Zemnoalkalni metal

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Zemnoalkalni metali
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
alkalni metali ←    → grupa 3
Broj grupe po IUPAC 2
Ime elementa berilijumska grupa
Trivijalno ime Zemnoalkalni metali
CAS broj grupe
(SAD, patern A-B-A)
 IIA
stari IUPAC broj
(Evropa, patern A-B)
 IIA
↓ Perioda
2 title="Be, Berilijum" style="text-align:center; vertical-align:bottom; width:210px; background:#f0f0f0; border:2px solid #6e6e8e; ;"|
Slika: Lump of beryllium
Berilijum (Be)
4
3 title="Mg, Magnezijum" style="text-align:center; vertical-align:bottom; width:210px; background:#f0f0f0; border:2px solid #6e6e8e; ;"|
Slika: Magnesium crystals
Magnezijum (Mg)
12
4 title="Ca, Kalcijum" style="text-align:center; vertical-align:bottom; width:210px; background:#f0f0f0; border:2px solid #6e6e8e; ;"|
Slika: Calcium stored under argon atmosphere
Kalcijum (Ca)
20
5 title="Sr, Stroncijum" style="text-align:center; vertical-align:bottom; width:210px; background:#f0f0f0; border:2px solid #6e6e8e; ;"|
Slika: Strontium floating in paraffin oil
Stroncijum (Sr)
38
6 title="Ba, Barijum" style="text-align:center; vertical-align:bottom; width:210px; background:#f0f0f0; border:2px solid #6e6e8e; ;"|
Slika: Barium stored under argon atmosphere
Barijum (Ba)
56
7 title="Ra, Radijum" style="text-align:center; vertical-align:bottom; width:210px; background:#f0f0f0; border:2px dashed #6e6e8e; ;"|
Slika: Radium electroplated on copper foil and covered with polyurethane to prevent reaction with air
Radijum (Ra)
88

Legenda

primordijalni element
elemnt po radioaktivnom raspadu
Boja atomskog broja:
crna=puna

U IIа grupu periodnog sistema elemenata spadaju: berilijum, magnezijum, kalcijum, stroncijum, barijum i radijum, i jednim imenom se nazivaju zemnoalkalni metali.[1][2] Poreklo zajedničkog imena ovih elemenata leži u činjenici da su najrasprostranjeniji među njima (kalcijum i magnezijum) značajni sastojci Zemljine kore i da njihovi karbonati: krečnjak (CaCO3), dolomit (CaCO3•MgCO3), a u značajnoj meri i magnezit (MgCO3), predstavljaju osnovne stene od kojih je izgrađen reljef čitavih oblasti na Zemlji.

Svi su laki metali, izuzev radijuma. Sivkasto su bele boje, metalnog sjaja, ali na vazduhu brzo potamne, usled oksidacije i presvlačenja tankim slojem oksida koji ih štiti od dalje oksidacije.[3] Tvrdoća se razlikuje od elementa do elementa zbog toga što poseduju različite tipove kristalne rešetke, pa je tako berilijum prilično tvrd a barijum mek kao olovo. Gustina se takođe razlikuje, ali su svi teži od vode.[4]

Atomi ovih elemenata sadrže po dva s-elektrona u najvišem energetskom nivou te su, prema tome, u svojim jedinjenjima pozitivno dvovalentni.[3][5][6] Zbog prisustva dva elektrona u perifernoj sferi elektronskog omotača imaju jako izražen pozitivni metalni karakter, iako imaju relativno slabije izražene metalne osobine u odnosu na alkalne metale (zbog manjeg poluprečnika atoma i samim tim jače izražene sile privlačenja između jezgra i elektrona usled čega se oni teže otpuštaju), a pored toga zemnoalkalni metali treba da otpuste i veći broj valentnih elektrona da bi stekli konfiguraciju plemenitog gasa.[7]

Hemijski su vrlo reaktivni, pa se stoga ne javljaju u prirodi u elementarnom stanju već isključivo u obliku svojih jedinjenja, a među njima najrasprostranjeniji su kalcijum i barijum.[8] Kao i u drugim grupama periodnog sistema, idući odozgo nadole, od berilijuma ka radijumu, sa rastućim rednim brojem povećava se metalni karakter i aktivnost elemenata što je uslovljeno povećanjem prečnika atoma i smanjenjem potencijala jonizacije elemenata. Za sada nije objašnjeno zašto, ali se zna da je energija jonizacije kod radijuma veća nego što se očekivalo. Zbog negativnog redoks potencijala dobra su redukciona sredstva. Zemnoalkalni metali se, inače, odlikuju veoma malim energijama jonizacije, pa stoga imaju i mali koeficijent elektronegativnosti koji opada sa porastom atomskih brojeva.

Ovi elementi se lako rastvaraju u kiselinama, a berilijum se rastvara i u alkalnim hidroksidima jer je amfoteran. Zagrejani na vazduhu burno sagorevaju dajući okside, koji su bazični, izuzev berilijuma čiji je oksid amfoteran. Zemnoalkalni metali dejstvuju i na vodu (izuzev berilijuma) i prelaze u odgovarajuće hidrokside, koji predstavljaju jake baze i veoma su slabo rastvorljivi u vodi. Inače ovi elementi reaguju i sa azotom, sa ugljenikom, sa halogenim elementima itd.

Različita svojstva berilijuma posledica su toga što ima manji atomski i jonski poluprečnik, a i činjenica je da se kod s i p- elememenata javlja dijagonalni efekat .

Karakteristike[uredi | uredi izvor]

Hemijska svojstva[uredi | uredi izvor]

Kao i kod drugih grupa, članovi ove porodice pokazuju obrasce u svojoj elektroničkoj konfiguraciji, naročito najudaljenije ljuske, što rezultira trendovima u hemijskom ponašanju:

Z Element Br. elektrona/ljuski Elektronska konfiguracija[n 1]
4 berilijum 2, 2 [He] 2s2
12 magnezijum 2, 8, 2 [Ne] 3s2
20 kalcijum 2, 8, 8, 2 [Ar] 4s2
38 stroncijum 2, 8, 18, 8, 2 [Kr] 5s2
56 barijum 2, 8, 18, 18, 8, 2 [Xe] 6s2
88 radijum 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2 [Rn] 7s2

Najveći deo hemije je izučen kod prvih pet članova grupe. Hemija radijuma nije dovoljno uspostavljena usled njegove radioaktivnosti;[3] i tog razloga su njegova svojstva poznata u ograničenoj meri.

Svi zemnoalkalni metali su srebrnasto obojeni i mekani, i imaju relativno niske gustine, tačke topljenja, i tačke ključanja. U hemijskom pogledu, svi zemnoalkalni metali reaguju sa halogenima da formiranu zemnoalkalne metalne halide, od kojih su svi jonska kristalna jedinjenja (izuzev berilijum hlorida, koji je kovalentan). Svi zemnoalkalni metali izuzev berilijuma takođe reaguju sa vodom da formiraju jake alkalne hidrokside i stoga je neophodno da se njima rukuje sa velikom pažnjom. Teži zemnoalkalni metali reaguju intenzivnije od lakših.[3] Zemnoalkalni metali imaju druge najniže prve jonizacione energije u njihovim respektivnom periodama periodnog sistema[6] zbog njihovih donekle niskih efektivnih nuklearnih naelektrisanja i sposobnosti ostvarivanja konfiguracije pune spoljašnje ljuske putem gubljenja dva elektron. Druga jonizaciona energija svih zemnoalkalnih metala je isto tako donekle niska.[3][6]

Berilijum je izuzetak. On ne reaguje s vodom ili parom, a njegovi halidi su kovalentni. Ako bi berilijum formirao jedinjenja sa stanjem jonizacije +2, on bi u znatnoj meri polarizovao obližnje elektronske oblake i prouzrokovao bi velika orbitalna preklapanja, jer berilijum ima veliku gustinu naelektrisanja. Sva jedinjenja koja sadrže berilijum imaju kovalentnu vezu.[9] Čak i jedinjenje berilijum fluorid, koje je u najvećoj meri jonsko jedinjenje berilijuma, ima nisku tačku topljenja i nisku električnu provodljivost kada se otopi.[10][11][12]

Svi zemnoalkalni metali imaju dva elektrona u svojoj valentnoj ljusci, tako da se energetski preferirano stanje postizanja popunjene elektronske ljuske ostvaruje gubitkom dva elektrona i formiranjem dvostruko naelektrisanih pozitivnih jona.

Jedinjenja i reakcije[uredi | uredi izvor]

Svi zemnoalkalijski metali reaguju sa halogenima da formiraju jonske halide, kao što je kalcijum hlorid (CaCl
2), i reaguju sa kiseonikom da bi se formirali oksidi, kao što je stroncijum oksid (SrO). Kalcijum, stroncijum i barijum reaguju sa vodom pri čemu se stvara vodonični gas i njihovi respektivni hidroksidi, a takođe su podvrgnuti reakcijama transmetalacije radi razmene liganda.

Konstante vezane za rastvorljivost florida zemnoalkalnih metala[n 2]
Metal
 M2+
HE
[13] 		F−
HE
[14] 		„MF2”
jedinica
HE 		Energije
MF2
rešetke
[15] 		Rastvorljivost
[16]
Be 2.455 458 3.371 3.526 rastvoran
Mg 1.922 458 2.838 2.978 0,0012
Ca 1.577 458 2.493 2.651 0,0002
Sr 1.415 458 2.331 2.513 0,0008
Ba 1.361 458 2.277 2.373 0,006

Fizičke i atomske osobine[uredi | uredi izvor]

Donja tabela sadrži pregled ključnih fizičkih i atomskih svojstava zemnoalkalnih metala.

Zemnoalkalni metal Standardna atomska težina
(u)[n 3][18][19] 		Tačka topljenja
(K) 		Tačka topljenja
(°C) 		Tačka ključanja
(K)[6] 		Tačka ključanja
(°C)[6] 		Gustina
(g/cm3) 		Elektronegativnost
(Poling) 		Prva energija jonizacije
(kJ·mol−1)		 Kovalentni radijus
(pm)[20] 		Boja plamenog testa
Berilijum 9,012182(3) 1560 1287 2742 2469 1,85 1,57 899,5 105 White[21]
Magnezijum 24,3050(6) 923 650 1363 1090 1,738 1,31 737,7 150 sjajno-bela[3]
Kalcijum 40,078(4) 1115 842 1757 1484 1,54 1,00 589,8 180 cigla-crvena[3]
Stroncijum 87,62(1) 1050 777 1655 1382 2,64 0,95 549,5 200 grimizna[3]
Barijum 137,327(7) 1000 727 2170 1897 3,594 0,89 502,9 215 jabuka-zelena[3]
Radijum [226][n 4] 973 700 2010 1737 5,5 0,9 509,3 221 tamnocrvena[n 5]

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Notacija plemenitog gasa se koristi radi konciznosti; najbliži plemeniti gas koji prethodi datom elementu je prvo napisan, i zatim se elektronska konfiguracija nastavlja od te tačke.
  2. ^ Energije su date u −kJ/mol, rastvorljivosti u mol/L; HE znači „energija hidracije”.
  3. ^ Broj u zagradama se odnosi na neodređenost merenja. Ta neodređenost se odnosi na najmanje značajnu cifru broja ispred vredsnosti u zagradama (tj., brojeći od najdesnije cifre levo od zagrada). Na primer, 1,00794(7) označava da je neodređenost 1,00794±0,00007, dok 1,00794(72) označava 1,00794±0,00072.[17]
  4. ^ Ovaj element nema stabilne nuklide, a vrednosti u zagradama označavaju maseni broj najduže živućeg izotopa elementa.[18][19]
  5. ^ Boja plamena testa čistog radijuma nikad nije bila uočena; tamnocrvena boja je ekstrapolacija od boje testa plamena njegovih jedinjenja.[22]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  2. ^ Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): Royal Society of Chemistry – International Union of Pure and Applied Chemistry. ISBN 0-85404-438-8. pp. 51. Electronic version.
  3. ^ a b v g d đ e ž z Royal Society of Chemistry. „Visual Elements: Group 2–The Alkaline Earth Metals”. Visual Elements. Royal Society of Chemistry. Arhivirano iz originala 5. 10. 2011. g. Pristupljeno 13. 1. 2012. 
  4. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  5. ^ „Periodic Table: Atomic Properties of the Elements” (PDF). nist.gov. National Institute of Standards and Technology. septembar 2010. Arhivirano (PDF) iz originala 9. 8. 2012. g. Pristupljeno 17. 2. 2012. 
  6. ^ a b v g d Lide, D. R., ur. (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics (84th izd.). Boca Raton, FL: CRC Press. 
  7. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  8. ^ „Abundance in Earth's Crust”. WebElements.com. Arhivirano iz originala 9. 3. 2007. g. Pristupljeno 14. 4. 2007. 
  9. ^ Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans, ur. (1994). Concise Encyclopedia Chemistry. trans. rev. Eagleson, Mary. Berlin: Walter de Gruyter. 
  10. ^ Bell, N. A. (1972). „Beryllium halide and pseudohalides”. Ur.: Emeléus, Harry Julius; Sharpe, A. G. Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 14. New York: Academic Press. str. 256—277. ISBN 978-0-12-023614-5. 
  11. ^ Walsh, Kenneth A. (1. 8. 2009). Beryllium chemistry and processing. ASM International. str. 99—102, 118—119. ISBN 978-0-87170-721-5. 
  12. ^ Hertz, Raymond K. (1987). „General analytical chemistry of beryllium”. Ur.: Coyle, Francis T. Chemical analysis of metals: a symposium. ASTM. str. 74—75. ISBN 978-0-8031-0942-1. 
  13. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, str. XXXVI–XXXVII.
  14. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, str. XXXVI.
  15. ^ Lide 2004, str. 12-23.
  16. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, str. 1073.
  17. ^ „Standard Uncertainty and Relative Standard Uncertainty”. CODATA reference. National Institute of Standards and Technology. Arhivirano iz originala 16. 10. 2011. g. Pristupljeno 26. 9. 2011. 
  18. ^ a b Wieser, Michael E.; Berglund, Michael (2009). „Atomic weights of the elements 2007 (IUPAC Technical Report)” (PDF). Pure Appl. Chem. IUPAC. 81 (11): 2131—2156. doi:10.1351/PAC-REP-09-08-03. Arhivirano (PDF) iz originala 2. 11. 2012. g. Pristupljeno 7. 2. 2012. 
  19. ^ a b Wieser, Michael E.; Coplen, Tyler B. (2011). „Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report)” (PDF). Pure Appl. Chem. IUPAC. 83 (2): 359—396. doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14. Arhivirano (PDF) iz originala 11. 2. 2012. g. Pristupljeno 11. 2. 2012. 
  20. ^ Slater, J. C. (1964). „Atomic Radii in Crystals”. Journal of Chemical Physics. 41 (10): 3199—3205. Bibcode:1964JChPh..41.3199S. doi:10.1063/1.1725697. 
  21. ^ Jensen, William B. (2003). „The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table” (PDF). Journal of Chemical Education. American Chemical Society. 80 (8): 952—961. Bibcode:2003JChEd..80..952J. doi:10.1021/ed080p952. Arhivirano iz originala (PDF) 11. 6. 2010. g. Pristupljeno 6. 5. 2012. 
  22. ^ Kirby, H. W; Salutsky, Murrell L (1964). The Radiochemistry of Radium. National Academies Press. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Group 2 – Alkaline Earth Metals, Royal Chemistry Society.
  • Hogan, C.Michael. 2010. Calcium. eds. A.Jorgensen, C. Cleveland. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment.
  • Maguire, Michael E. "Alkaline Earth Metals." Chemistry: Foundations and Applications. Ed. J. J. Lagowski. Vol. 1. New York: Macmillan Reference USA, 2004. 33–34. 4 vols. Gale Virtual Reference Library. Thomson Gale.
  • Silberberg, M.S., Chemistry: The molecular nature of Matter and Change (3e édition, McGraw-Hill 2009)
  • Petrucci R.H., Harwood W.S. et Herring F.G., General Chemistry (8e édition, Prentice-Hall 2002)

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Zemnoalkalni metal na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Земноалкални_метал&oldid=27394737”