فلزات قلیایی زمین چیست؟

فلزات قلیایی خاکی عناصر گروه دوم جدول تناوبی هستند که با بریلیم شروع و با رادیوم ختم می شوند. همه آنها فلزات نقره ای مایل به سفید و براق هستند که نسبتاً واکنش پذیر هستند، اگرچه به اندازه فلزات قلیایی واکنش پذیر نیستند. بیشتر آنها معمولاً در طبیعت یافت می شوند، اما نه به شکل عنصری آنها. نام “زمین قلیایی” از اکسیدهای آنها، خاک های قلیایی گرفته شده است. دانشمندان اولیه این ترکیبات را “زمین” نامیدند زیرا در آتش جامد می مانند و در آب نامحلول هستند.

پیدایش طبیعی و استفاده از فلزات قلیایی زمین

بریلیم یک فلز بسیار سبک است که در مواد معدنی بریل و زمرد یافت می شود. هواپیماهای جت جنگنده، سیستم های هدایت داخلی و برخی خودروهای مسابقه ای از بریلیم یا آلیاژهای آن برای چگالی کم خود استفاده می کنند.

فلز منیزیم در جرقه‌ها وجود دارد و به اشکال مختلف نمک اپسوم (سولفات منیزیم) و شیر منیزیم (هیدروکسید منیزیم) به بازار عرضه می‌شود. همچنین در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی از جمله فتوسنتز (به عنوان جزئی از کلروفیل) و واکنش های آنزیمی در بدن انسان (به عنوان یک کوفاکتور) نقش اساسی دارد.

کلسیم برای استحکام استخوان‌های بدن ضروری است و در کلسیت و آراگونیت، مواد معدنی مهمی که در چرخه کربن زمین نقش دارند، یافت می‌شود.

استرانسیوم به آتش بازی ها رنگ قرمز می دهد. نسبت ایزوتوپ های مختلف آن در دندان ها می تواند به باستان شناسان در مورد رژیم غذایی انسان های باستانی بگوید.

سیال حفاری چاه نفت شامل سولفات باریم است و ژئوشیمیدانان می توانند از کلرید باریم برای تعیین غلظت یون های سولفات در نمونه های آب استفاده کنند.

کشف فلزات قلیایی زمین

یک شیمیدان انگلیسی به نام سر هامفری دیوی در سال 1808 منیزیم، کلسیم، باریم و استرانسیم را جدا کرد. او با استفاده از الکترولیز، ملغمه هایی از فلزات را با جیوه تشکیل داد، سپس بیشتر جیوه را تقطیر کرد.

دانشمند فرانسوی نیکولا لویی واکلین در سال 1798 بریلیم را به شکل اکسیدی کشف کرد. همکار فرانسوی او آنتوان باسی و شیمیدان آلمانی فردریش ولر فرم فلزی را مستقل از یکدیگر در سال 1828 جدا کردند.

ماری کوری و همسرش پیر، رادیوم را دیرتر در سال 1898 کشف کردند. تحقیقات آنها در مورد رادیواکتیویته رادیوم و همچنین پولونیوم فلزی پس از گذار، سهم کوری را در جایزه نوبل فیزیک 1903 به ارمغان آورد.

خواص فلزات قلیایی خاکی

در گروه دوم، همه عناصر قلیایی خاکی دارای 2 الکترون در لایه الکترونی بیرونی خود در مدار s هستند. همه آنها دارای نقطه ذوب قابل توجهی بالاتر از فلزات قلیایی هستند. آنها معمولاً نرمتر و چگالی کمتری نسبت به فلزات واسطه دارند. کلسیم سبک ترین و رادیوم متراکم ترین است.

منیزیم و کلسیم هم در پوسته زمین و هم در آب دریا بسیار فراوان هستند. بریلیم به طور قابل توجهی در پوسته نادرتر از 4 فلز غیر رادیواکتیو دیگر است.

واکنش پذیری فلز قلیایی خاکی با حرکت به سمت پایین ستون افزایش می یابد. بریلیم با آب واکنش نمی دهد، منیزیم با بخار، کلسیم به آرامی با آب سرد و استرانسیوم و باریم سریعتر واکنش نشان می دهد. باریم نسبت به سایر فلزات واکنش پذیرتر است، زیرا الکترون های مداری 2s که از دست می دهد از هسته دورتر هستند و بنابراین راحت تر حذف می شوند.

فهرست تمام فلزات قلیایی زمین

بریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیوم، باریم و رادیوم.

شیمی قلیایی زمین

این عناصر دارای ترکیب شیمیایی نسبتاً مشابهی هستند. آنها تقریباً منحصراً در حالت اکسیداسیون +2 وجود دارند. هنگامی که آنها با آب واکنش می دهند، هیدروکسید و گاز هیدروژن را تشکیل می دهند. واکنش با اسید نیتریک یا اسید هیدروکلریک کاملاً شدید است و اسید نیتریک غلیظ می تواند دی اکسید نیتروژن سمی را آزاد کند. با این حال، این فلزات اغلب به میزان قابل توجهی با اسید سولفوریک واکنش نمی دهند.

شیمی بریلیم با سایر فلزات قلیایی خاکی متفاوت است. کلرید بریلیم، BeCl₂ دارای خواص کووالانسی است و هیدروکسید بریلیم، Be(OH)₂ آمفوتریک است، به این معنی که می تواند به عنوان اسید یا باز عمل کند. نسبت به سایر فلزات راحت تر کمپلکس ها را تشکیل می دهد. می توانید در مورد شیمی جالب بریلیم بیشتر بخوانید اینجا.

جدا کردن منیزیم از کلسیم در محلول می تواند بسیار دشوار باشد. با این حال، سولفات کلسیم حلالیت بسیار کمی در آب دارد، به ویژه با افزودن سولفات سدیم اضافی، در حالی که سولفات منیزیم بسیار محلول در آب است.

نمک های فلزات قلیایی خاکی عموماً بی رنگ یا سفید هستند، اما منگنات باریم، باریم پرمنگنات، باریم دی کرومات و باریم کرومات به شدت رنگ می شوند.

حقایق جالب در مورد عناصر قلیایی زمین

1. بریلیم هم به شکل عنصری به صورت غبار و هم در ترکیبات آن بسیار سمی است. سرطان زا کلاس 1 است.
2. ترکیبات باریم محلول نیز کاملاً سمی هستند، اگرچه نه به اندازه ترکیبات بریلیم.
3. فلز منیزیم اغلب به عنوان روبان فروخته می شود. این روبان در هنگام مشتعل شدن به قدری می سوزد که نگاه مستقیم به آن می تواند مضر باشد.
4. منیزیم در بیش از 300 واکنش آنزیمی مختلف در بدن انسان نقش دارد.
5. خمیردندان هایی که برای افرادی با دندان های حساس طراحی شده اند، اغلب حاوی کلرید استرانسیم هستند.
6. نمک های باریم اغلب برای ساخت اسیدهای خالص با تثبیت آنها با اسید سولفوریک استفاده می شود. سولفات باریم رسوب می کند و تنها اسید مزدوج نمک باریم باقی می ماند.
7. همه ایزوتوپ های رادیوم رادیواکتیو هستند و بسیاری از آنها شب تاب هستند.
8. اگر دانشمندان موفق به سنتز آن شوند، عنصر 120 بخشی از این گروه خواهد بود.
9. پیش بینی نقاط ذوب و چگالی عناصر قلیایی خاکی بر اساس موقعیت آنها دشوار است.
10. ماری کوری و همسرش صدها ساعت را صرف تصفیه تن پیچ بلند کردند تا 0.1 گرم کلرید رادیوم را در سال 1902 جدا کنند. هشت سال بعد، رادیوم عنصری را جدا کرد.

بیشتر خواندن

عناصر هالوژن
یادگیری روندهای دوره ای
جدول تناوبی – نحوه خواندن آن
جدول تناوبی با نام