Φυσικές Ιδιότητες Μετάλλων Αλκαλικής Γης

Στην ομάδα 2 του περιοδικού πίνακα, υπάρχουν έξι στοιχεία. Ονομάζονται έτσι επειδή τα οξείδια που βρίσκονται στη φύση είναι αλκαλικά ή βασικά. Παραμένουν ανεπηρέαστα από οποιονδήποτε παράγοντα καύσης όπως θερμότητα ή φωτιά. Είναι εξαιρετικά αντιδραστικά και δεν υπάρχουν στον φλοιό της γης στις ελεύθερες καταστάσεις τους. Αντίθετα, βρίσκονται σε συνδυασμένες καταστάσεις όπως πυριτικά, ανθρακικά, κ.λπ.

Εμφάνιση στη Γη

• Το βηρύλλιο → βρίσκεται σε πυριτικά ορυκτά σε μικρές ποσότητες.
• Μαγνήσιο → βρίσκεται σε αφθονία ως ανθρακικά, πυριτικά και πυριτικά. Είναι το έκτο πιο άφθονο στοιχείο που βρίσκεται στη γη.
• Το ασβέστιο → είναι το πέμπτο πιο άφθονο στοιχείο που βρίσκεται στο φλοιό της γης. Βρίσκεται με τη μορφή ανθρακικού ασβεστίου στον ασβεστόλιθο, τις κιμωλίες και το μάρμαρο. Άλλα παραδείγματα περιλαμβάνουν γύψο, αργυραδάμαντα, για να αναφέρουμε μερικά.
• Το στρόντιο → εξορύσσεται με τη μορφή στροντιανίτη (SrCO3) ή σελεστίτη (SrSO4).
• Βάριο → εξορύσσονται σε μορφή βαρύτη.
• Το ράδιο → είναι ένα ραδιενεργό στοιχείο. Βρίσκεται με τη μορφή αποσαθρωμένων καταστάσεων ουρανίου, θορίου και ακτινίου.

Φυσικές ιδιότητες

• Ηλεκτρονική διαμόρφωση και φύση των δεσμών:

(ευγενές αέριο) ns2 είναι η γενική ηλεκτρονική διαμόρφωση. Τα άτομα αυτών των στοιχείων έχουν ένα γεμάτο s-υποκέλυφος.

• Ιονικές και ατομικές ακτίνες:

Η ιοντική και η ατομική ακτίνα συνεχίζουν να αυξάνονται καθώς κατεβαίνουμε την ομάδα στον περιοδικό πίνακα. Μπορούν να χάσουν όλα τα ηλεκτρόνια τους από το s-υποφλοιό, και να γίνουν μικρότερα από το ουδέτερο άτομο σε μέγεθος. Αλλά ακόμα κι έτσι, συνεχίζουν να αυξάνουν προς τα κάτω την ομάδα.

• Ενέργειες/ενθαλπίες ιονισμού και ενυδάτωσης:

Έχουν χαμηλές ενθαλπίες ιονισμού αλλά είναι μεγαλύτερες από αυτές των στοιχείων της ομάδας 1 στον περιοδικό πίνακα για τους ακόλουθους λόγους:

• Λόγω του υψηλού πυρηνικού φορτίου και των μικρών ακτίνων, συγκρατούνται πολύ πιο σφιχτά.
• Λόγω του σταθερού υποκοίλου, η αφαίρεση ενός ηλεκτρονίου απαιτεί τεράστια ποσότητα ενέργειας.

Οι δεύτερες ενθαλπίες ιονισμού είναι χαμηλές σε σύγκριση με τα στοιχεία της ομάδας 1. Έχουν ένα μισογεμάτο υποκέλυφος s και η αφαίρεση ενός ηλεκτρονίου είναι εφικτή χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια για την επίτευξη της οκτάδας ευγενούς αερίου.

Η ενθαλπία ενυδάτωσης είναι αντιστρόφως ανάλογη με τις ατομικές ακτίνες. Καθώς το μέγεθος αυξάνεται στην ομάδα, η ενθαλπία ενυδάτωσης μειώνεται.

• Σημεία βρασμού και τήξης:

Αυτά τα στοιχεία έχουν σχετικά υψηλά σημεία τήξης και βρασμού σε σύγκριση με τα αλκαλικά μέταλλα λόγω του μικρού τους μεγέθους και των ισχυρών δυνάμεων έλξης μεταξύ τους στα κρυσταλλικά πλέγματα. Κάτω από την ομάδα, αφήνοντας το μαγνήσιο, τα σημεία βρασμού και τήξης μειώνονται.

• Ηλεκτροθετικότητα μετάλλων αλκαλικών γαιών:

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι εξαιρετικά ηλεκτροθετικά ή μεταλλικά και ο μεταλλικός τους χαρακτήρας συνεχίζει να αυξάνεται καθώς κατεβαίνουμε στην ομάδα. Λόγω των χαμηλών ενθαλπιών ιονισμού, τείνουν να χάνουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας εύκολα δισθενή κατιόντα αυξάνοντας τον μεταλλικό τους χαρακτήρα.

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν χαμηλότερο μεταλλικό χαρακτήρα από τα αλκαλικά μέταλλα. Λόγω του μικρότερου μεγέθους τους από τα αλκαλικά μέταλλα, παρουσιάζουν μεγαλύτερο πυρηνικό φορτίο μειώνοντας την τάση να χάνουν ηλεκτρόνια πιο εύκολα από τα στοιχεία της ομάδας 1.

• Φύση των ομολόγων:

Καθώς κατεβαίνουμε την ομάδα, αυξάνεται η τάση σχηματισμού ιοντικών δεσμών. Καθώς η ενθαλπία ιονισμού συνεχίζει να μειώνεται στην ομάδα, η φύση του σχηματισμού ιοντικών δεσμών αυξάνεται. Λόγω της μειωμένης ενέργειας ιονισμού, τα άτομα μπορούν να χάσουν εντελώς ηλεκτρόνια και να σχηματίσουν ιοντικούς δεσμούς. Το βηρύλλιο και το μαγνήσιο εμφανίζουν κάποιου είδους ομοιοπολικότητα, αλλά οι υπόλοιποι άλλοι δεσμοί είναι ιοντικοί.

• Πυκνότητα:

Η πυκνότητα αυτών των στοιχείων δεν δείχνει καμία τέτοια τάση προς τα κάτω στην ομάδα, αλλά είναι πιο πυκνά από τα στοιχεία της ομάδας 1 λόγω του μικρού μεγέθους και των ισχυρών δυνάμεων έλξης μεταξύ τους. Ωστόσο, υπάρχει μείωση της πυκνότητας από βηρύλλιο σε ασβέστιο και αυξάνεται από ασβέστιο σε βάριο. Η μείωση της πυκνότητας μπορεί να εξηγηθεί λόγω της μείωσης της απόδοσης πλήρωσης των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα.

• Χρωματισμός δοκιμής φλόγας:

Ακριβώς όπως τα στοιχεία της ομάδας 1, τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών παρουσιάζουν επίσης και προσδίδουν μια χαρακτηριστική φλόγα για να τα ξεχωρίζουν από τα υπόλοιπα. Όταν αυτά τα στοιχεία θερμαίνονται σε υψηλότερο επίπεδο, τα ηλεκτρόνια στα άτομα διεγείρονται και μετακινούνται σε υψηλότερη κατάσταση. Με την επιστροφή στη θεμελιώδη κατάσταση, η απορροφούμενη ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή φωτός ορισμένων μηκών κύματος.

• τούβλο κόκκινο χρώμα που προσδίδεται από το ασβέστιο
• βυσσινί κόκκινο χρώμα που προσδίδεται από το στρόντιο
• πράσινο μήλο χρώμα που προσδίδεται από το βάριο
• βυσσινί χρώμα που προσδίδεται από το ράδιο

Όντας μικρά σε μέγεθος, το βηρύλλιο και το μαγνήσιο δεν δίνουν χρώμα επειδή συγκρατούνται δυνατά από τον πυρήνα. Ένας καυστήρας δεν παρέχει την απαιτούμενη θερμότητα για να φύγουν αυτά τα ηλεκτρόνια από τη βασική κατάσταση. Ως εκ τούτου, δεν χάνουν ηλεκτρόνια τόσο εύκολα.

Σημασία των φυσικών ιδιοτήτων των μετάλλων αλκαλικών γαιών

Με υψηλό μεταλλικό χαρακτήρα, τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι πολύ καλοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. Έχουν γυαλιστερή λάμψη αλλά αμαυρώνονται πολύ εύκολα όταν εκτίθενται στον αέρα. Είναι πολύ δύσκολο να ξύσετε το γυαλί με βηρύλλιο. Αντίθετα, το βάριο είναι λίγο πιο σκληρό από τον μόλυβδο.

Συμπέρασμα

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι αντιδραστικά ηλεκτροθετικά ή μεταλλικά στοιχεία που έχουν μια γκρι-λευκή, γυαλιστερή λάμψη. Ανήκουν στη δεύτερη ομάδα του περιοδικού πίνακα, έχοντας ένα γεμάτο s-υποκέλυφος. Τα στοιχεία αυτής της ομάδας έχουν σχεδόν παρόμοιες ιδιότητες τόσο φυσικές όσο και χημικές. Λόγω της σημασίας των φυσικών ιδιοτήτων των μετάλλων αλκαλικών γαιών, έχουν βρεθεί πολύ χρήσιμα σε διαφορετικά πεδία εφαρμογής.