โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธคืออะไร? โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

ให้กับครอบครัว ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธได้แก่ แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียม D.I. Mendeleev รวมแมกนีเซียมไว้ในตระกูลนี้ ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธถูกเรียกเพราะมีไฮดรอกไซด์เหมือนกับไฮดรอกไซด์ โลหะอัลคาไลละลายได้ในน้ำ เช่น เป็นด่าง “...พวกมันถูกเรียกว่าเป็นดินเพราะในธรรมชาติพวกมันถูกพบในสถานะของสารประกอบที่ก่อตัวเป็นมวลดินที่ไม่ละลายน้ำ และพวกมันเองในรูปของออกไซด์ RO จะมีลักษณะเป็นดิน” Mendeleev อธิบายใน “ปัจจัยพื้นฐานของ เคมี."

ลักษณะทั่วไปขององค์ประกอบของกลุ่ม IIa

โลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II มีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอก ns² และเป็นองค์ประกอบ s

บริจาคเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัวได้อย่างง่ายดาย และในสารประกอบทั้งหมดมีสถานะออกซิเดชันที่ +2

สารรีดิวซ์ที่แข็งแกร่ง

กิจกรรมของโลหะและความสามารถในการรีดิวซ์เพิ่มขึ้นในชุด: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ทประกอบด้วยแคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียม ซึ่งมักมีแมกนีเซียมน้อยกว่า

เบริลเลียมมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับอลูมิเนียมมากที่สุด

คุณสมบัติทางกายภาพของสารเชิงเดี่ยว

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (เมื่อเทียบกับโลหะอัลคาไล) มีอุณหภูมิสูงกว่า และจุดเดือด ศักย์ไฟฟ้าไอออไนเซชัน ความหนาแน่นและความแข็ง

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท + Be

1. ปฏิกิริยากับน้ำ

ภายใต้สภาวะปกติ พื้นผิวของ Be และ Mg ถูกปกคลุมด้วยฟิล์มเฉื่อยออกไซด์ ดังนั้นจึงทนทานต่อน้ำ ในทางตรงกันข้าม Ca, Sr และ Ba ละลายในน้ำให้เกิดเป็นด่าง:

มก. + 2H 2 O – t° → มก.(OH) 2 + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2. ปฏิกิริยากับออกซิเจน

โลหะทั้งหมดเกิดออกไซด์ RO, แบเรียมเปอร์ออกไซด์ - BaO 2:

2มก. + โอ 2 → 2มกโอ

บา + โอ 2 → บาโอ 2

3. พวกมันก่อตัวเป็นสารประกอบไบนารี่กับอโลหะอื่น ๆ :

Be + Cl 2 → BeCl 2 (เฮไลด์)

Ba + S → BaS (ซัลไฟด์)

3Mg + N 2 → Mg 3 N 2 (ไนไตรด์)

Ca + H 2 → CaH 2 (ไฮไดรด์)

Ca + 2C → CaC 2 (คาร์ไบด์)

3Ba + 2P → Ba 3 P 2 (ฟอสไฟด์)

เบริลเลียมและแมกนีเซียมทำปฏิกิริยาค่อนข้างช้ากับอโลหะ

4. โลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั้งหมดละลายในกรด:

Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 (เจือจาง) → MgSO 4 + H 2

5. เบริลเลียมละลายในสารละลายด่างที่เป็นน้ำ:

เป็น + 2NaOH + 2H 2 O → นา 2 + H 2

6. สารประกอบระเหยของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธทำให้เปลวไฟมีสีที่มีลักษณะเฉพาะ:

สารประกอบแคลเซียมมีสีแดงอิฐ สารประกอบสตรอนเทียมมีสีแดงเลือดนก และสารประกอบแบเรียมมีสีเขียวอมเหลือง

เบริลเลียมก็เหมือนกับลิเธียมซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบ s อิเล็กตรอนตัวที่สี่ที่ปรากฏในอะตอม Be ถูกวางไว้ในวงโคจร 2s พลังงานไอออไนเซชันของเบริลเลียมสูงกว่าลิเธียมเนื่องจากมีประจุนิวเคลียร์สูงกว่า ในฐานที่แข็งแรงจะเกิดเบริลเลทไอออน BeO 2-2 ดังนั้นเบริลเลียมจึงเป็นโลหะ แต่สารประกอบของมันคือแอมโฟเทอริก เบริลเลียมถึงแม้จะเป็นโลหะ แต่ก็มีอิเล็กโทรโพซิทีฟน้อยกว่าลิเธียมอย่างมาก

พลังงานไอออไนเซชันสูงของอะตอมเบริลเลียมแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากองค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่มย่อย PA (โลหะแมกนีเซียมและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ) เคมีของมันมีความคล้ายคลึงกับอะลูมิเนียมเป็นส่วนใหญ่ (ความคล้ายคลึงกันในแนวทแยง) ดังนั้นนี่คือองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติแอมโฟเทอริกในสารประกอบซึ่งองค์ประกอบพื้นฐานยังคงมีอำนาจเหนือกว่า

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของ Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 เมื่อเปรียบเทียบกับโซเดียมมีคุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่ง: อิเล็กตรอนตัวที่สิบสองถูกวางไว้ในวงโคจร 2s โดยมี 1e - อยู่แล้ว

แมกนีเซียมและแคลเซียมไอออนเป็นองค์ประกอบที่ไม่สามารถทดแทนได้ในชีวิตของเซลล์ใดๆ ต้องกำหนดอัตราส่วนในร่างกายอย่างเคร่งครัด แมกนีเซียมไอออนเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของเอนไซม์ (เช่นคาร์บอกซิเลส) แคลเซียมในการสร้างโครงกระดูกและเมแทบอลิซึม การเพิ่มระดับแคลเซียมช่วยเพิ่มการดูดซึมอาหาร แคลเซียมกระตุ้นและควบคุมการทำงานของหัวใจ ส่วนเกินของมันจะเพิ่มกิจกรรมของหัวใจอย่างรวดเร็ว แมกนีเซียมมีบทบาทในการต่อต้านแคลเซียม การแนะนำของไอออน Mg 2+ ใต้ผิวหนังทำให้เกิดการระงับความรู้สึกโดยไม่มีการกระตุ้นเป็นระยะเวลาหนึ่ง อัมพาตของกล้ามเนื้อ เส้นประสาท และหัวใจ การเข้าไปในบาดแผลในรูปของโลหะทำให้เกิดกระบวนการเป็นหนองที่ไม่หายในระยะยาว แมกนีเซียมออกไซด์ในปอดทำให้เกิดอาการที่เรียกว่าไข้หล่อ การสัมผัสผิวหนังบ่อยครั้งด้วยสารประกอบจะทำให้เกิดโรคผิวหนังได้ เกลือแคลเซียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์คือ CaSO 4 sulfate และ CaCL 2 คลอไรด์ อันแรกใช้สำหรับเฝือกปูนปลาสเตอร์และอันที่สองใช้สำหรับการฉีดยาเข้าเส้นเลือดดำและเป็นยาภายใน ช่วยต่อสู้กับอาการบวม อักเสบ ภูมิแพ้ และบรรเทาอาการกระตุก ของระบบหัวใจและหลอดเลือด,ช่วยให้การแข็งตัวของเลือดดีขึ้น

สารประกอบแบเรียมทั้งหมด ยกเว้น BaSO 4 เป็นพิษ พวกเขาทำให้เกิดโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบโดยมีความเสียหายต่อสมองน้อย, ความเสียหายต่อกล้ามเนื้อหัวใจเรียบ, อัมพาตและในปริมาณมาก - การเปลี่ยนแปลงความเสื่อมตับ. ในขนาดเล็ก สารประกอบแบเรียมจะกระตุ้นการทำงานของไขกระดูก

เมื่อนำสารประกอบสตรอนเซียมเข้าไปในกระเพาะอาหาร จะทำให้ท้องไส้ปั่นป่วน อัมพาตและอาเจียนเกิดขึ้น อาการของรอยโรคจะคล้ายกับรอยโรคจากเกลือแบเรียม แต่เกลือสตรอนเซียมมีพิษน้อยกว่า สิ่งที่น่ากังวลเป็นพิเศษคือการปรากฏตัวในร่างกายของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของสตรอนเทียม 90 ซีเนียร์ มันถูกขับออกจากร่างกายช้ามาก และครึ่งชีวิตที่ยาวนานและการออกฤทธิ์ที่ยาวนานอาจทำให้เกิดการเจ็บป่วยจากรังสีได้

เรเดียมเป็นอันตรายต่อร่างกายเนื่องจากมีรังสีและมีครึ่งชีวิตมาก (T 1/2 = 1,617 ปี) ในขั้นต้น หลังจากการค้นพบและการผลิตเกลือเรเดียมในรูปแบบบริสุทธิ์ไม่มากก็น้อย ก็เริ่มมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่องกล้องรักษาเนื้องอก และบางชนิด โรคร้ายแรง- ปัจจุบันนี้ เมื่อมีวัสดุอื่นๆ เข้าถึงได้มากขึ้นและราคาถูกกว่า การใช้เรเดียมในทางการแพทย์จึงหยุดลงในทางปฏิบัติ ในบางกรณี ใช้ในการผลิตเรดอนและเป็นสารเติมแต่งให้กับปุ๋ยแร่

ในอะตอมแคลเซียม การเติมออร์บิทัล 4s เสร็จสมบูรณ์ เมื่อรวมกับโพแทสเซียมจะเกิดเป็นคู่ขององค์ประกอบ s ของช่วงที่สี่ แคลเซียมไฮดรอกไซด์เป็นเบสที่ค่อนข้างแรง แคลเซียมซึ่งเป็นโลหะที่มีฤทธิ์น้อยที่สุดในบรรดาโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทมีพันธะไอออนิกในสารประกอบ

ตามลักษณะของมันสตรอนเซียมมีตำแหน่งตรงกลางระหว่างแคลเซียมและแบเรียม

คุณสมบัติของแบเรียมใกล้เคียงกับคุณสมบัติของโลหะอัลคาไลมากที่สุด

เบริลเลียมและแมกนีเซียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะผสม เบริลเลียมบรอนซ์เป็นโลหะผสมยืดหยุ่นของทองแดงที่มีเบริลเลียม 0.5-3% โลหะผสมการบิน (ความหนาแน่น 1.8) มีแมกนีเซียม 85-90% (“อิเล็กตรอน”) เบริลเลียมแตกต่างจากโลหะกลุ่ม IIA อื่น ๆ - มันไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนและน้ำ แต่จะละลายในด่างเพราะมันก่อให้เกิดไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริก:

เป็น+H 2 O+2NaOH=นา 2 +H 2

แมกนีเซียมทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับไนโตรเจน:

3 มก. + ยังไม่มีข้อความ 2 = มก. 3 ไม่มี 2

ตารางแสดงความสามารถในการละลายของไฮดรอกไซด์ขององค์ประกอบกลุ่ม II

ปัญหาทางเทคนิคแบบดั้งเดิม - ความกระด้างของน้ำเกี่ยวข้องกับการมีไอออน Mg 2+ และ Ca 2+ อยู่ในนั้น จากไฮโดรคาร์บอเนตและซัลเฟตบนผนังของหม้อไอน้ำร้อนและท่อด้วย น้ำร้อนแมกนีเซียมและแคลเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมซัลเฟตตกตะกอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งรบกวนการทำงานของเครื่องกลั่นในห้องปฏิบัติการ

องค์ประกอบ S ในสิ่งมีชีวิตมีความสำคัญ ฟังก์ชั่นทางชีวภาพ- ตารางแสดงเนื้อหา

ของเหลวภายนอกเซลล์มีโซเดียมไอออนมากกว่าเซลล์ภายในถึง 5 เท่า สารละลายไอโซโทนิก (“ของเหลวทางสรีรวิทยา”) ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์ 0.9% ใช้สำหรับการฉีดล้างบาดแผลและตา ฯลฯ สารละลายไฮเปอร์โทนิก (โซเดียมคลอไรด์ 3-10%) ใช้เป็นโลชั่นในการรักษาบาดแผลที่เป็นหนอง (“ ดึง " หนอง) โพแทสเซียมไอออนในร่างกาย 98% พบภายในเซลล์ และเพียง 2% ในของเหลวนอกเซลล์ บุคคลต้องการโพแทสเซียม 2.5-5 กรัมต่อวัน แอปริคอตแห้ง 100 กรัมมีโพแทสเซียมมากถึง 2 กรัม มันฝรั่งทอด 100 กรัม มีโพแทสเซียมมากถึง 0.5 กรัม ATP และ ADP มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของเอนไซม์ในเซลล์ในรูปของแมกนีเซียมเชิงซ้อน

ในแต่ละวัน เราต้องการแมกนีเซียม 300-400 มก. มันเข้าสู่ร่างกายด้วยขนมปัง (แมกนีเซียม 90 มก. ต่อขนมปัง 100 กรัม) ธัญพืช (ข้าวโอ๊ต 100 กรัมมีแมกนีเซียมสูงถึง 115 มก.) และถั่ว (แมกนีเซียมสูงถึง 230 มก. ต่อถั่ว 100 กรัม) นอกเหนือจากการสร้างกระดูกและฟันโดยใช้ไฮดรอกซีอะพาไทต์ Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 แล้ว แคลเซียมไอออนบวกยังมีส่วนร่วมในการแข็งตัวของเลือด การส่งกระแสประสาท และการหดตัวของกล้ามเนื้อ ผู้ใหญ่ควรได้รับแคลเซียมประมาณ 1 กรัมต่อวัน ฮาร์ดชีส 100 กรัมมีแคลเซียม 750 มก. นม 100 กรัม - แคลเซียม 120 มก. ในกะหล่ำปลี 100 กรัม - มากถึง 50 มก.

อยู่ในธรรมชาติ

เปลือกโลกประกอบด้วยเบริลเลียม - 0.00053%, แมกนีเซียม - 1.95%, แคลเซียม - 3.38%, สตรอนเซียม - 0.014%, แบเรียม - 0.026%, เรเดียมเป็นองค์ประกอบเทียม

พบได้ในธรรมชาติในรูปแบบของสารประกอบเท่านั้น - ซิลิเกต, อะลูมิโนซิลิเกต, คาร์บอเนต, ฟอสเฟต, ซัลเฟต ฯลฯ

การรับ

1. เบริลเลียมได้มาจากการลดฟลูออไรด์:

BeF 2 + Mg t ˚ C → Be + MgF 2

2. แบเรียมได้มาจากการลดออกไซด์:

3BaO + 2Al เสื้อ ˚ C → 3Ba + อัล 2 O 3

3. โลหะที่เหลือได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของคลอไรด์ที่ละลาย:

เพราะ เนื่องจากโลหะของกลุ่มย่อยนี้เป็นสารรีดิวซ์ที่รุนแรง การผลิตโลหะเหล่านี้จึงทำได้โดยอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลวเท่านั้น ในกรณีของ Ca มักใช้ CaCl 2 (โดยเติม CaF 2 เพื่อลดจุดหลอมเหลว)

CaCl 2 = Ca+Cl 2

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (เมื่อเทียบกับโลหะอัลคาไล) มีอุณหภูมิสูงกว่า และอุณหภูมิ ความหนาแน่นและความแข็ง

แอปพลิเคชัน

คุณสมบัติทางเคมี

1. สารรีดิวซ์ที่มีปฏิกิริยาสูงและแรงมาก กิจกรรมของโลหะและความสามารถในการรีดิวซ์เพิ่มขึ้นในชุด: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

2. มีสถานะออกซิเดชันเป็น +2

3. ทำปฏิกิริยากับน้ำที่อุณหภูมิห้อง (ยกเว้น Be) เพื่อปล่อยไฮโดรเจน

4. ด้วยไฮโดรเจนพวกมันจะเกิดไฮไดรด์คล้ายเกลือ EH 2

5. ออกไซด์มีสูตรทั่วไปคือ EO แนวโน้มที่จะเกิดเปอร์ออกไซด์นั้นเด่นชัดน้อยกว่าโลหะอัลคาไล

ปฏิกิริยากับน้ำ

ภายใต้สภาวะปกติ พื้นผิวของ Be และ Mg ถูกปกคลุมด้วยฟิล์มเฉื่อยออกไซด์ จึงมีความเสถียรต่อน้ำ แต่เมื่อใช้น้ำร้อน แมกนีเซียมจะเกิดเป็น Mg(OH) 2 ที่เป็นฐาน

ในทางตรงกันข้าม Ca, Sr และ Ba ละลายในน้ำเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นเบสแก่:

เป็น + H 2 O → BeO+ H 2

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

ปฏิกิริยากับออกซิเจน

โลหะทั้งหมดเกิดเป็นออกไซด์ RO, แบเรียมเกิดเป็นเปอร์ออกไซด์ - BaO 2:

2มก. + โอ 2 → 2มกโอ

บา + โอ 2 → บาโอ 2

3. สารประกอบไบนารี่เกิดขึ้นจากอโลหะอื่น ๆ :

Be + Cl 2 → BeCl 2 (เฮไลด์)

Ba + S → BaS (ซัลไฟด์)

3Mg + N 2 → Mg 3 N 2 (ไนไตรด์)

Ca + H 2 → CaH 2 (ไฮไดรด์)

Ca + 2C → CaC 2 (คาร์ไบด์)

3Ba + 2P → Ba 3 P 2 (ฟอสไฟด์)

เบริลเลียมและแมกนีเซียมทำปฏิกิริยาค่อนข้างช้ากับอโลหะ

4. โลหะทุกชนิดละลายในกรด:

Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 (เจือจาง) → MgSO 4 + H 2

เบริลเลียมยังละลายในสารละลายด่างที่เป็นน้ำ:

เป็น + 2NaOH + 2H 2 O → นา 2 + H 2

5. ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแคตไอออนของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท - สีของเปลวไฟในสีต่อไปนี้:

Ca 2+ - ส้มเข้ม

Sr 2+ - สีแดงเข้ม

Ba 2+ - สีเขียวอ่อน

โดยปกติแล้ว ไอออนบวก Ba 2+ จะถูกค้นพบโดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนกับกรดซัลฟิวริกหรือเกลือของมัน:

BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl

บา 2+ + SO 4 2- → บา SO 4 ↓

แบเรียมซัลเฟตเป็นตะกอนสีขาว ไม่ละลายในกรดแร่

ออกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

ใบเสร็จ

1) การเกิดออกซิเดชันของโลหะ (ยกเว้น Ba ซึ่งเกิดเป็นเปอร์ออกไซด์)

2) การสลายตัวด้วยความร้อนไนเตรตหรือคาร์บอเนต

CaCO 3 t ˚ C → CaO + CO 2

2Mg(NO 3) 2 t˚C → 2MgO + 4NO 2 + O 2

คุณสมบัติทางเคมี

ออกไซด์พื้นฐานทั่วไป ทำปฏิกิริยากับน้ำ (ยกเว้น BeO และ MgO) กรดออกไซด์ และกรด

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

3CaO + P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2

BeO + 2HNO 3 → เป็น(NO 3) 2 + H 2 O

BeO คือแอมโฟเทอริกออกไซด์ ละลายได้ในด่าง:

BeO + 2NaOH + H 2 O → นา 2

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธไฮดรอกไซด์ R(OH) 2

ใบเสร็จ

ปฏิกิริยาของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทหรือออกไซด์ของโลหะกับน้ำ:

บา + 2H 2 O → บา(OH) 2 + H 2

CaO (ปูนขาว) + H 2 O → Ca(OH) 2 (ปูนขาว)

คุณสมบัติทางเคมี

ไฮดรอกไซด์ R(OH) 2 เป็นสารผลึกสีขาว ละลายได้ในน้ำน้อยกว่าไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไล ( ความสามารถในการละลายของไฮดรอกไซด์ลดลงเมื่อเลขอะตอมลดลง เป็น(OH) 2 – ไม่ละลายในน้ำ ละลายได้ในด่าง- ความเป็นพื้นฐานของ R(OH) 2 เพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น:

เป็น(OH) 2 – แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์

Mg(OH) 2 – ฐานอ่อน

Ca(OH) 2 - อัลคาไล

ไฮดรอกไซด์ที่เหลือเป็นเบสแก่ (ด่าง)

1) ปฏิกิริยากับกรดออกไซด์:

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O! ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อคาร์บอนไดออกไซด์

บา(OH) 2 + SO 2 → BaSO 3 ↓ + H 2 O

2) ปฏิกิริยากับกรด:

บา(OH) 2 + 2HNO 3 → บา(NO 3) 2 + 2H 2 O

3) แลกเปลี่ยนปฏิกิริยากับเกลือ:

บา(OH) 2 + K 2 SO 4 → BaSO 4 ↓+ 2KOH

4) ปฏิกิริยาของเบริลเลียมไฮดรอกไซด์กับด่าง:

เป็น(OH) 2 + 2NaOH → นา 2

ความกระด้างของน้ำ

น้ำธรรมชาติที่มีไอออน Ca 2+ และ Mg 2+ เรียกว่าน้ำกระด้าง น้ำกระด้างก่อตัวเป็นตะกรันเมื่อต้มและไม่สามารถต้มได้ ผลิตภัณฑ์อาหาร- ผงซักฟอกไม่เกิดฟอง

ความแข็งคาร์บอเนต (ชั่วคราว)เกิดจากการมีแคลเซียมและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนตอยู่ในน้ำ ความแข็งแบบไม่คาร์บอเนต (คงที่) – คลอไรด์และซัลเฟต

ความกระด้างของน้ำทั้งหมดถือเป็นผลรวมของคาร์บอเนตและไม่ใช่คาร์บอเนต

การขจัดความแข็งน้ำดำเนินการโดยการตกตะกอนของ Ca 2+ และ Mg 2+ ไอออนจากสารละลาย

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธเป็นองค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่มที่สองของตารางธาตุ ซึ่งรวมถึงสารต่างๆ เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม แบเรียม เบริลเลียม สตรอนเซียม และเรเดียม ชื่อของกลุ่มนี้บ่งบอกว่าพวกมันให้ปฏิกิริยาอัลคาไลน์ในน้ำ

โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธหรือเกลือของพวกมันนั้นแพร่หลายในธรรมชาติ พวกมันแสดงด้วยแร่ธาตุ ข้อยกเว้นคือเรเดียมซึ่งถือเป็นธาตุที่ค่อนข้างหายาก

โลหะที่กล่าวมาทั้งหมดมีคุณสมบัติเหมือนกันซึ่งทำให้สามารถรวมเข้าเป็นกลุ่มเดียวได้

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธและพวกมัน คุณสมบัติทางกายภาพ

องค์ประกอบเหล่านี้เกือบทั้งหมดเป็นของแข็งสีเทา (อย่างน้อยภายใต้สภาวะปกติ และคุณสมบัติทางกายภาพจะแตกต่างกันเล็กน้อย - แม้ว่าสารเหล่านี้จะค่อนข้างคงอยู่ แต่ก็ได้รับผลกระทบได้ง่าย

เป็นที่น่าสนใจว่าด้วยหมายเลขซีเรียลในตารางตัวบ่งชี้ของโลหะเมื่อความหนาแน่นก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในกลุ่มนี้ แคลเซียมมีตัวบ่งชี้ต่ำสุด ในขณะที่เรเดียมมีความหนาแน่นใกล้เคียงกับเหล็ก

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ: คุณสมบัติทางเคมี

ประการแรกเป็นที่น่าสังเกตว่ากิจกรรมทางเคมีเพิ่มขึ้นตามหมายเลขลำดับของตารางธาตุ ตัวอย่างเช่น เบริลเลียมเป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างเสถียร มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและฮาโลเจนเฉพาะเมื่อมีความร้อนสูงเท่านั้น เช่นเดียวกับแมกนีเซียม แต่แคลเซียมสามารถออกซิไดซ์ได้ช้าๆ แม้ที่อุณหภูมิห้อง ตัวแทนอีกสามคนที่เหลือของกลุ่ม (เรเดียม แบเรียม และสตรอนเซียม) ทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับออกซิเจนในบรรยากาศที่อุณหภูมิห้อง นั่นคือสาเหตุที่องค์ประกอบเหล่านี้ถูกจัดเก็บโดยเคลือบด้วยชั้นน้ำมันก๊าด

กิจกรรมของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นตามรูปแบบเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เบริลเลียมไฮดรอกไซด์ไม่ละลายในน้ำและถือเป็นสารแอมโฟเทอริก แต่ถือว่าเป็นด่างที่ค่อนข้างแรง

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธและพวกมัน คำอธิบายสั้น ๆ ของ

เบริลเลียมเป็นโลหะสีเทาอ่อนที่ทนทานและมีพิษสูง ธาตุนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2341 โดยนักเคมี วอเกอลิน ในธรรมชาติมีแร่ธาตุเบริลเลียมหลายชนิด ซึ่งแร่ที่มีชื่อเสียงที่สุด ได้แก่ เบริล ฟีนาไซต์ ดานาไลท์ และไครโซเบริล อย่างไรก็ตาม ไอโซโทปเบริลเลียมบางชนิดมีกัมมันตภาพรังสีสูง

ที่น่าสนใจคือเบริลบางรูปแบบเป็นอัญมณีที่มีคุณค่า ซึ่งรวมถึงมรกต อะความารีน และเฮลิโอดอร์

เบริลเลียมใช้ทำโลหะผสมบางชนิดองค์ประกอบนี้ใช้ในการกลั่นกรองนิวตรอน

แคลเซียมเป็นหนึ่งในโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่มีชื่อเสียงที่สุด ในรูปแบบบริสุทธิ์จะเป็นสารสีขาวนวลและมีสีเงิน แคลเซียมบริสุทธิ์ถูกแยกออกครั้งแรกในปี พ.ศ. 2351 ในธรรมชาติธาตุนี้มีอยู่ในรูปของแร่ธาตุ เช่น หินอ่อน หินปูน และยิปซั่ม แคลเซียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน เทคโนโลยีที่ทันสมัย- ใช้เป็นแหล่งเชื้อเพลิงเคมีและเป็นวัสดุทนไฟ ไม่มีความลับใดที่สารประกอบแคลเซียมจะใช้ในการผลิตวัสดุก่อสร้างและ ยา.

องค์ประกอบนี้ยังพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เขารับผิดชอบงานเป็นหลัก ระบบกล้ามเนื้อและกระดูก.

แมกนีเซียมเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบาและค่อนข้างอ่อนตัวได้โดยมีสีเทาเป็นลักษณะเฉพาะ มันถูกแยกออกมาในรูปแบบบริสุทธิ์ในปี 1808 แต่เกลือของมันกลายเป็นที่รู้จักก่อนหน้านี้มาก แมกนีเซียมพบได้ในแร่ธาตุต่างๆ เช่น แมกนีไซต์ โดโลไมต์ คาร์นัลไลท์ และคีเซไรต์ อย่างไรก็ตามเกลือแมกนีเซียมให้สารประกอบของสารนี้จำนวนมากซึ่งสามารถพบได้ในน้ำทะเล

กลุ่ม IIA ประกอบด้วยโลหะเท่านั้น ได้แก่ Be (เบริลเลียม), Mg (แมกนีเซียม), Ca (แคลเซียม), Sr (สตรอนเซียม), Ba (แบเรียม) และ Ra (เรเดียม) คุณสมบัติทางเคมีของเบริลเลียมตัวแทนคนแรกของกลุ่มนี้แตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบอื่น ๆ ของกลุ่มนี้ คุณสมบัติทางเคมีของมันมีความคล้ายคลึงกับอะลูมิเนียมมากกว่าโลหะกลุ่ม IIA อื่นๆ ในหลาย ๆ ด้าน (เรียกว่า "ความคล้ายคลึงกันในแนวทแยง") แมกนีเซียมมีคุณสมบัติทางเคมีแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจาก Ca, Sr, Ba และ Ra แต่ก็ยังมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายกันมากกว่าเบริลเลียม เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียม มีความคล้ายคลึงกันอย่างมีนัยสำคัญ จึงถูกรวมเข้าเป็นตระกูลเดียวกันที่เรียกว่า ดินอัลคาไลน์ โลหะ.

องค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่ม IIA เป็นของ ส- องค์ประกอบเช่น มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ครบ ส-ระดับย่อย ดังนั้นการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกทั้งหมด องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มนี้มีรูปแบบ ns 2 , ที่ไหน n– จำนวนช่วงเวลาที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่

เนื่องจากลักษณะเฉพาะของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะกลุ่ม IIA องค์ประกอบเหล่านี้นอกเหนือจากศูนย์แล้ว สามารถมีสถานะออกซิเดชันเดียวเท่านั้นเท่ากับ +2 สารเชิงเดี่ยวที่เกิดจากองค์ประกอบของกลุ่ม IIA โดยมีส่วนร่วมในข้อใดข้อหนึ่ง ปฏิกริยาเคมีสามารถออกซิไดซ์ได้เท่านั้นนั่นคือ บริจาคอิเล็กตรอน:

ฉัน 0 – 2e — → ฉัน +2

แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียม มีปฏิกิริยาทางเคมีที่สูงมาก สารธรรมดาที่เกิดขึ้นจากพวกมันนั้นมีสารรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งมาก แมกนีเซียมยังเป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งอีกด้วย กิจกรรมการลดของโลหะเป็นไปตามกฎหมายทั่วไปของกฎหมายเป็นระยะของ D.I. Mendeleev และเพิ่มขึ้นตามกลุ่มย่อย

ปฏิกิริยากับสารธรรมดา

ด้วยออกซิเจน

หากไม่มีความร้อน เบริลเลียมและแมกนีเซียมจะไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในบรรยากาศหรือออกซิเจนบริสุทธิ์ เนื่องจากถูกปกคลุมด้วยฟิล์มป้องกันบาง ๆ ซึ่งประกอบด้วย BeO และ MgO ออกไซด์ ตามลำดับ การจัดเก็บไม่จำเป็นต้องมีวิธีการพิเศษในการป้องกันอากาศและความชื้นซึ่งแตกต่างจากโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธซึ่งถูกเก็บไว้ภายใต้ชั้นของของเหลวเฉื่อยกับพวกมันซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นน้ำมันก๊าด

Be, Mg, Ca, Sr เมื่อเผาในออกซิเจนจะเกิดออกไซด์ขององค์ประกอบ MeO และ Ba - ส่วนผสมของแบเรียมออกไซด์ (BaO) และแบเรียมเปอร์ออกไซด์ (BaO 2):

2มก. + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2บา + โอ 2 = 2บาโอ

บา + โอ 2 = เบ้า2

ควรสังเกตว่าในระหว่างการเผาไหม้ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทและแมกนีเซียมในอากาศปฏิกิริยาข้างเคียงของโลหะเหล่านี้กับไนโตรเจนในอากาศก็เกิดขึ้นเช่นกันซึ่งเป็นผลมาจากการที่นอกเหนือไปจากสารประกอบของโลหะที่มีออกซิเจนแล้วไนไตรด์ก็เกิดขึ้นเช่นกัน สูตรทั่วไปมี 3 เอ็น 2 .

ด้วยฮาโลเจน

เบริลเลียมทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น และโลหะกลุ่ม IIA ที่เหลือ - อยู่ที่อุณหภูมิห้องแล้ว:

มก. + ฉัน 2 = มก.ไอ 2 – แมกนีเซียมไอโอไดด์

Ca + Br 2 = CaBr 2 – แคลเซียมโบรไมด์

บา + Cl 2 = BaCl 2 – แบเรียมคลอไรด์

กับอโลหะของกลุ่ม IV-VI

โลหะทั้งหมดของกลุ่ม IIA จะทำปฏิกิริยาเมื่อถูกให้ความร้อนกับอโลหะทั้งหมดของกลุ่ม IV-VI แต่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโลหะในกลุ่มตลอดจนกิจกรรมของอโลหะนั้น จำเป็นต้องมีระดับการให้ความร้อนที่แตกต่างกัน เนื่องจากเบริลเลียมเป็นโลหะเฉื่อยทางเคมีมากที่สุดในบรรดาโลหะกลุ่ม IIA ทั้งหมด เมื่อทำปฏิกิริยากับอโลหะ จึงจำเป็นต้องมีการใช้งานที่สำคัญ โออุณหภูมิที่สูงขึ้น

ควรสังเกตว่าปฏิกิริยาของโลหะกับคาร์บอนสามารถก่อให้เกิดคาร์ไบด์ที่มีลักษณะต่างกันได้ มีคาร์ไบด์ที่เป็นของเมทาไนด์และถือเป็นอนุพันธ์ของมีเทนตามอัตภาพ ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนทั้งหมดจะถูกแทนที่ด้วยโลหะ พวกมันมีคาร์บอนอยู่ในสถานะออกซิเดชัน -4 เช่นเดียวกับมีเทน และเมื่อพวกมันถูกไฮโดรไลซ์หรือทำปฏิกิริยากับกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ หนึ่งในผลิตภัณฑ์ก็คือมีเทน นอกจากนี้ยังมีคาร์ไบด์อีกประเภทหนึ่ง - อะเซทิลีนไนด์ซึ่งมี C 2 2- ไอออนซึ่งแท้จริงแล้วเป็นเพียงชิ้นส่วนของโมเลกุลอะเซทิลีน คาร์ไบด์ เช่น อะเซทิลีน เมื่อไฮโดรไลซิสหรือทำปฏิกิริยากับกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ จะเกิดอะเซทิลีนเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา ประเภทของคาร์ไบด์ - มีทาไนด์หรืออะเซทิเลไนด์ - ที่ได้รับเมื่อโลหะชนิดใดชนิดหนึ่งทำปฏิกิริยากับคาร์บอนขึ้นอยู่กับขนาดของไอออนบวกของโลหะ ไอออนของโลหะที่มีรัศมีเล็กมักก่อตัวเป็นเมตาไนด์ และไอออนที่มีขนาดใหญ่กว่าจะเกิดเป็นอะเซทิเลไนด์ ในกรณีของโลหะกลุ่มที่สองจะได้เมทาไนด์จากปฏิกิริยาของเบริลเลียมกับคาร์บอน:

โลหะที่เหลือของกลุ่ม II A ก่อตัวเป็นอะเซทิลีนไนด์กับคาร์บอน:

ด้วยซิลิคอนโลหะกลุ่ม IIA จะก่อตัวเป็นซิลิไซด์ - สารประกอบประเภท Me 2 Si โดยมีไนโตรเจน - ไนไตรด์ (Me 3 N 2) โดยมีฟอสฟอรัส - ฟอสไฟด์ (Me 3 P 2):

ด้วยไฮโดรเจน

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั้งหมดทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเมื่อถูกความร้อน เพื่อให้แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน การให้ความร้อนเพียงอย่างเดียว เช่น ในกรณีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธนั้นไม่เพียงพอ นอกจากอุณหภูมิสูงแล้ว ยังต้องใช้ความร้อนด้วย ความดันโลหิตสูงไฮโดรเจน เบริลเลียมไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนในทุกสภาวะ

ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน

ด้วยน้ำ

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั้งหมดทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขันจนเกิดเป็นด่าง (ไฮดรอกไซด์ของโลหะที่ละลายน้ำได้) และไฮโดรเจน แมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำเมื่อต้มเท่านั้น เนื่องจากเมื่อถูกความร้อน ฟิล์มป้องกันออกไซด์ MgO จะละลายในน้ำ ในกรณีของเบริลเลียม ฟิล์มป้องกันออกไซด์มีความทนทานสูง: น้ำจะไม่ทำปฏิกิริยากับเบริลเลียมทั้งเมื่อเดือดหรือที่อุณหภูมิร้อนจัด:

ด้วยกรดที่ไม่ออกซิไดซ์

โลหะทั้งหมดของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ทำปฏิกิริยากับกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ เนื่องจากพวกมันอยู่ในลำดับกิจกรรมทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ในกรณีนี้จะเกิดเกลือของกรดและไฮโดรเจนที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างของปฏิกิริยา:

Be + H 2 SO 4 (เจือจาง) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

ด้วยกรดออกซิไดซ์

− กรดไนตริกเจือจาง

ด้วยการเจือจาง กรดไนตริกโลหะหมู่ IIA ทั้งหมดทำปฏิกิริยา ในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์รีดิวซ์แทนที่จะเป็นไฮโดรเจน (เช่นในกรณีของกรดที่ไม่ออกซิไดซ์) คือไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนออกไซด์ (I) (N 2 O) และในกรณีของกรดไนตริกเจือจางสูง แอมโมเนียม ไนเตรต (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( ราซบ .) = 4Ca(หมายเลข 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4มก. + 10HNO3 (เบลอมาก)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

- กรดไนตริกเข้มข้น

กรดไนตริกเข้มข้นที่อุณหภูมิปกติ (หรือต่ำ) จะทำให้เบริลเลียมผ่านไปได้ เช่น ไม่ทำปฏิกิริยากับมัน เมื่อเดือดจะเกิดปฏิกิริยาได้และดำเนินไปตามสมการเป็นหลัก:

โลหะแมกนีเซียมและอัลคาไลน์เอิร์ธทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเข้มข้นเพื่อสร้างสเปกตรัมกว้าง ผลิตภัณฑ์ต่างๆการกู้คืนไนโตรเจน

− กรดซัลฟิวริกเข้มข้น

เบริลเลียมถูกทำให้ขุ่นด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเช่น ไม่ทำปฏิกิริยากับมันภายใต้สภาวะปกติ แต่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่จุดเดือดและนำไปสู่การก่อตัวของเบริลเลียมซัลเฟต, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำ:

เป็น + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

แบเรียมยังถูกทำให้ขุ่นด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเนื่องจากการก่อตัวของแบเรียมซัลเฟตที่ไม่ละลายน้ำ แต่จะทำปฏิกิริยากับมันเมื่อถูกความร้อน แบเรียมซัลเฟตจะละลายเมื่อถูกความร้อนในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเนื่องจากการเปลี่ยนเป็นแบเรียมไฮโดรเจนซัลเฟต

โลหะที่เหลือของกลุ่ม IIA หลักทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นภายใต้สภาวะใด ๆ รวมถึงในความเย็นด้วย การลดลงของซัลเฟอร์สามารถเกิดขึ้นได้ถึง SO 2, H 2 S และ S ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของโลหะ อุณหภูมิของปฏิกิริยา และความเข้มข้นของกรด:

มก. + H2SO4 ( คอน .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3มก. + 4H 2 SO 4 ( คอน .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4 ( คอน .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O

ด้วยด่าง

โลหะแมกนีเซียมและอัลคาไลน์เอิร์ธไม่มีปฏิกิริยากับอัลคาไล และเบริลเลียมทำปฏิกิริยาได้ง่ายทั้งกับสารละลายอัลคาไลและอัลคาไลปราศจากน้ำในระหว่างการหลอม ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อทำปฏิกิริยาในสารละลายในน้ำ น้ำก็มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเช่นกัน และผลิตภัณฑ์ดังกล่าวได้แก่ เตตระไฮดรอกซีโซเบริเลตของโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ทและก๊าซไฮโดรเจน:

เป็น + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - โพแทสเซียม tetrahydroxobyllate

เมื่อทำปฏิกิริยากับอัลคาไลที่เป็นของแข็งในระหว่างการฟิวชั่นจะเกิดเบริลเลตของโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ทและไฮโดรเจน

เป็น + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - โพแทสเซียมเบริลเลท

ด้วยออกไซด์

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธรวมทั้งแมกนีเซียมสามารถลดได้น้อยลง โลหะที่ใช้งานอยู่และอโลหะบางชนิดจากออกไซด์เมื่อถูกความร้อน เช่น

วิธีการลดโลหะจากออกไซด์ด้วยแมกนีเซียมเรียกว่าแมกนีเซียม

• 1 คุณสมบัติทางกายภาพ
• 2 คุณสมบัติทางเคมี
  • 2.1 สารเชิงเดี่ยว
  • 2.2 ออกไซด์
  • 2.3 ไฮดรอกไซด์
• 3 อยู่ในธรรมชาติ
• 4 บทบาททางชีวภาพ
• 5 หมายเหตุ

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ทประกอบด้วยแคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียม และแมกนีเซียมที่น้อยกว่าปกติ องค์ประกอบแรกของกลุ่มย่อยนี้คือเบริลเลียมในคุณสมบัติส่วนใหญ่นั้นมีความใกล้ชิดกับอลูมิเนียมมากกว่าอะนาลอกที่สูงกว่าของกลุ่มที่มันอยู่ องค์ประกอบที่สองในกลุ่มนี้ ซึ่งก็คือแมกนีเซียม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทในด้านคุณสมบัติทางเคมีหลายประการ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธทั้งหมดเป็นสารสีเทาซึ่งมีของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ต่างจากโลหะอัลคาไลตรงที่มีความแข็งกว่ามากและโดยทั่วไปไม่สามารถตัดด้วยมีดได้ (ยกเว้นสตรอนเซียม ความหนาแน่นของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทที่เพิ่มขึ้นสังเกตได้จากแคลเซียมเท่านั้น ส่วนส่วนที่หนักที่สุดคือเรเดียม ซึ่งมีความหนาแน่นเทียบเท่ากับเจอร์เมเนียม (ρ = 5.5 ก./ซม.3)

ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี

คุณสมบัติทางเคมี

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอก ns² และเป็นองค์ประกอบ s ร่วมกับโลหะอัลคาไล เมื่อมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัว โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธจะยอมแพ้ได้ง่าย และในสารประกอบทั้งหมด พวกมันจะมีสถานะออกซิเดชันที่ +2 (น้อยมาก +1)

กิจกรรมทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธจะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น เบริลเลียมในรูปแบบกะทัดรัดไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหรือฮาโลเจนแม้ที่อุณหภูมิความร้อนแดง (สูงถึง 600 °C หากต้องการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและชาโคเจนอื่น ๆ จำเป็นต้องมีมากกว่านี้ในการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและแชลโคเจนอื่น ๆ ความร้อนฟลูออรีนเป็นข้อยกเว้น) แมกนีเซียมได้รับการปกป้องด้วยฟิล์มออกไซด์ที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิที่สูงกว่า (สูงถึง 650 °C) และไม่ออกซิไดซ์เพิ่มเติม แคลเซียมออกซิไดซ์อย่างช้าๆ และลึกที่อุณหภูมิห้อง (เมื่อมีไอน้ำ) และเผาไหม้ด้วยความร้อนเล็กน้อยในออกซิเจน แต่จะคงตัวในอากาศแห้งที่อุณหภูมิห้อง สตรอนเชียม แบเรียม และเรเดียมจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศ โดยมีส่วนผสมของออกไซด์และไนไตรด์ ดังนั้นพวกมันจึงถูกเก็บไว้ภายใต้ชั้นของน้ำมันก๊าด เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลและแคลเซียม

นอกจากนี้ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธไม่เหมือนกับโลหะอัลคาไลตรงที่ไม่ก่อให้เกิดซูเปอร์ออกไซด์และโอโซไนด์

ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีแนวโน้มที่จะเพิ่มคุณสมบัติพื้นฐานเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น

สารธรรมดา

เบริลเลียมทำปฏิกิริยากับสารละลายกรดอ่อนและเข้มข้นเพื่อสร้างเกลือ:

อย่างไรก็ตามกรดไนตริกเข้มข้นที่เย็นจัดจะถูกทำลายลง

ปฏิกิริยาของเบริลเลียมกับ สารละลายที่เป็นน้ำอัลคาไลจะมาพร้อมกับการปล่อยไฮโดรเจนและการก่อตัวของไฮดรอกโซเบอริลเลต:

เมื่อทำปฏิกิริยากับการหลอมของอัลคาไลที่อุณหภูมิ 400-500 °C จะเกิดไดออกโซเบอริเลต:

แมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียมทำปฏิกิริยากับน้ำให้เกิดเป็นด่าง (ยกเว้นแมกนีเซียมซึ่งทำปฏิกิริยากับน้ำเฉพาะเมื่อเติมผงแมกนีเซียมร้อนลงในน้ำ):

นอกจากนี้ แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียมยังทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ไนโตรเจน โบรอน คาร์บอน และอโลหะอื่นๆ เพื่อสร้างสารประกอบไบนารี่ที่สอดคล้องกัน:

ออกไซด์

เบริลเลียมออกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ ละลายในกรดแร่เข้มข้นและด่างเพื่อสร้างเกลือ:

แต่กรดและเบสแก่น้อยกว่า ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นอีกต่อไป

แมกนีเซียมออกไซด์ไม่ทำปฏิกิริยากับเบสเจือจางและเข้มข้น แต่ทำปฏิกิริยากับกรดและน้ำได้ง่าย:

ออกไซด์ของแคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียมเป็นออกไซด์พื้นฐานที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ สารละลายกรดแก่และอ่อน รวมถึงแอมโฟเทอริกออกไซด์และไฮดรอกไซด์:

ไฮดรอกไซด์

เบริลเลียมไฮดรอกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกเมื่อทำปฏิกิริยากับเบสแก่จะเกิดเบริลเลทและกับกรด - เกลือเบริลเลียมของกรด:

แมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียมไฮดรอกไซด์เป็นเบส ความแข็งแรงเพิ่มขึ้นจากอ่อนไปแรงมาก เป็นสารกัดกร่อนที่แข็งแกร่งที่สุด ซึ่งเกินโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในกิจกรรม ละลายได้ดีในน้ำ (ยกเว้นแมกนีเซียมและแคลเซียมไฮดรอกไซด์) มีลักษณะเฉพาะคือทำปฏิกิริยากับกรดและกรดออกไซด์ และกับแอมโฟเทอริกออกไซด์และไฮดรอกไซด์:

อยู่ในธรรมชาติ

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั้งหมดพบได้ในธรรมชาติ (ในปริมาณที่ต่างกัน) เนื่องจากมีฤทธิ์ทางเคมีสูง จึงไม่พบทั้งหมดในรัฐอิสระ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ทที่พบมากที่สุดคือแคลเซียม ซึ่งมีปริมาณ 3.38% (โดยน้ำหนักของเปลือกโลก) ด้อยกว่าแมกนีเซียมเล็กน้อยซึ่งมีปริมาณ 2.35% (ของมวลเปลือกโลก) แบเรียมและสตรอนเซียมก็พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ โดยคิดเป็น 0.05 และ 0.034% ของมวลเปลือกโลก ตามลำดับ เบริลเลียมเป็นธาตุหายาก ซึ่งมีปริมาณ 6·10−4% ของมวลเปลือกโลก สำหรับเรเดียมซึ่งมีกัมมันตภาพรังสีนั้น เป็นโลหะที่หายากที่สุดในบรรดาโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ แต่จะพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในแร่ยูเรเนียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถแยกได้จากที่นั่นทางเคมี มีปริมาณอยู่ที่ 1·10−10% (ของมวลเปลือกโลก)

บทบาททางชีวภาพ

แมกนีเซียมพบในเนื้อเยื่อของสัตว์และพืช (คลอโรฟิลล์) เป็นปัจจัยร่วมในปฏิกิริยาของเอนไซม์หลายชนิด มีความจำเป็นในการสังเคราะห์ ATP เกี่ยวข้องกับการส่งกระแสประสาทและมีการใช้อย่างแข็งขันในทางการแพทย์ (bischophytotherapy ฯลฯ ). แคลเซียมเป็นสารอาหารหลักในร่างกายของพืช สัตว์ และมนุษย์ ในร่างกายมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ส่วนใหญ่พบในโครงกระดูกและฟัน กระดูกมีแคลเซียมอยู่ในรูปของไฮดรอกซีอะพาไทต์ จาก รูปแบบต่างๆแคลเซียมคาร์บอเนต (มะนาว) ถือเป็น "โครงกระดูก" ของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ (ฟองน้ำ ติ่งปะการัง หอย ฯลฯ) แคลเซียมไอออนเกี่ยวข้องกับกระบวนการแข็งตัวของเลือด และยังทำหน้าที่เป็นตัวส่งสารลำดับที่ 2 ภายในเซลล์ และควบคุมกระบวนการต่างๆ ภายในเซลล์ เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อ ภาวะ exocytosis รวมถึงการหลั่งฮอร์โมนและสารสื่อประสาท สตรอนเซียมสามารถทดแทนแคลเซียมในเนื้อเยื่อธรรมชาติได้ เนื่องจากมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน ในร่างกายมนุษย์ มวลของสตรอนเซียมมีค่าประมาณ 1% ของมวลแคลเซียม

ในขณะนี้ ยังไม่มีใครรู้เกี่ยวกับบทบาททางชีววิทยาของเบริลเลียม แบเรียม และเรเดียม สารประกอบแบเรียมและเบริลเลียมทั้งหมดเป็นพิษ เรเดียมเป็นพิษร้ายแรงต่อรังสี ในร่างกายจะมีพฤติกรรมเหมือนแคลเซียม - ประมาณ 80% ของเรเดียมที่เข้าสู่ร่างกายจะสะสมอยู่ เนื้อเยื่อกระดูก- เรเดียมที่มีความเข้มข้นสูงทำให้เกิดโรคกระดูกพรุน กระดูกหักได้เอง และ เนื้องอกร้ายกระดูกและเนื้อเยื่อเม็ดเลือด เรดอนซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีที่เป็นก๊าซของเรเดียมก็ก่อให้เกิดอันตรายเช่นกัน

หมายเหตุ

1. ตามการจำแนกประเภทของ IUPAC ใหม่ ตามการจำแนกประเภทที่ล้าสมัย พวกมันอยู่ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ของตารางธาตุ
2. ศัพท์เฉพาะของเคมีอนินทรีย์ ข้อแนะนำของ IUPAC 2005. - International Union of Pure and Applied Chemistry, 2005. - หน้า 51.
3. กลุ่มที่ 2 - โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ, Royal Society of Chemistry
4. กองทุนทองคำ. สารานุกรมโรงเรียน- เคมี. อ.: อีสตาร์ด, 2546.

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ, โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ และ เคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ, โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ