מתכות אדמה אלקליות: תכונות, תגובות, יישומים - כִּימִיָה - 2025

מתכות אדמת אלקליין הן אלה שמרכיבים קבוצה 2 של הטבלה המחזורית, ומיוצג בעמודה הסגולה שניתן לראות בתמונה הבאה. מלמעלה למטה הם בריליום, מגנזיום, סידן, סטרונציום, בריום ורדיום. שיטה ממנומונית מצוינת לזכור את שמם היא באמצעות ההגייה של מר בקמגברה.

פירוק המכתבים של מר בקמגברה, יש לך ש"הו"ר "הוא סטרונציום. "היה" הוא הסמל הכימי של הבריליום, "Ca" הוא הסמל לסידן, "מג" הוא זה עבור מגנזיום, ו"בא "ו"רא" תואמים את המתכות בריום ורדיום, שהאחרון הוא אלמנט של הטבע. רַדִיוֹאַקטִיבִי.

המונח "אלקליין" מתייחס לעובדה שהם מתכות המסוגלות ליצור תחמוצות בסיסיות מאוד; ומצד שני, "יבשתי" מתייחס לאדמה, שם שניתן בגלל המסיסות הנמוכה שלה במים. מתכות אלה במצבן הטהור מציגות צבעוניות כסופה דומה, המכוסה בשכבות תחמוצת אפרפרות או שחורות.

הכימיה של מתכות אדמה אלקליות עשירה מאוד: החל מהשתתפותם המבנית בתרכובות אנאורגניות רבות וכלה בתרכובות אורגנו-מתכתיות; אלה הם אלו שמתקיימים אינטראקציה על ידי קשרים קוולנטיים או קואורדינציים עם מולקולות אורגניות.

תכונות כימיות

מבחינה פיזית הם קשים יותר, צפופים ועמידים לטמפרטורות מאשר מתכות אלקליות (אלו מקבוצה 1). הבדל זה שוכן באטומים שלהם, או במה זהה, במבנים האלקטרוניים שלהם.

מכיוון שהם שייכים לאותה קבוצה בטבלה המחזורית, כל המתווכים שלהם מראים תכונות כימיות המזהות אותם ככאלה.

למה? מכיוון שתצורת האלקטרון הערכית שלהם היא ns ² , מה שאומר שיש להם שני אלקטרונים לקיים אינטראקציה עם מינים כימיים אחרים.

אופי יוני

בשל אופיים המתכתי, הם נוטים לאבד אלקטרונים ליצירת קטיונים דו-ערכיים: היו ²⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Ba ²⁺ ו- Ra ²⁺ .

באותו אופן שגודל האטומים הניטרליים שלו משתנה כאשר הוא יורד דרך הקבוצה, גם הקטיונים שלו הולכים וגדלים, יורדים מ- Be ²⁺ ל- Ra ²⁺ .

כתוצאה מהאינטראקציה האלקטרוסטטית שלהם, מתכות אלה יוצרים מלחים עם היסודות האלקטרונגטיביים ביותר. נטייה גבוהה זו ליצירת קטיונים היא איכות כימית נוספת של מתכות אדמה אלקליות: הן מאוד אלקטרופוזיבטיביות.

אטומים גדולים מגיבים ביתר קלות מאשר קטנים. במילים אחרות, רא היא המתכת המגיבה ביותר והיה הכי פחות תגובתי. זהו תוצר הכוח הפחות אטרקטיבי שמפעיל הגרעין על אלקטרונים מרוחקים יותר ויותר, כעת עם יותר סיכוי "לברוח" לאטומים אחרים.

עם זאת, לא כל התרכובות הינן טבעיות. לדוגמא, הבריליום הוא קטן מאוד ובעל צפיפות מטען גבוהה, המקטב את ענן האלקטרונים של האטום השכן ליצירת קשר קוולנטי.

איזו תוצאה זה מביא? שתרכובות הבריליום הן בעיקר קוולנטיות ולא יוניות, שלא כמו האחרות, גם אם זה הקטיון Be ²⁺ .

חיבורי מתכת

על ידי שני אלקטרונים בעלי ערך, הם יכולים ליצור "ים אלקטרונים" טעונים יותר בגבישים שלהם, שמשלבים וקובצים אטומי מתכת באופן הדוק יותר לעומת מתכות אלקליות.

עם זאת, קשרים מתכתיים אלה אינם מספיק חזקים בכדי להקנות להם מאפייני קשיות יוצאים מן הכלל, הם למעשה רכים.

כמו כן, אלה חלשים בהשוואה לאלה של מתכות מעבר, המשתקפות בנקודות ההתכה והרתיחה התחתונות שלהן.

תגובות

מתכות האדמה הבסיסיות מגיבות מאוד, וזו הסיבה שאינן קיימות בטבע במצבן הטהור, אלא קשורות בתרכובות או מינרלים שונים. את התגובות שמאחורי תצורות אלה ניתן לסכם באופן כללי עבור כל חברי הקבוצה

תגובה עם מים

הם מגיבים במים (למעט בריליום, בגלל "הקשיחות" שלהם בהצעת זוג האלקטרונים שלה) לייצר הידרוקסידים מאכלים וגז מימן.

M (ים) + 2H ₂ O (l) => M (OH) ₂ (aq) + H ₂ (g)

ההידרוקסידים של מגנזיום -Mg (OH) ₂ - ושל berili -Be (OH) ₂ - מסיסים בצורה גרועה במים; יתר על כן, השני מהם אינו בסיסי במיוחד מכיוון שהאינטראקציות הן קוולנטיות באופיין.

תגובה עם חמצן

הם שורפים במגע עם חמצן באוויר ויוצרים את התחמוצות או הפרוקסידים המתאימים. בריום, אטומי המתכת השנייה בגודלה, יוצר את החמצן (BaO ₂ ), שהוא יציב יותר מכיוון שהרדיוסים היוניים Ba ²⁺ ו- O ₂ ^2- דומים, ומחזקים את המבנה הגבישי.

התגובה היא כדלקמן:

2M (ים) + O ₂ (g) => 2MO (ים)

לכן התחמוצות הן: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO ו- RaO.

תגובה עם הלוגנים

זה מתכתב כאשר הם מגיבים במדיום חומצי עם ההלוגנים ליצירת הלידים אורגניים. זה כולל את הנוסחה הכימית הכללית MX ₂ , ובקרב אלה הם: CAF ₂ , BeCl ₂ , SrCl ₂ , באי ₂ , RAI ₂ , CaBr ₂ , וכו '

יישומים

בריליום

בהתחשב בתגובה האינרקטיבית שלו, הבריליום הוא מתכת בעלת עמידות גבוהה בפני קורוזיה, ונוסף בפרופורציות קטנות לנחושת או לניקל, הוא יוצר סגסוגות בעלות תכונות מכניות ותרמיות מעניינות לתעשיות שונות.

בין אלה אלה העובדים עם ממסים נדיפים, בהם אסור לכלים לייצר ניצוצות עקב זעזועים מכניים. באופן דומה, סגסוגותיו מוצאות שימוש בייצור טילים וחומרים למטוסים.

מגנזיום

שלא כמו בריליום, המגנזיום ידידותי יותר לסביבה ומהווה חלק חיוני מהצמחים. מסיבה זו יש חשיבות ביולוגית גבוהה ובתעשיית התרופות. לדוגמא, מגנזיה חלבית היא תרופה לצרבת והיא מורכבת מתמיסה של Mg (OH) ₂ .

יש לו גם יישומים תעשייתיים, כמו ריתוך של סגסוגות אלומיניום ואבץ, או בייצור פלדות וטיטניום.

סִידָן

אחד השימושים העיקריים שלה נובע מ- CaO, המגיב עם אלומינוסיליקט וסידן סיליקט כדי לתת למלט ובטון את התכונות הרצויות לבנייה. כמו כן, זהו חומר מהותי בייצור פלדה, זכוכית ונייר.

מצד שני, CaCO ₃ משתתף בתהליך Solvay לייצור Na ₂ CO ₃ . CaF ₂ מצידו מוצא שימוש בייצור תאים למדידות ספקטרופוטומטריות.

תרכובות סידן אחרות משמשות בייצור מזון, מוצרי היגיינה אישית או קוסמטיקה.

סטרונציום

בעת צריבה, סטרונציום מהבהב אור אדום עז, המשמש בפירוטכניקה וכדי לייצר נוצצים.

בריום

תרכובות בריום סופגות קרני רנטגן, ולכן ה- BaSO ₄ - שהוא גם בלתי מסיס ומונע ^מה- Ba ²⁺ הרעיל לשוטט בחופשיות בגוף - משמש לניתוח ואבחון שינויים בתהליכי עיכול.

רָדִיוֹ

רדיום שימש לטיפול בסרטן בגלל הרדיואקטיביות שלו. חלק ממלחותיו שימשו לצביעת שעונים, ויישום זה נאסר מאוחר יותר בגלל הסיכונים למי שלבש אותם.

הפניות

1. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (7 ביוני 2018). מתכות אדמה אלקליות: תכונות של קבוצות אלמנטים. הוחזר ב- 7 ביוני 2018, מ: thoughtco.com
2. Mentzer, AP (14 במאי 2018). שימושים במתכות אדמה אלקליות. מדע. הוחזר ב- 7 ביוני 2018 מ: sciencing.com
3. מהם השימושים במתכת אדמה אלקלית? (29 באוקטובר 2009). eNotes. הוחזר ב- 7 ביוני 2018 מ: enotes.com
4. Advameg, Inc. (2018). מתכות אלקליות. הוחזר ב- 7 ביוני 2018 מ: scienceclarified.com
5. ויקיפדיה. (2018). מתכת אדמת אלקליין. הוחזר ב- 7 ביוני 2018 מ: en.wikipedia.org
6. כימיה LibreTexts. (2018). מתכות כדור הארץ האלקאליות (קבוצה 2). הוחזר ב- 7 ביוני 2018 מ: chem.libretexts.org
7. יסודות כימיים. (2009, 11 באוגוסט). בריליום (Be). . הוחזר ב- 7 ביוני 2018 מ: commons.wikimedia.org
8. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. ביסודות הקבוצה 2. (המהדורה הרביעית.). מק גריי היל.