Išči

    Zemljoalkalijska kovina

    Zemljoalkalijske kovine
    Vodik Helij
    Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon
    Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon
    Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton
    Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon
    Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal (element) Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon
    Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson
    IUPAC ime skupine 2
    Ime po elementu berilijeva skupina
    Trivialno ime zemljoalkalijske kovine
    CAS številka skupine
    (ZDA, vzorec A-B-A)
    IIA
    stara IUPAC številka
    (Evropa, vzorec A-B)
    IIA

    ↓ Perioda
    2
    Slika: Kos berilija
    Berilij (Be)
    4
    3
    Slika: Magnezijevi kristali
    Magnezij (Mg)
    12
    4
    Slika: kalcij shranjen pod argonovo atmosfero
    Kalcij (Ca)
    20
    5
    Slika: Stroncij v parafinskem olju
    Stroncij (Sr)
    38
    6
    Slika: Barij shranjen pod argonovo atmosfero
    Barij (Ba)
    56
    7
    Slika: Radij
    Radij (Ra)
    88

    Legenda

    prvobitni
    element iz radioktivnega razpada
    · p · ·

    Zemljoalkalijske kovine so elementi druge skupine periodnega sistema elementov. Mednje spadajo berilij (Be), magnezij (Mg), kalcij (Ca), stroncij (Sr), barij (Ba) in radij (Ra). Skupina se včasih imenuje tudi IIA ali berilijeva skupina.

    Ime so dobile po svojih oksidih, alkalnih zemljah, ki so jih včasih imenovali berilija, magnezija, apno, stroncija in barita. Ti oksidi reagirajo z vodo in dajejo alkalne (bazične) hidrokside. Izraz zemlja so prvi kemiki uporabljali za nekovinske snovi, ki so bile netopne v vodi in obstojne pri segrevanju - lastnosti, ki jih imajo njihovi oksidi. Spoznanje, da zemlje niso elementi, pač pa spojine, pripisujejo Antoineu Lavoisierju, ki jih je v svojem delu Traité Élémentaire de Chimie (Kemijski elementi) leta 1789 imenoval zemeljski elementi, ki tvorijo soli. Kasneje je izjavil, da so alkalijske zemlje verjetno kovinski oksidi in ob tem pripomnil, da gre samo za domnevo. Leta 1808 je Humphry Davy na osnovi Lavoisierjevih idej prvi pridobil vzorce alkalijskih zemeljskih kovin z elektrolizo njihovih talin.

    Zemljoalkalijske kovine so lep primer trendov lastnosti znotraj skupine periodnega sistema, ki se po skupini navzdol homologno spreminjajo. Kovine 2. skupine, izjemi sta berilij in magnezij, intenzivno obarvajo plamen: kalcij opečnato rdeče, stroncij škrlatno rdeče, barij zeleno in radij karminsko rdeče.

    Elektronske konfiguracije elementov 2. skupine so prikazane v naslednji preglednici:

    Z Element Število elektronov/ovojnica
    4 Berilij 2, 2
    12 Magnezij 2, 8, 2
    20 Kalcij 2, 8, 8, 2
    38 Stroncij 2, 8, 18, 8, 2
    56 Barij 2, 8, 18, 18, 8, 2
    88 Radij 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2

    Vse zemljoalkalijske kovine imajo na zunanji (valenčni) obli po dva elektrona, ki jih z lahkoto oddajo in s tem dosežejo energijsko bolj ugodno stanje s polno predzadnjo oblo, pri tem pa iz njih nastanejo ioni z nabojem 2+.

    Vse elementi iz 2. skupine so srebrno obarvane kovine, ki z lahkoto reagirajo s halogeni in tvorijo ionske soli. Z vodo ne reagirajo tako burno kot alkalijske kovine in tvorijo močno bazične hidrokside. Natrij in kalij, na primer, reagirata z vodo že pri sobni temperaturi, medtem ko magnezij reagira samo s paro, kalcij pa z vročo vodo:

    Mg + 2H2O (para) → Mg(OH)2 + H2

    Berilij je izjema, ki ne reagira niti z vodo niti s paro in ne tvori ionskih, ampak kovalentne halogenide.

    Vsebina

    Primerjava z alkalijskimi kovinami

    Zemljoalkalijske kovine so precej podobne alkalijskim kovinam. Glavna razlika med njimi je v elektronski konfiguraciji ns2 (alkalijske kovine imajo konfiguracijo ns1). Imajo torej dva valenčna elektrona, ki lahko tvorita kovinske ali ionske vezi. Kovine 2. skupine imajo višja tališča in vrelišča ter višjo gostoto in trdoto kot alkalijske kovine.

    Drugi valenčni elektron je za primerjavo kemijskih lastnosti z alkalijskimi kovinami zelo pomemben, ker je na istem energijskim podnivoju kot prvi. Zef je zato mnogo večji, to pa pomeni, da imajo elementi 2. skupine manjše atomske polmere in mnogo višje ionizacijske energije kot elementi 1. skupine. Kovine 2. skupine kljub višji ionizacijski energiji tvorijo ionske spojine s kationi 2+. Berilij se obnaša drugače, ker za odstranitev valenčnih elektronov potrebuje znatno več energije. Berilij zato ne tvori kationa Be2+, ampak se veže s polarno kovalentno vezjo.

    Berilij

    Berilij se obnaša povsem drugače kot druge zemljoalkalijske kovine in nekako ne spada v 2. skupino elementov. Če bi obstajal Be2+ ion, bi zaradi visoke gostote naboja močno polariziral elektronske oblake v svoji bližini in povzročil obsežno prekrivanje elektronskih obel. Vse berilijeve spojine imajo kovalentne vezi in celo BeF2, ki je najbolj ionska berilijeva spojina, ima nizko tališče in majhno električno prevodnost taline.

    Biološka nahajališča

    Lastnosti

    Fizikalne lastnosti

    Najpomembnejše fizikalne lastnosti zemljoalkalijskih kovin so zbrane v naslednji preglednici:

    Element Tališče (K) Vrelišče (K) Gostota (kg/m³) Mohsova trdota Električna prevodnost (S/m)
    Berilij 1551,15 ~2750 1848 5,5 31,3 · 106
    Magnezij 923 1380 1738 2,5 22,6 · 106
    Kalcij 1115 1757 1550 1,75 29,8 · 106
    Stroncij 1050 1655 2630 1,5 7,62 · 106
    Barij 1000 1913 3620 1,25 3 · 106
    Radij 973 2010 5500 2,3 ?

    Kemijske reakcije

    Kjer ni omenjeno drugače, so Me vsi elementi 2. skupine.

    2Me + O2 → 2MeO
    Barij tvori tudi barijev peroksid (Ba2+(O-O)2-).
    Me + H2 → MeH2
    Nastali hidridi imajo ionsko zgradbo.
    Me + 2H2O → Me(OH)2 + H2
    Me + X2 → MeX2

    Reaktivnost elementov opazno raste z naraščajočim vrstnim številom:

    Spojine

    MgO v prahu

    Berilij tvori kovalentne spojine, vsi ostali elementi pa ionske spojine, v katerih nastopajo kot Me2+ ioni. Najpomembnejše spojine so prikarane v naslednji preglednici:

    Berilij Magnezij Kalcij Stroncij Barij
    Oksidi BeO MgO CaO SrO BaO
    Hidroksidi Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
    Fluoridi BeF2 MgF2 CaF2 SrF2 BaF2
    Kloridi BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2
    Sulfati BeSO4 MgSO4 CaSO4 SrSO4 BaSO4
    Karbonati BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
    Nitrati Be(NO3)2 Mg(NO3)2 Ca(NO3)2 Sr(NO3)2 Ba(NO3)2
    Sulfidi BeS MgS CaS SrS BaS

    Posebne spojine

    Kalcijev karbid
    CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
    BaO2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O2

    Trdota vode

    Trdoto vode povzročajo v vodi raztopljeni kalcijevi in magnezijevi hidrogenkarbonati. Ogljikov dioksid iz zraka se raztaplja v vodi, tako da nastane šibka ogljikova kislina, ki pri pronicanju skozi zemeljske sklade raztaplja apnenec in dolomit:

    CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) ↔ Ca(HCO3)2(aq)

    Reakcija je reverzibilna: pri segrevanju vode se topnost CO2 zmanjša, zato se ravnotežje poruši in pomakne v levo in na steni posode se začneta izločati kalcijev in magnezijev karbonat kot vodni kamen.

    Nahajališča

    V zemeljski skorji je 4,16 % zemljoalkalijskih kovin. V tej količini je

    Elementi se pojavljajo predvsem kot silikati, karbonati in sulfati.

    Berilijevi dragi kamni

    Berilij tvori kakšnih trideset mineralov, ki spadajo med drage oziroma poldrage kamne:

    Viri