Επισκόπηση των μετάλλων αλκαλικών γαιών

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών, όπως και τα μέταλλα των αλκαλίων, είναι μια ομάδα μετάλλων που είναι εξαιρετικά δραστικά σε σύγκριση με άλλα στοιχεία. Δεν μπορούν να βρεθούν στη φυσική τους στοιχειακή μορφή αλλά σε σύνθετη μορφή ως ανθρακικά ή θειικά.

Διάγραμμα του περιοδικού πίνακα των στοιχείων

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών αποτελούνται από έξι στοιχεία - βηρύλλιο (Be), μαγνήσιο (Mg), ασβέστιο (Ca), στρόντιο (Sr), ράδιο (Ra) και βάριο (Ba). Όλα τα στοιχεία της ομάδας μετάλλων αλκαλικών γαιών έχουν μια διαμόρφωση σθένους s2, που σημαίνει ότι το εξωτερικό s-τροχιακό τους έχει δύο ηλεκτρόνια που αυτά τα στοιχεία παραχωρούν για να σχηματίσουν ένα κατιόν με ηλεκτρικό φορτίο +2 παράλληλα με μια κατάσταση +2 οξείδωση.

Ιδιότητες αλκαλικών γαιών μετάλλων

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν πολλές άλλες παρόμοιες ιδιότητες εκτός από μια κοινή διαμόρφωση ηλεκτρονοσθένους του s2. Είναι:

Σημεία βρασμού και τήξης

Σε αντίθεση με τα αλκαλικά μέταλλα, τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών δεν έχουν ξεκάθαρο μοτίβο σημείων βρασμού και τήξης σε σχέση με τον ατομικό τους αριθμό. Τα αλκαλικά μέταλλα παρατηρούν μείωση στις θερμοκρασίες βρασμού και σημείου τήξης με αύξηση του ατομικού αριθμού, αλλά δεν μπορούμε να πούμε το ίδιο για τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών.

Για παράδειγμα, το βηρύλλιο (Be) έχει τον χαμηλότερο ατομικό αριθμό στην ομάδα και έχει το υψηλότερο σημείο τήξης στους 1287o C. Εν τω μεταξύ, το λίθιο, που έχει τον χαμηλότερο ατομικό αριθμό μεταξύ των αλκαλιμετάλλων, έχει σημείο τήξης 180,5o C. 

Σε όλη την ομάδα, υπάρχει ένα άνισο μοτίβο μείωσης και αύξησης των σημείων βρασμού και τήξης σε σχέση με την αύξηση των ατομικών αριθμών.

Αφθονία στη φύση

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι μερικά από τα πιο άφθονα στοιχεία που βρίσκονται στη φύση. Αν και δεν μπορούν να βρεθούν στη στοιχειακή τους μορφή, υπάρχουν πολλές ουσίες που περιέχουν συστατικά διαφόρων μετάλλων αλκαλικών γαιών.

Το μαγνήσιο και το ασβέστιο είναι μερικά από τα πιο κοινά μέταλλα αλκαλικών γαιών που βρίσκονται στη φύση, όντας το πέμπτο και το όγδοο σε αφθονία μέταλλα αλκαλικών γαιών, αντίστοιχα.

Ο δολομίτης, ο καρναλλίτης και ο μαγνησίτης είναι μερικά από τα κοινά ορυκτά που περιέχουν μαγνήσιο. Ενώ η κιμωλία, ο γύψος, ο ασβεστόλιθος και ο ανυδρίτης είναι μερικά από τα κοινά μέταλλα που περιέχουν ασβέστιο.

Το βηρύλλιο βρίσκεται στο φλοιό της Γης σε συγκέντρωση δύο έως έξι μέρη ανά εκατομμύριο, με το μεγαλύτερο μέρος του να βρίσκεται στα εδάφη σε ποσοστό έξι μέρη ανά εκατομμύριο.

Το στρόντιο είναι επίσης αρκετά άφθονο, με κοινά ορυκτά που περιέχουν στρόντιο να είναι ο στροντιανίτης και ο σελεστίτης.

Αντιδραστικότητα

Όλα τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών αντιδρούν με αλογόνα για να σχηματίσουν ιοντικά αλογονίδια, όπως το χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2), για παράδειγμα. Όλα τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών σχηματίζουν ιοντικά αλογονίδια εκτός από τα αλογονίδια του βηρυλλίου, τα οποία είναι ομοιοπολικής φύσης.

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών εκτός από το βηρύλλιο αντιδρούν επίσης με το νερό για να παράγουν αέριο υδρογόνο και οξυγόνο για να σχηματίσουν υδροξείδια. Η αντιδραστικότητα αυτών των στοιχείων αυξάνεται καθώς μετακινούνται από την κορυφή του πίνακα προς το κάτω μέρος.

Άλλες ιδιότητες μετάλλων αλκαλικών γαιών

Εκτός από τις προαναφερθείσες ιδιότητες, τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν επίσης κάποιες άλλες παρόμοιες ιδιότητες όπως:

• Όλα τα μέταλλα της αλκαλικής γαίας έχουν λαμπερή και ασημί όψη.
• Όλα τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν ένα χαρακτηριστικό χρώμα φλόγας.
• Έχουν χαμηλή πυκνότητα και είναι μαλακά αλλά όχι τόσο μαλακά και ελαφριά όσο τα αλκαλικά μέταλλα.
• Έχουν επίσης πρακτικές, πραγματικές εφαρμογές.

Χρήσεις μετάλλων αλκαλικών γαιών

Υπάρχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές των μετάλλων αλκαλικών γαιών. Διαφορετικά στοιχεία της ομάδας έχουν διαφορετικές χρήσεις στην καθημερινή μας ζωή και έχουν επίσης μια βιολογική συνιστώσα σε αυτά.

Βηρύλλιο

Το βηρύλλιο έχει χρησιμοποιηθεί ως σωλήνες ακτίνων Χ στα νοσοκομεία, καθώς περνάει περισσότερες ακτίνες Χ από το γυαλί. Βρίσκεται επίσης σε σμαράγδια και ακουαμαρίνες. Εκτός από αυτό, τα κράματα μετάλλων που περιέχουν τουλάχιστον 2% βηρύλλιο έχουν καλύτερη αντοχή στην καθημερινή φθορά, είναι ισχυρότερα και έχουν καλύτερη σταθερότητα σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

Ασβέστιο

Το ασβέστιο ήταν ένα σημαντικό μέρος των οικοδομικών κατασκευών με τη μορφή ασβεστόλιθου και γύψου και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται δημοφιλής σήμερα. Χρησιμοποιείται επίσης σε πολλά κράματα μετάλλων, όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός, και χρησιμοποιείται επίσης για την αποξείδωση των κραμάτων.

Οι βιομηχανίες χάλυβα χρησιμοποιούν μια μορφή ασβεστίου καθώς βοηθά στην απομάκρυνση των ρύπων και άλλων ακαθαρσιών από τον χάλυβα, ενώ το ανθρακικό ασβέστιο χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες χαρτιού αφού δίνει λάμψη στο χαρτί κατά την παραγωγή.

Το ασβέστιο χρησιμοποιείται επίσης σε καθημερινά προϊόντα όπως οδοντόκρεμα, συμπληρώματα βιταμινών κ.λπ.

Μαγνήσιο

Η κύρια χρήση του μαγνησίου είναι στην παραγωγή χάλυβα και σιδήρου. Η υψηλή ευφλεκτότητά του δεν επιτρέπει τη χρήση του σε πλήρη ισχύ, αλλά το μαγνήσιο εξακολουθεί να έχει πολλές εφαρμογές στην πραγματική ζωή.

Εκτός από το ότι χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα και σιδήρου, το μαγνήσιο παρέχει επίσης καλύτερη δομική αντοχή σε σύγκριση με υλικά όπως το αλουμίνιο για την κατασκευή κτιρίων.

Το μαγνήσιο παίζει επίσης βιολογικό ρόλο και βοηθά στη βελτίωση της πέψης. Μαζί με το ασβέστιο, το μαγνήσιο καταναλώνεται επίσης ως συμπλήρωμα μετάλλων από πολλούς ανθρώπους.

Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας, τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι εξαιρετικά αντιδραστικά. Δεν βρίσκονται στη φύση στη στοιχειακή τους μορφή, αλλά ορισμένα συστατικά μετάλλων αλκαλικών γαιών μπορούν συνήθως να βρεθούν σε διαφορετικές ουσίες. Έχουν δύο ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους κέλυφος που τα εγκαταλείπουν για να σχηματίσουν ένα κατιόν. Έχουν επίσης πρακτικές, πραγματικές εφαρμογές στην καθημερινή μας ζωή.