ERDALKALIMETALLE: EIGENSCHAFTEN, REAKTIONEN, ANWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Die Erdalkalimetalle bilden die Gruppe 2 des Periodensystems und sind in der violetten Spalte im Bild unten angegeben. Von oben nach unten sind dies Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium. Eine ausgezeichnete mnemonische Methode, um sich an ihre Namen zu erinnern, ist die Aussprache von Herrn Becamgbara.

Wenn Sie die Briefe von Herrn Becamgbara aufschlüsseln, haben Sie das "Sr" Strontium. "Be" ist das chemische Symbol für Beryllium, "Ca" ist das Symbol für Calcium, "Mg" ist das für Magnesium und "Ba" und "Ra" entsprechen den Metallen Barium und Radium, wobei letzteres ein Element der Natur ist. radioaktiv.

Der Begriff "alkalisch" bezieht sich auf die Tatsache, dass es sich um Metalle handelt, die sehr basische Oxide bilden können; und andererseits bezieht sich "terrestrisch" auf Land, ein Name, der wegen seiner geringen Löslichkeit in Wasser gegeben wird. Diese Metalle weisen in ihrem reinen Zustand ähnliche silberne Färbungen auf, die von grauen oder schwarzen Oxidschichten bedeckt sind.

Die Chemie der Erdalkalimetalle ist sehr reichhaltig: von ihrer strukturellen Beteiligung an vielen anorganischen Verbindungen bis zu den sogenannten metallorganischen Verbindungen; Dies sind diejenigen, die durch kovalente oder Koordinationsbindungen mit organischen Molekülen interagieren.

Chemische Eigenschaften

Physikalisch sind sie härter, dichter und temperaturbeständiger als Alkalimetalle (solche der Gruppe 1). Dieser Unterschied liegt in ihren Atomen oder was auch immer in ihren elektronischen Strukturen liegt.

Da sie zur gleichen Gruppe im Periodensystem gehören, weisen alle ihre Kongenere chemische Eigenschaften auf, die sie als solche identifizieren.

Warum? Weil ihre Valenzelektronenkonfiguration ns ^{2 ist} , bedeutet dies, dass sie zwei Elektronen haben, um mit anderen chemischen Spezies zu interagieren.

Ionischer Charakter

Aufgrund ihrer metallischen Natur neigen sie dazu, Elektronen zu verlieren, um zweiwertige Kationen zu bilden: Be ²⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , Sr ²⁺ , Ba ²⁺ und Ra ²⁺ .

In der gleichen Weise, wie die Größe seiner neutralen Atome beim Abstieg durch die Gruppe variiert, werden auch seine Kationen größer und gehen von Be ²⁺ auf Ra ^{2+ zurück} .

Aufgrund ihrer elektrostatischen Wechselwirkungen bilden diese Metalle Salze mit den elektronegativsten Elementen. Diese hohe Neigung zur Bildung von Kationen ist eine weitere chemische Eigenschaft von Erdalkalimetallen: Sie sind sehr elektropositiv.

Große Atome reagieren leichter als kleine; Mit anderen Worten, Ra ist das reaktivste Metall und Be das am wenigsten reaktive. Dies ist das Produkt der weniger anziehenden Kraft, die der Kern auf immer weiter entfernte Elektronen ausübt, jetzt mit einer größeren Wahrscheinlichkeit, zu anderen Atomen zu "entkommen".

Es sind jedoch nicht alle Verbindungen ionischer Natur. Zum Beispiel ist Beryllium sehr klein und hat eine hohe Ladungsdichte, die die Elektronenwolke des benachbarten Atoms polarisiert, um eine kovalente Bindung zu bilden.

Welche Konsequenz bringt das? Diese Berylliumverbindungen sind im Gegensatz zu den anderen überwiegend kovalent und nichtionisch, selbst wenn es sich um das Be ²⁺ -Kation handelt .

Metallglieder

Durch zwei Valenzelektronen können sie in ihren Kristallen stärker geladene "Elektronenmeere" bilden, die Metallatome im Gegensatz zu Alkalimetallen stärker integrieren und gruppieren.

Diese metallischen Bindungen sind jedoch nicht stark genug, um ihnen hervorragende Härteeigenschaften zu verleihen. Sie sind tatsächlich weich.

Diese sind auch im Vergleich zu Übergangsmetallen schwach, was sich in ihren niedrigeren Schmelz- und Siedepunkten widerspiegelt.

Reaktionen

Die Erdalkalimetalle sind sehr reaktiv, weshalb sie in ihrer Natur nicht in ihrem reinen Zustand existieren, sondern in verschiedenen Verbindungen oder Mineralien verknüpft sind. Die Reaktionen hinter diesen Formationen können für alle Mitglieder dieser Gruppe allgemein zusammengefasst werden

Reaktion mit Wasser

Sie reagieren mit Wasser (mit Ausnahme von Beryllium aufgrund seiner "Zähigkeit" beim Anbieten seines Elektronenpaars) unter Bildung von korrosiven Hydroxiden und Wasserstoffgas.

M (s) + 2H ₂ O (1) => M (OH) ₂ (aq) + H ₂ (g)

Die Hydroxide von Magnesium-Mg (OH) ₂ - und von Berili-Be (OH) ₂ - sind in Wasser schwer löslich; Darüber hinaus ist die zweite nicht sehr grundlegend, da die Wechselwirkungen kovalenter Natur sind.

Reaktion mit Sauerstoff

Sie verbrennen in Kontakt mit Luftsauerstoff unter Bildung der entsprechenden Oxide oder Peroxide. Barium, die zweitgrößten Metallatome, bildet das Peroxid (BaO ₂ ), das stabiler ist, da die Ionenradien Ba ²⁺ und O ₂ ^2- ähnlich sind , wodurch die Kristallstruktur gestärkt wird.

Die Reaktion ist wie folgt:

2 M (s) + O ₂ (g) => 2 MO (s)

Daher sind die Oxide: BeO, MgO, CaO, SrO, BaO und RaO.

Reaktion mit Halogenen

Dies entspricht der Reaktion in einem sauren Medium mit den Halogenen unter Bildung anorganischer Halogenide. Dies hat die allgemeine chemische Formel MX ₂ und unter diesen sind: CaF ₂ , BeCl ₂ , SrCl ₂ , BaI ₂ , RaI ₂ , CaBr ₂ usw.

Anwendungen

Beryllium

Beryllium ist aufgrund seiner inerten Reaktivität ein Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit, das Kupfer oder Nickel in geringen Anteilen zugesetzt wird und Legierungen mit mechanischen und thermischen Eigenschaften bildet, die für verschiedene Branchen interessant sind.

Dazu gehören solche, die mit flüchtigen Lösungsmitteln arbeiten, bei denen die Werkzeuge aufgrund mechanischer Stöße keine Funken erzeugen dürfen. Ebenso finden seine Legierungen Verwendung bei der Herstellung von Raketen und Materialien für Flugzeuge.

Magnesium

Im Gegensatz zu Beryllium ist Magnesium umweltfreundlicher und ein wesentlicher Bestandteil von Pflanzen. Aus diesem Grund ist es von hoher biologischer Bedeutung und in der pharmazeutischen Industrie. Zum Beispiel ist Milchmagnesia ein Mittel gegen Sodbrennen und besteht aus einer Lösung von Mg (OH) ₂ .

Es hat auch industrielle Anwendungen, wie zum Beispiel beim Schweißen von Aluminium- und Zinklegierungen oder bei der Herstellung von Stählen und Titan.

Kalzium

Eine seiner Hauptanwendungen ist CaO, das mit Aluminosilikaten und Calciumsilikaten reagiert, um Zement und Beton die gewünschten Eigenschaften für den Bau zu verleihen. Ebenso ist es ein grundlegendes Material bei der Herstellung von Stahl, Glas und Papier.

Andererseits ist CaCO ₃ am Solvay-Prozess zur Herstellung von Na ₂ CO _{3 beteiligt} . CaF ₂ findet seinerseits Verwendung bei der Herstellung von Zellen für spektrophotometrische Messungen.

Andere Calciumverbindungen werden bei der Herstellung von Lebensmitteln, Körperpflegeprodukten oder Kosmetika verwendet.

Strontium

Beim Brennen blitzt Strontium ein intensives rotes Licht auf, das in der Pyrotechnik und zur Herstellung von Wunderkerzen verwendet wird.

Barium

Bariumverbindungen absorbieren Röntgenstrahlen, so dass BaSO ₄ - das ebenfalls unlöslich ist und verhindert, dass das toxische Ba ²⁺ im Körper frei herumläuft - zur Analyse und Diagnose von Veränderungen in Verdauungsprozessen verwendet wird.

Radio

Radium wurde wegen seiner Radioaktivität zur Behandlung von Krebs eingesetzt. Einige seiner Salze wurden zum Färben von Uhren verwendet, und diese Anwendung wurde später wegen der Risiken für diejenigen, die sie trugen, verboten.

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