معادن الأرض القلوية: الخصائص ، التفاعلات ، التطبيقات - كيمياء - 2025

و المعادن الأرضية القلوية هي تلك التي تشكل مجموعة 2 من الجدول الدوري، وأشارت في العمود الأرجواني في الصورة أدناه. من أعلى إلى أسفل ، هم البريليوم والمغنيسيوم والكالسيوم والسترونشيوم والباريوم والراديوم. طريقة ذاكرة ممتازة لتذكر أسمائهم من خلال نطق السيد بيكامغبارا.

بتحطيم رسائل السيد بيكامغبارا ، لديك أن "الأب" هو السترونتيوم. "Be" هو الرمز الكيميائي للبريليوم ، و "Ca" هو رمز الكالسيوم ، و "Mg" هو رمز المغنيسيوم ، و "Ba" و "Ra" يتوافقان مع فلز الباريوم والراديوم ، وهذا الأخير عنصر من عناصر الطبيعة. المشعة.

يشير مصطلح "القلوية" إلى حقيقة أنها معادن قادرة على تكوين أكاسيد قاعدية للغاية ؛ ومن ناحية أخرى ، تشير كلمة "الأرضية" إلى الأرض ، وهو الاسم الذي أُطلق عليه بسبب انخفاض قابليته للذوبان في الماء. تقدم هذه المعادن في حالتها النقية ألوانًا فضية مماثلة مغطاة بطبقات أكسيد رمادية أو سوداء.

إن كيمياء معادن الأرض القلوية غنية جدًا: من مشاركتها الهيكلية في العديد من المركبات غير العضوية إلى ما يسمى بالمركبات الفلزية العضوية ؛ هذه هي تلك التي تتفاعل عن طريق الروابط التساهمية أو التنسيق مع الجزيئات العضوية.

الخواص الكيميائية

من الناحية الفيزيائية ، فهي أكثر صلابة وكثافة ومقاومة لدرجات الحرارة من الفلزات القلوية (تلك الموجودة في المجموعة 1). هذا الاختلاف يكمن في ذراتهم ، أو ما هو نفسه ، في هياكلهم الإلكترونية.

نظرًا لأنهم ينتمون إلى نفس المجموعة في الجدول الدوري ، فإن جميع متجانساتهم تظهر خواصًا كيميائية تحددهم على هذا النحو.

لماذا ا؟ لأن تكوين إلكترون التكافؤ الخاص بهم هو ns ² ، مما يعني أن لديهم إلكترونين للتفاعل مع الأنواع الكيميائية الأخرى.

الطابع الأيوني

نظرًا لطبيعتها المعدنية ، فإنها تميل إلى فقد الإلكترونات لتكوين كاتيونات ثنائية التكافؤ: Be ²⁺ و Mg ²⁺ و Ca ²⁺ و Sr ²⁺ و Ba ²⁺ و Ra ²⁺.

وبنفس الطريقة التي يختلف فيها حجم ذراتها المحايدة أثناء نزولها عبر المجموعة ، فإن كاتيوناتها تصبح أيضًا أكبر ، وتنخفض من Be ²⁺ إلى Ra ²⁺.

نتيجة لتفاعلاتها الكهروستاتيكية ، تشكل هذه المعادن أملاحًا تحتوي على أكثر العناصر الكهربية. هذا الميل العالي لتكوين الكاتيونات هو خاصية كيميائية أخرى للمعادن الأرضية القلوية: فهي شديدة الحساسية للكهرباء.

تتفاعل الذرات الكبيرة بسهولة أكبر من الذرات الصغيرة ؛ بمعنى آخر ، Ra هو المعدن الأكثر تفاعلًا والأقل تفاعلًا. هذا هو نتاج القوة الأقل جاذبية التي تمارسها النواة على الإلكترونات البعيدة بشكل متزايد ، مع وجود احتمال أكبر "للهروب" إلى ذرات أخرى.

ومع ذلك ، ليست كل المركبات أيونية بطبيعتها. على سبيل المثال ، البريليوم صغير جدًا وله كثافة شحنة عالية ، مما يؤدي إلى استقطاب السحابة الإلكترونية للذرة المجاورة لتشكيل رابطة تساهمية.

ما العاقبة التي يجلبها ذلك؟ مركبات البريليوم هي في الغالب تساهمية وغير أيونية ، على عكس غيرها ، حتى لو كانت عبارة عن Be ²⁺ كاتيون.

روابط معدنية

من خلال وجود إلكترونين تكافؤين ، يمكنهم تكوين "بحار إلكترون" أكثر شحنة في بلوراتهم ، والتي تدمج وتجمع ذرات المعادن بشكل أقرب على النقيض من الفلزات القلوية.

ومع ذلك ، فإن هذه الروابط المعدنية ليست قوية بما يكفي لمنحها خصائص صلابة متميزة ، فهي في الواقع ناعمة.

أيضًا ، هذه ضعيفة مقارنة بتلك الخاصة بالمعادن الانتقالية ، والتي تنعكس في انخفاض درجات انصهارها وغليانها.

تفاعلات

فلزات الأرض القلوية شديدة التفاعل ، وهذا هو سبب عدم وجودها في الطبيعة في حالتها النقية ، ولكنها مرتبطة بمركبات أو معادن مختلفة. يمكن تلخيص ردود الفعل وراء هذه التشكيلات بشكل عام لجميع أعضاء هذه المجموعة

رد فعل مع الماء

تتفاعل مع الماء (باستثناء البريليوم ، بسبب "صلابتها" في تقديم زوجها من الإلكترونات) لإنتاج هيدروكسيدات أكالة وغاز الهيدروجين.

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

هيدروكسيدات المغنيسيوم -Mg (OH) ₂ - و berili -Be (OH) ₂ - ضعيفة الذوبان في الماء ؛ علاوة على ذلك ، فإن الثانية ليست أساسية للغاية ، لأن التفاعلات تساهمية بطبيعتها.

تفاعل مع الأكسجين

تحترق عند ملامستها للأكسجين في الهواء لتكوين الأكاسيد أو البيروكسيدات المقابلة. الباريوم ، ثاني أكبر ذرات معدنية ، يشكل البيروكسيد (BaO ₂) ، وهو أكثر استقرارًا لأن نصف القطر الأيوني Ba ²⁺ و O ₂ ^2- متشابهان ، مما يقوي البنية البلورية.

رد الفعل على النحو التالي:

2M (s) + O ₂ (g) => 2MO (s)

لذلك ، فإن الأكاسيد هي: BeO و MgO و CaO و SrO و BaO و RaO.

التفاعل مع الهالوجينات

هذا يتوافق مع عندما تتفاعل في وسط حمضي مع الهالوجينات لتكوين هاليدات غير عضوية. وهذا له الصيغة الكيميائية العامة MX ₂ ، ومن بين هذه هي: الكاف ₂ ، BeCl ₂ ، SrCl ₂ ، باي ₂ ، راي ₂ ، CABR ₂ ، الخ

التطبيقات

البريليوم

نظرًا لتفاعله الخامل ، فإن البريليوم معدن يتمتع بمقاومة عالية للتآكل ، ويضاف بنسب صغيرة إلى النحاس أو النيكل ، ويشكل سبائك ذات خصائص ميكانيكية وحرارية مثيرة للاهتمام للصناعات المختلفة.

من بينها تلك التي تعمل مع المذيبات المتطايرة ، حيث يجب ألا تنتج الأدوات شرارات بسبب الصدمات الميكانيكية. وبالمثل ، فإن سبائكه تستخدم في تصنيع الصواريخ والمواد المستخدمة في الطائرات.

المغنيسيوم

على عكس البريليوم ، يعتبر المغنيسيوم أكثر صداقة للبيئة وهو جزء أساسي من النباتات. لهذا السبب فهي ذات أهمية بيولوجية عالية وفي صناعة الأدوية. على سبيل المثال ، يعتبر حليب المغنيسيوم علاجًا للحموضة المعوية ويتكون من محلول Mg (OH) ₂.

كما أن لها تطبيقات صناعية ، مثل لحام سبائك الألومنيوم والزنك ، أو في إنتاج الفولاذ والتيتانيوم.

الكالسيوم

أحد الاستخدامات الرئيسية له هو CaO ، الذي يتفاعل مع سيليكات الألمنيوم وسيليكات الكالسيوم لإعطاء الأسمنت والخرسانة الخصائص المرغوبة للبناء. وبالمثل ، فهو مادة أساسية في إنتاج الفولاذ والزجاج والورق.

من ناحية أخرى ، يشارك CaCO ₃ في عملية Solvay لإنتاج Na ₂ CO ₃. من جانبه ، يستخدم CaF ₂ في تصنيع الخلايا للقياسات الطيفية.

تستخدم مركبات الكالسيوم الأخرى في صناعة الأغذية ومنتجات النظافة الشخصية أو مستحضرات التجميل.

السترونتيوم

عند الاحتراق ، يومض السترونتيوم ضوء أحمر شديد ، والذي يستخدم في الألعاب النارية وصنع شرارات.

الباريوم

تمتص مركبات الباريوم الأشعة السينية ، لذلك يستخدم BaSO ₄ - وهو أيضًا غير قابل للذوبان ويمنع Ba ²⁺ السام ^من التجوال الحر في الجسم - لتحليل وتشخيص التغيرات في عمليات الهضم.

مذياع

يستخدم الراديوم في علاج السرطان بسبب نشاطه الإشعاعي. تم استخدام بعض أملاحه لتلوين الساعات ، وتم حظر هذا التطبيق لاحقًا بسبب المخاطر التي يتعرض لها من يرتديها.

المراجع

1. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (7 يونيو 2018). معادن الأرض القلوية: خصائص مجموعات العناصر. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 ، من: thinkco.com
2. مينتزر ، أسوشيتد برس (14 مايو 2018). استخدامات معادن الأرض القلوية. علم. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 من: sciencing.com
3. ما هي استخدامات قلوية فلز الأرض؟ (29 أكتوبر 2009). الملاحظات الإلكترونية. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 من: enotes.com
4. Advameg ، Inc. (2018). المعادن الأرضية القلوية. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 من: scienceclarified.com
5. ويكيبيديا. (2018). فلز قلوي ترابي. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 من: en.wikipedia.org
6. الكيمياء LibreTexts. (2018). معادن الأرض القلوية (المجموعة 2). تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 من: chem.libretexts.org
7. العناصر الكيميائية. (2009 ، 11 أغسطس). البريليوم (كن).. تم الاسترجاع في 7 يونيو 2018 من: commons.wikimedia.org
8. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. في عناصر المجموعة 2. (الطبعة الرابعة). ماك جراو هيل.