestea, nu toți compușii sunt de natură ionică. De exemplu, beriliul este foarte mic și are o densitate mare de încărcare, care polarizează norul electronic al atomului învecinat pentru a forma o legătură covalentă.
Ce consecință aduce asta? Că compușii beriliului sunt predominant covalenți și neionici, spre deosebire de ceilalți, chiar dacă acesta este cationul Be2 +.
Link-uri metalice
Prin faptul că au doi electroni de valență, ele pot forma "mări electronice" mai încărcate în cristalele lor, care mai mult integrează și grupă atomii de metal în contrast cu metalele alcaline.
Cu toate acestea, aceste legături metalice nu sunt suficient de puternice pentru a le conferi caracteristici de duritate deosebite, fiind de fapt moi.
De asemenea, acestea sunt slabe comparativ cu cele ale metalelor de tranziție, reflectate în punctul lor de topire și de fierbere redus.
reacții
Metalele alcalino-pământoase sunt foarte reactive, motiv pentru care ele nu există în natură în stările lor pure, ci sunt legate în diferite compuși sau minerale. Reacțiile din spatele acestor formațiuni pot fi rezumate generic pentru toți membrii acestui grup
Reacție cu apă
Ei reacționează cu apa (cu excepția beriliului, datorită "tenacității" sale de a oferi pereche de electroni) pentru a produce hidroxizi corozivi și hidrogen gazos.
M (s) + 2H20 (l) => M (OH) 2 (ac) + H2 (g)
Hidroxizii de magneziu - Mg (OH) 2 - și berili -Be (OH) 2 - sunt slab solubili în apă; În plus, al doilea nu este foarte fundamental, deoarece interacțiunile sunt covalente.
Reacția cu oxigen
Ei ard în contact cu oxigenul din aer pentru a forma oxizii sau peroxizii corespunzători. Bariul, al doilea metal cel mai voluminos, formează peroxidul (BaO2), mai stabil, deoarece razele ionice Ba2 + și O2 2- sunt similare, întărind structura cristalină.
Reacția este după cum urmează:
2M (s) + 02 (g) => 2MO (s)
Prin urmare, oxizii sunt: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO și RaO.
Reacția cu halogeni
Aceasta corespunde atunci când reacționează într-un mediu acid cu halogeni pentru a forma halogenuri anorganice. Aceasta are formula chimică generală MX 2 și dintre acestea sunt: CaF2, BeCl2, SrCl2, BaI2, RaI2, CaBr2, etc.
aplicații
beriliu
Având în vedere reactivitatea inertă, beriliul este un metal cu rezistență ridicată la coroziune și este adăugat în proporții reduse aliaților de cupru sau nichel, cu proprietăți mecanice și termice interesante pentru diferite industrii.
Printre acestea se numără și acelea care lucrează cu solvenți volatili, în care sculele nu trebuie să producă scântei din cauza șocurilor mecanice. De asemenea, aliajele sale se folosesc în dezvoltarea de rachete și materiale pentru aeronave.
magneziu
Spre deosebire de beriliu, magneziul este mai ecologic și este o parte esențială a plantelor. Din acest motiv, are importanță biologică importantă și în industria farmaceutică. De exemplu, magnezia de lapte este un remediu pentru arsurile la stomac și constă într-o soluție de Mg (OH) 2 .
De asemenea, are aplicații industriale, cum ar fi sudarea aluminiului și a aliajelor de zinc, sau în producția de oțel și titan.
calciu
Una dintre principalele sale utilizări se datorează CaO, care reacționează cu aluminosilicații și silicații de calciu pentru a da cimentului și betonului proprietățile dorite pentru clădiri. Este, de asemenea, un material fundamental în producția de oțel, sticlă și hârtie.
Pe de altă parte, CaCO 3 participă la procesul Solvay pentru a produce Na2CO3. La rândul său, CaF2 se folosește la fabricarea celulelor pentru măsurători spectrofotometrice.
Alți compuși ai calciului se folosesc la prepararea alimentelor, a produselor de igienă personală sau a produselor cosmetice.
stronțiu
Când arde, stronțiul luminează o lumină roșie intensă, care este folosită în pirotehnica și pentru a face rachete.
bariu
Compușii de bariu absorb radiațiile X, astfel încât BaSO4 - care este de asemenea insolubil și previne eliberarea toxică a Ba2 + de către organism - este folosit pentru a analiza și a diagnostica modificările proceselor digestive.
radio
Radium sa folosit în tratamentul cancerului datorită radioactivității sale. Unele dintre sărurile sale erau destinate pentru ceasuri de culoare, apoi au interzis această aplicare din cauza riscurilor pentru cei care le-au purtat.
