Καθημερινές χρήσεις αλκαλικών γαιών μετάλλων

Χρησιμοποιούμε διαφορετικούς τύπους μετάλλων κάθε μέρα, από το πλαίσιο των αυτοκινήτων μας μέχρι τα ασημικά που χρησιμοποιούμε συνήθως για να φάμε μεσημεριανό γεύμα. Πολλά από αυτά τα μέταλλα εμπίπτουν σε διαφορετικές οικογένειες στον περιοδικό πίνακα. Σήμερα, θα μιλήσουμε για μέταλλα αλκαλικών γαιών. Τι είναι τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών και πού μπορεί να τα συναντήσετε στην καθημερινή σας ζωή;

Ιδιότητες των μετάλλων της Αλκαλικής Γης

Πρώτον, τι είναι τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών;

Στα τέλη του 18ου αιώνα, κάθε ουσία που δεν μπορούσε να διαλυθεί στο νερό και δεν καεί ή έλιωνε σε κανονική φωτιά αναφέρονταν ως «γη». Από εκεί, ταξινομήθηκαν λόγω της ομοιότητάς τους με άλλα γνωστά υλικά. Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είχαν εντυπωσιακή ομοιότητα με άλλα γνωστά αλκάλια, όπως ανθρακικό νάτριο ή ποτάσα, επομένως ταξινομήθηκαν ως τέτοια.

Αργότερα, ανακαλύφθηκε ότι τα στοιχεία που ταξινομήθηκαν ως μέταλλα αλκαλικών γαιών ήταν στην πραγματικότητα οξείδια αυτών των μετάλλων — τα άτομα μετάλλου συνδυάζονταν με οξυγόνο.

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών, κατά σειρά αφθονίας, είναι:

Κάποιος βαθμός εμπορικής χρήσης	Χωρίς εμπορική χρήση
Ασβέστιο	Ράδιο
Μαγνήσιο
Βάριο
Στρόντιο
Βηρύλλιο

Το ασβέστιο είναι το πέμπτο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της Γης, που βρίσκεται πίσω από το μαγνήσιο, το πυρίτιο, τον σίδηρο και το αλουμίνιο.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων αλκαλικών γαιών

Τι ξεχωρίζει τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών από άλλα μέταλλα στον περιοδικό πίνακα;

Πρώτον, αν και ταξινομούνται ως μέταλλα, αυτά τα στοιχεία είναι αρκετά μαλακά και ελατά. Έχουν χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από άλλα μέταλλα, αλλά είναι ακόμα ισχυρά σε σύγκριση με άλλα, παρόμοια στοιχεία. Τα μέταλλα της γης είναι επίσης εξαιρετικά αντιδραστικά στην καθαρή τους κατάσταση, γι' αυτό και δεν βρίσκονται συνήθως σε αυτήν την κατάσταση στη φύση.

Αυτά τα γήινα μέταλλα καίγονται επίσης σε μια ποικιλία διαφορετικών χρωμάτων. Το ασβέστιο και το ράδιο καίνε και τα δύο κόκκινο χρώμα, ενώ το βηρύλλιο και το μαγνήσιο καίνε το λευκό και το βάριο καίει το έντονο πράσινο.

Στο μέλλον, εάν το στοιχείο 120 προστεθεί στον περιοδικό πίνακα, πιθανότατα θα είναι μια νέα μορφή μετάλλου αλκαλικής γαίας.

Εφαρμογές πραγματικής ζωής

Πού νομίζετε ότι συναντάτε τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών στην καθημερινή ζωή; Οι απαντήσεις μπορεί να σας εκπλήξουν. Θα ξεκινήσουμε με το πιο άφθονο στοιχείο — το ασβέστιο.

Ασβέστιο

Οι ερευνητές δεν απομόνωσαν το ασβέστιο μέχρι το 1808, παρόλο που είναι το 5ο πιο άφθονο στοιχείο στον πλανήτη. Το ασβέστιο πήρε το όνομά του από τη λατινική λέξη calx, που σημαίνει ασβέστης. Του αρέσει να αντιδρά με νερό και οξυγόνο, έτσι δεν θα βρείτε ποτέ καθαρό στοιχειακό ασβέστιο στη φύση. Αυτό δεν είναι απαραίτητα κακό, ωστόσο. Οι περισσότεροι από εμάς γνωρίζουμε τις χημικές ενώσεις του ασβεστίου.

Χρήσεις για ασβέστιο

Διατροφή: Η λήψη επαρκούς ασβεστίου στη διατροφή σας είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση της υγείας των οστών. Εμφανίζεται φυσικά σε τρόφιμα όπως το γάλα και άλλα γαλακτοκομικά προϊόντα. Θα το βρείτε επίσης ως πρόσθετο συστατικό σε άλλα τρόφιμα.
Φάρμακα χωρίς ιατρική συνταγή: Το ανθρακικό ασβέστιο είναι μια κοινή ένωση αυτού του στοιχείου και θα το βρείτε παντού — από λευκαντική οδοντόκρεμα μέχρι αντιόξινα δισκία.
Γυαλί και χαρτί: Όταν θερμαίνετε ανθρακικό ασβέστιο και το ανακατεύετε με νερό, γίνεται κάτι που ονομάζεται σβησμένος ασβέστης, ο οποίος είναι απαραίτητος για την κατασκευή προϊόντων όπως γυαλί και χαρτί.

Μαγνήσιο

Οι επιστήμονες απομόνωσαν για πρώτη φορά στοιχειακό μαγνήσιο το 1831. Το όνομά του προέρχεται από τη Μαγνησία, μια περιοχή στην Ελλάδα που φιλοξενούσε μεγάλες συγκεντρώσεις αυτού του μετάλλου της αλκαλικής γαίας. Σήμερα, το μεγαλύτερο μέρος του μαγνησίου που βλέπετε σε συμπληρώματα ή άλλες εφαρμογές προέρχεται από τους ωκεανούς. Ένα κυβικό χιλιόμετρο θαλασσινού νερού περιέχει περίπου 1,3 δισεκατομμύρια κιλά μαγνησίου.

Χρήσεις για μαγνήσιο

Διατροφή: Το μαγνήσιο είναι ένα άλλο θρεπτικό συστατικό απαραίτητο για να διατηρήσετε τον εαυτό σας υγιή. Θα το βρείτε σε πράγματα όπως ξηρούς καρπούς, σπανάκι, μαύρα φασόλια και τόφου.
Κατασκευές αυτοκινήτων και αεροδιαστημικής: Όταν αναμιγνύετε μαγνήσιο με ψευδάργυρο και αλουμίνιο, το κράμα που προκύπτει είναι ισχυρό και ελαφρύ. Είναι ιδανικό για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική βιομηχανία.
Πυροτεχνήματα, λάμπες και εκκινητές: Το μαγνήσιο καίγεται ζεστό και γρήγορα και δημιουργεί μια λαμπερή λευκή φλόγα. Αυτή η έντονη καύση το καθιστά δημοφιλή επιλογή για πυροτεχνήματα και άλλα πυροτεχνήματα, καθώς και πυροσβέστες για κατασκήνωση. Ήταν συνηθισμένο στους λαμπτήρες φλας φωτογραφικών μηχανών πριν γίνουν πιο συνηθισμένες οι ψηφιακές εναλλακτικές.

Βάριο

Το βάριο χρονολογείται από το 1808, αλλά είναι ένα άλλο στοιχείο που αγαπά να αντιδρά με το οξυγόνο και το νερό. Αν το βρείτε ποτέ στη φύση, είναι συνήθως με τη μορφή οξειδίου του βαρίου ή υδροξειδίου του βαρίου. Το βάριο πήρε το όνομά του από το ελληνικό barys, που σημαίνει βαρύ. Δεν είναι ένα στοιχείο που γενικά θέλετε να συναντήσετε στην καθημερινή σας ζωή — οι ενώσεις του βαρίου είναι τοξικές για τον άνθρωπο.

Χρήσεις για βάριο

Ακτινογραφίες: Το βάριο είναι τοξικό, αλλά εάν ο γιατρός σας χρειάζεται να τραβήξει μια καθαρή εικόνα του πεπτικού σας συστήματος, μπορεί να βρεθείτε να καταπίνετε λίγο θειικό βάριο. Δεν διαλύεται στο νερό, επομένως είναι ασφαλές να καταναλωθεί και απορροφά τις ακτίνες Χ, δημιουργώντας μια πιο λεπτομερή εικόνα του εσωτερικού σας.
Πυροτεχνήματα: Το βάριο είναι μια άλλη δημοφιλής επιλογή για πυροτεχνήματα επειδή καίει ένα λαμπερό πράσινο χρώμα. Μπορεί επίσης να το βρείτε σε εκλάμψεις σήματος λόγω της φωτεινής και πολύχρωμης φλόγας του.
Σωλήνες κενού: Το βάριο είναι ένας «κατακτητής». Είναι χρήσιμο κατά την κατασκευή σωλήνων κενού επειδή συνδέεται τόσο εύκολα με άλλα στοιχεία. Βοηθά τους συναρμολογητές να απομακρύνουν τυχόν ίχνη αερίων από το εσωτερικό των σωλήνων κενού πριν από τη σφράγιση.

Στρόντιο

Το στρόντιο χρονολογείται ακόμη πιο πίσω από ορισμένα από τα άλλα στοιχεία της λίστας μας. Οι επιστήμονες το ανακάλυψαν για πρώτη φορά το 1790 — κυρίως τυχαία. Ο Adair Crawford ανακάτευε το στοιχείο ουετερίτη με υδροχλωρικό οξύ. Αντί να πάρει τα αποτελέσματα που ήθελε, ανακάλυψε κατά λάθος το στρόντιο. Δεν υπάρχει στην καθαρή του μορφή στη φύση και σήμερα προέρχεται κυρίως από τον σελεστίτη και τον στροντιανίτη.

Χρήση για στρόντιο

Πυροτεχνήματα: Αυτό το στοιχείο είναι ένα άλλο δημοφιλές χημικό πυροτέχνημα. Το στρόντιο, όταν αναφλέγεται, καίγεται έντονο κόκκινο, καθιστώντας το ιδανικό για φωτοβολίδες και πυροτεχνήματα.
Μαγνήτες: Το στρόντιο μερικές φορές συνδυάζεται με σίδηρο για να μετατρέψει το στοιχείο σε ισχυρό μαγνήτη. Οι μαγνήτες στροντίου είναι ανθεκτικοί στην απώλεια του μαγνητικού τους φορτίου.
Παλιές τηλεοράσεις: Πριν από τη δημοτικότητα των τηλεοράσεων επίπεδης οθόνης, το μεγαλύτερο μέρος του συγκομιζόμενου στροντίου βρήκε το δρόμο του στην παραγωγή σωλήνων τηλεόρασης. Εάν εξακολουθείτε να έχετε μια παλιά τηλεόραση καθοδικού σωλήνα (CRT), μπορεί να έχετε λίγο στρόντιο στο σπίτι σας.

Βηρύλλιο

Το βηρύλλιο πήρε το όνομά του από το στοιχείο βηρύλιο, όπου εμφανίζεται φυσικά. Οι επιστήμονες προσπαθούσαν να καταλάβουν ποιο στοιχείο έβλεπαν τόσο στο βηρύλιο όσο και στα σμαράγδια και τελικά βρήκαν βηρύλλιο. Κάποιοι χημικοί το αποκαλούσαν γλυκίνη , που σημαίνει «γλυκό», επειδή το βηρύλλιο και ορισμένες από τις ενώσεις του έχουν γλυκιά γεύση. Ειδοποίηση spoiler - μην το δοκιμάσετε. Το βηρύλλιο είναι δηλητηριώδες.

Χρήσεις για το βηρύλλιο

Κράματα: Το βηρύλλιο είναι συχνά κράμα με άλλα μέταλλα για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών τους. Όταν αναμιγνύεται με χαλκό, δημιουργεί ένα ανθεκτικό στη φθορά μπρούτζο από βηρύλλιο που αποτρέπει τους σπινθήρες σε περιοχές όπου η ευφλεκτότητα μπορεί να είναι πρόβλημα.
Διαστημικά λεωφορεία: Το βηρύλλιο θερμής συμπίεσης ήταν ένα σημαντικό συστατικό στην κατασκευή του διαστημικού λεωφορείου, αποτελώντας το πλαίσιο του παρμπρίζ στη μονάδα του πληρώματος καθώς και άλλα εξαρτήματα.
Αγωνιστικά αυτοκίνητα: Τα κράματα χαλκού βηρυλλίου ήταν δημοφιλή για την κατασκευή αγωνιστικών αυτοκινήτων της Formula 1 μέχρι που η F1A το απαγόρευσε στις αρχές της δεκαετίας του 2000. Επισήμως, το κατηγορούν στο γεγονός ότι το στοιχείο είναι τοξικό. Παρόλα αυτά, οι οπαδοί εικάζουν ότι η Ferrari είχε απαγορευτεί το υλικό επειδή δεν μπορούσαν να το προσαρμόσουν για τους δρομείς τους.

Ράδιο

Η Μαρία Κιουρί, μια από τις πιο διάσημες χημικές όλων των εποχών, ανακάλυψε το ράδιο το 1898 μαζί με το πολώνιο. Εξήγαγε ουράνιο από ένα υλικό που ονομάζεται pitchblende. Διαπίστωσε ότι ήταν πιο ραδιενεργό αφού αφαίρεσε το ουράνιο, γεγονός που οδήγησε στην ανακάλυψη του ραδίου και του πολωνίου. Το ράδιο είναι τόσο ραδιενεργό που οι εργαστηριακές σημειώσεις που πήρε η Μαρία Κιουρί εξακολουθούν να είναι πολύ μολυσμένες για να τις χειριστεί κανείς χωρίς προστατευτικό εξοπλισμό. Ας ελπίσουμε ότι δεν θα έρθετε ποτέ σε επαφή με το ράδιο.

Χρήσεις για ράδιο

Φωτεινή βαφή: Για πολλά χρόνια, τα χρώματα με βάση το ράδιο ήταν δημοφιλή για προσόψεις ρολογιών και ομάδες οργάνων. Στη δεκαετία του 1920, τα "Radium Girls" - ζωγράφοι ρολογιών που χρησιμοποιούσαν μπογιά με ράδιο - έγλειφαν τα πινέλα τους και κατανάλωναν μικρές ποσότητες ραδίου. Πολλοί από αυτούς προσβλήθηκαν από καρκίνο των οστών και άλλες ιατρικές παθήσεις ως άμεσο αποτέλεσμα.
Θεραπεία καρκίνου: Το ράδιο παράγει αέριο ραδόνιο. Η εύρεση ραδονίου στο σπίτι σας είναι επικίνδυνη, αλλά σε ελεγχόμενες συνθήκες, θα μπορούσε να θεραπεύσει ορισμένες μορφές καρκίνου, αν και δεν είναι τόσο συνηθισμένο όσο παλιά.

Πού έχετε συναντήσει μέταλλα αλκαλικών γαιών στην καθημερινότητά σας; Ας ελπίσουμε ότι το ράδιο δεν ήταν ένα από αυτά που συναντήσατε, αλλά πολλά από τα άλλα βοηθούν να διαμορφώσουμε διακριτικά τη ζωή μας με τρόπους που οι περισσότεροι από εμάς δεν σκεφτόμαστε καν. Την επόμενη φορά που θα επιβιβαστείτε σε μια πτήση, σκεφτείτε το μαγνήσιο στα μέρη του αεροπλάνου ή το ασβέστιο στο ποτήρι με το γάλα που σας δίνει η αεροσυνοδός. Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι παντού γύρω μας — απλά πρέπει να ξέρετε πού να ψάξετε.