Этой группе металлов отдан весь второй столбец таблицы Менделеева. И атомщики, и ювелиры используют щелочноземельные металлы. С ними интересно экспериментировать, но требуется осторожность.
Что представляют собой
Щелочноземельные металлы – это вся вторая группа таблицы Менделеева.
К щёлочноземельным металлам относятся:
- бериллий,
Бериллий, чистота более 99%, поликристаллический фрагмент - магний,
Металлический магний - кальций.
Кальций в атмосфере аргона
Плюс:
- стронций,
- барий,
Барий металлический Ba 99,9% - радий.
Советский армейский компас. Жёлтая краска содержит радий
То есть «щелочноземельный» список насчитывает шесть позиций, которые обычно располагаются по возрастанию атомного номера – от бериллия к радию.
История
Двойное название группы – отражение природы и характеристик входящих в нее элементов:
- Они способны образовывать щелочи.
- Ряд свойств их оксидов близки окислам алюминия и железа. Такие вещества еще средневековые алхимики именовали «землями».
Сегодняшний состав щелочноземельной группы сформировался не сразу: бериллий и магний отсутствовали.
Это объяснялось отличием свойств данных элементов от остальных:
- По большинству характеристик они ближе к алюминию, чем к другим элементам группы.
- Их гидроксиды – не щелочи.
- Магний взаимодействует с водой в замедленном режиме, у бериллия реакция в таком растворе нулевая. Та же картина при контакте с неметаллами.
Однако специалисты Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) решили все-таки причислить бериллий и магний к щелочноземельной группе.
Формы нахождения в природе
Щёлочноземельным металлам присуща чрезмерная активность, поэтому в природе они как самостоятельный элемент отсутствуют.
Почти всегда это составляющая минералов либо руд:
- Самый распространенный элемент щелочноземельной группы – кальций (2,9-12,9% по массе). Его получают из известняков, им насыщены мрамор, гранит.
- Почти три процента забирает магний.
- В сто раз реже в литосфере представлены барий со стронцием.
- Содержание остальных элементов измеряется тысячными долями процента.
Самым редким на планете щёлочноземельным металлом является радий. Но найти его легче других: это обязательный компонент урановых рудников.
Физико-химические характеристики
Элементы группы наделены общими физическими свойствами:
- Серебристый с сероватостью цвет.
- Твердость в стандартных условиях, ножом режется только стронций.
- Металлический блеск.
- Тускнение на воздухе с разной скоростью вследствие образования оксидной пленки.
- Хорошая пропускная способность для тепла и электричества.
- Два электрона на внешнем слое атома у каждого элемента, степень окисления – всегда +2. Это отражают формулы соединений, образованных металлами группы.
Самая тяжелая «щелочная земля» – радий. Кубик вещества с ребром в 1 см весит 5,5 грамма.
Более интересны химические свойства «земель».
Есть общие и оригинальные:
- Покрытый пленкой-оксидом бериллий способен на реакцию только при 600+°С (кроме фтора).
- Окисленный магний при средней температуре не реагирует ни с чем. Получение соединений металла возможно при температуре от 645°C.
- Кальций окисляется неспешно и только если воздух влажный. При незначительном нагреве горит, растворяется водой.
- Осмотрительности требуют барий, стронций, радий. На открытом пространстве взаимодействие этих металлов с кислородом и азотом чревато взрывом. Их держат в герметичных контейнерах, залив керосином. Эта особенность объединяет щелочные и щелочноземельные металлы.
Общие свойства щёлочноземельных металлов – растворение в кислотах, образование солей, щелочей при взаимодействии с водой.
Химическая активность щелочноземельных металлов усиливается с увеличением габаритов атома – от бериллия к радию.
Где используются
Свойства металлов щелочноземельной группы обусловили применение каждого во всех сегментах – от авиастроения до медицины и ювелирного дела:
- Бериллий. Исходник при выплавке сплавов, включая «атомные», получения ракетного топлива. Компонент ювелирных минералов первого ряда – аквамарина, гелиодора, изумруда.
- Кальций. Базис большинства огнеупоров, строительных материалов. Металл задействован при производстве топлива, аптечных препаратов.
- Магний. Самый легкий щелочноземельный металл. Как восстановитель нашел применение в металлургии. Без проблем куется, раскатывается. Чаще используется как «ингредиент» сплавов, снижающий их массивность, – материал корпусов и деталей ракет, самолетов, автомобилей, электроники. А также приборов для нужд оборонного комплекса и предприятий приборостроения.
Сегодня на первое место по использованию магниевых сплавов выходят смартфоны, планшеты, другие гаджеты.
- Стронций. Металлургами используется как лигатура сплавов, очиститель сталей, чугуна, меди от серы, других вредных примесей. Сырье закупают производители радиоэлектроники, химических источников тока, атомщики, пиротехники. Продукция «высокого сегмента» из металла – чистый уран, керамика-сверхпроводник, вакуумный инструментарий.
Стронций создает насыщенно-красные оттенки огней салюта. Изотопом вещества лечат онкологию.
- Барий. Используются соединения металла. Главный потребитель – атомщики. Ассортимент: вакуумные, пьезоэлектрические приборы, жидкий теплоноситель, линзы, стекло для урановых стержней, керамика-сверхпроводник. Нетоксичный сульфат используется рентгенологами как контрастное вещество.
На особом счету радий. Это самый редкий щелочноземельный металл: на планете его получено всего полтора килограмма.
Даже микродозы радиоактивного вещества смертельно опасны для человека. Однако это свойство используется исследователями ядерных процессов и для лечения онкологии.
Шкалы, стрелки компасов, бортовых приборов, изготовленных до 1970-х годов, покрыты краской, содержащей радий. Она светится в темноте, но с тех пор не используется как опасная для человека.
Биологическое значение
Значение щелочноземельных элементов разнообразно:
- Без кальция не формируется скелет, зубы, не сокращаются мышцы. Элемент «курирует» параметры крови.
- Магний – компонент биологических структур (к примеру, хлорофилла у растений). В организме человека содействует синтезу нуклеиновых кислот, работе ферментов, нервной системы.
- Микродозы стронция присутствуют в организме как аналог кальция. Особо важен щелочноземельный элемент для детей младше четырех лет.
Барий, радий, бериллий, их соединения ядовиты. Поэтому для биологических структур опасны.
Загрузка...
