Alkalisk jordmetall

Den alkaliske jordmetall (eller jordalkali ) er de seks kjemiske elementer i de to e gruppe av de periodiske system : beryllium 4 Be, magnesium 12 Mg, kalsium 20 Ca, strontium 38 Sr, barium 56 Ba og radium 88 Ra. Egenskapene deres er veldig like: de er sølvhvite, blanke og kjemisk ganske reaktive ved romtemperatur og trykk. Deres elektronkonfigurasjonen inneholder et undersjikt er mettet med to elektroner , er de lett miste for å danne et kation toverdig ( oksydasjonstilstand +2).

Deres navn kommer fra uttrykket "jordartsmetaller" anvendt i alkymien og beskriver metaller som motstår brann , jordalkalimetall -oksyder gjenværende faststoff ved høy temperatur.

Eiendommer

Jordalkalimetallene er preget av en sølvfarget glans, en tetthet er lav, en smeltetemperatur bare litt høyere enn for dårlige metaller (og et kokepunkt mindre enn noen av dem), en stor smidbarhet , samt en viss reaktivitet med halogener. , som fører til ioniske salter - med unntak av berylliumklorid BeCl 2 , som er kovalent - så vel som med vann (unntatt beryllium), men lettere enn alkalimetaller , for å danne sterkt basiske hydroksider . Reaktiviteten til disse elementene øker med atomnummeret .

Utseende til de seks jordalkalimetallene
Beryllium .
Magnesium .
Kalsium .
Strontium .
Barium .
Radium .

Den beryllium og magnesium er heller grå fordi de er dekket med en oksydfilm av BeO og MgO beskyttende passiverende , mens kalsium, strontium, barium og radium er lysere og mykere. Overflaten på disse metallene sverter raskt i det fri.

For eksempel, mens natrium og kalium reagerer med vann ved romtemperatur, reagerer kalsium bare med varmt vann, og magnesium bare med vanndamp :

Mg + 2 H 2 O→ Mg (OH) 2+ H 2.

Den beryllium Unntaket fra denne oppførselen: at det ikke reagerer med flytende vann eller med vanndamp, og halogenider er kovalent . Dermed berylliumfluorid BeF 2, a priori, den mest ioniske av berylliumhalogenidene, er i det vesentlige kovalent, med et smeltepunkt på knapt 553,85 ° C og en lav elektrisk ledningsevne i flytende tilstand.

M 2+ -ionene fra jordalkalimetallene Ca, Sr og Ba kan kvalitativt karakteriseres av en flamtest : Når et salt av et jordalkalimetall behandles med konsentrert saltsyre (som gir et flyktig metallklorid), og når det varmes opp sterkt i den ikke-lysende flammen til en Bunsen-brenner, observeres en karakteristisk flammefarge. Denne flammen er oransjerød for Ca (men blekgrønn gjennom blått glass), lilla for Sr (men lilla gjennom blått glass) og eplegrønn for Ba.

Element	Atomic masse	Smeltetemperaturen	temperatur koke	masse volum	Atomisk radius	Elektronisk konfigurasjon	ionisering energi	Elektronegativitet ( Pauling )
Beryllium	9,0121831 u	1 287 ° C	2469 ° C	1,85 g · cm -3	112 pm	[ Han ] 2s 2	899,5 kJ · mol -1	1,57
Magnesium	24.3055 u	650 ° C	1091 ° C	1,738 g · cm -3	160 pm	[ Ne ] 3s 2	737,7 kJ · mol -1	1.31
Kalsium	40 078 (4) u	842 ° C	1484 ° C	1,55 g · cm -3	197 pm	[ Ar ] 4s 2	589,8 kJ · mol -1	1.00
Strontium	87,62 (1) u	777 ° C	1377 ° C	2,64 g · cm -3	215 pm	[ Kr ] 5s 2	549,5 kJ · mol -1	0,95
Barium	137,327 (7) u	727 ° C	1845 ° C	3,51 g · cm -3	222 pm	[ Xe ] 6s 2	502,9 kJ · mol -1	0,89
Radium	[226]	700 ° C	1737 ° C	5,5 g · cm -3	-	[ Rn ] 7s 2	509,3 kJ · mol -1	0,9

Elementene i denne serien har to elektroner i valensskallet , og deres mest stabile elektroniske konfigurasjon oppnås ved tap av disse to elektronene for å danne et dobbelt ladet kation .

applikasjoner

Den beryllium brukes hovedsakelig i militære applikasjoner. Det brukes også som p- type dopemiddel for noen halvledere , mens berylliumoksid BeO brukes som en elektrisk isolator og motstandsdyktig varmeleder . På grunn av sin letthet og generelle egenskaper, brukes beryllium i applikasjoner der det kreves stivhet, letthet og tredimensjonal stabilitet over et bredt temperaturområde.

Den magnesium har blitt mye brukt i industrien med en strukturell rolle i den grad at dets egenskaper i dette området er bedre enn de som er av aluminium ; bruken har imidlertid blitt redusert på grunn av risikoen for betennelse den gir. Det legeres ofte med aluminium eller sink for å danne materialer med interessante egenskaper. Magnesium er også involvert i produksjonen av andre metaller, som jern , stål og titan .

Den kalsium virker som et reduksjonsmiddel ved separasjon av andre metaller fra deres malmer , så som uran . Den er også legert med andre metaller, som aluminium og kobber , og kan brukes til avoksidering av visse legeringer. Det brukes også til produksjon av mørtel og sement .

Den strontium og barium var færre anvendelser enn det jordalkalimetall-lighter. Den strontiumkarbonat SrCO 3brukes til å produsere rødt fyrverkeri , mens ren strontium brukes til å studere frigjøring av nevrotransmittere fra nevroner . Barium brukes til å skape et vakuum i elektronrør , mens bariumsulfat BaSO 4brukes i petroleumsindustrien , så vel som i andre typer applikasjoner.

Den radium ble en gang brukt i mange programmer, men har siden blitt erstattet av andre materialer på grunn av sin radioaktivitet , noe som gjør det farlig. Det har blitt brukt til å produsere lysende maling (in) og ble til og med tilsatt på 1930-tallet til bordvann, i tannkrem og kosmetikk under en foryngende og beroligende egenskaper og deretter lånt ut til radioaktivitet. I dag brukes den ikke lenger, ikke engang i radiologi , hvor kraftigere og sikrere radioaktive kilder brukes i stedet.

Biologisk rolle

Jordalkalimetaller har en veldig variabel biokjemisk rolle, noen er essensielle, andre er svært giftige eller til og med likegyldige:

Siden beryllium er lite oppløselig i vann, er det bare svært sjelden til stede i levende celler. Det er ikke kjent at det har noen biologisk rolle, og det er generelt veldig giftig for levende ting.

Den magnesium og kalsium er allment stede i alle kjente levende organismer og spiller en viktig rolle. For eksempel fungerer magnesium som en kofaktor for mange enzymer, og kalsiumsalter spiller en strukturell rolle i beinene til virveldyr og skjell av bløtdyr . Konsentrasjonsgradientene til Mg 2+ og Ca 2+ ioner over celle- eller intracellulære membraner (omsluttende organeller ) reguleres av ionepumper som samhandler med flere grunnleggende biokjemiske prosesser.

Den strontium og barium er ganske sjelden i biosfæren og dermed ha en marginal biologiske rolle. Strontium spiller likevel en viktig rolle i marine dyr, spesielt koraller , der det er involvert i syntesen av eksoskelettet . Disse elementene brukes noen ganger i medisin , strontium brukes i noen tannkremer mens barium, administrert til pasienter i bariumpreparater, brukes som et merkingsstoff i medisinsk røntgenbildebehandling for å forbedre kontraster og hjelpe diagnosen.

90 Sr isotopen er et fisjonsprodukt av uran. Under en atomulykke (avfallslekkasje, kjernefysisk eksplosjon, etc. ) risikerer den å forurense naturen og til slutt bli innlemmet i beinene med kalsiumfosfat.

Den radium er både sjeldne i naturen og svært radioaktivt , så det er fraværende av levende organismer og er radiotoksisk .

Etymologi

Navnene på disse elementene kommer fra oksyder, jordalkalier . De gamle begrepene for disse oksidene var beryllia (berylliumoksid), magnesia , kalk , strontia og baryta .

Navnet alkalisk jord skyldes at oksidene av disse metallene er mellomliggende mellom de av alkalimetaller og de av sjeldne jordarter . Bruken av begrepet "jordaktig" for å klassifisere tilsynelatende inerte stoffer dateres tilbake til antikken. Det eldste kjente systemet er det gamle Hellas , og besto av et system med fire klassiske elementer, inkludert jord. Filosofer og alkymister utviklet deretter dette systemet, inkludert Aristoteles , Paracelsus , John Becher og George Stahl .

I 1789 , Antoine Lavoisier i sin Traite élémentaire de Chimie , bemerkes at disse løsmasser var faktisk kjemiske forbindelser . Han kalte dem deretter enkle, jordbare, salifiserbare stoffer . Senere foreslo han at jordalkaliene kan være metalloksider, men han innrømmet at dette bare var en gjetning. I 1808 , Humphry Davy fort Lavoisier arbeid og var den første til å oppnå metallprøver ved elektrolyse fra deres smeltede jord.

Merknader og referanser

henhold til vedlegget: Franske stavekorreksjoner i 1990
(in) CRC Handbook of Chemistry and Physics , Section 1: Basic Constants, Units, and Conversion Factors , subsection: Electron Configuration of Neutral Atoms in the Ground State , 84 th online edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2003.
(in) Günter Petzow, Fritz Aldinger, Sigurd Jönsson, Peter Welge, Vera van Kampen Mensing Thomas og Thomas Brüning , " Beryllium and Beryllium Compounds " , Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2002( DOI 10.1002 / 14356007.a04_011.pub2 , les online )
(in) R. Miledi , " Strontium as a Substitute for calcium in the Process of Transmitter Release at the Neuromuscular Junction " , Nature , vol. 212, n o 5067, 10. desember 1966, s. 1233-1234 ( PMID 21090447 , DOI 10.1038 / 2121233a0 , Bibcode 1966Natur.212.1233M , les online )
(i) Donald J. Hagler Jr. og Yukiko Goda , " Egenskaper for synkron og asynkron frigjøring under pulstogdepresjon i kultiverte hippocampusneuroner " , Journal of Neurophysiology , Vol. 85, n o 6, Juni 2001, s. 2324-2334 ( PMID 11387379 , les online )
(in) Robert Kresse, Ulrich Baudis, Paul Jäger, Hermann H. Riechers, Heinz Wagner, Jochen Winkler og Hans Uwe Wolf , " Barium and Barium Compounds " , Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2002( DOI 10.1002 / 14356007.a03_325.pub2 , les online )
(in) James G. Terrill, Jr., Samuel C. Ingraham, II og Dade W. Moeller , " Radium in the healing arts and in industry. Stråleeksponering i USA ” , Public Health Reports , vol. 69, n o 3, Mars 1954, s. 255-262 ( PMID 2024184 , PMCID 13134440 , JSTOR 4588736 )

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker

IUPAC : Koblingsside til det periodiske systemet
IUPAC : offisiell periodisk tabell av 22/06/2007

1. 3

Hei

Være

IKKE

Født

Ikke relevant

Den

Eller

Ess

Jeg

Dette

Hadde

Lese

Din

Bein

På

Kunne

Nei

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Alkali- metaller	Alkalisk jord	Lanthanides	Overgangs metaller	Dårlige metaller	metall loids	Ikke- metaller	halogen gener	Noble gasser	Varer uklassifisert
		Actinides
		Superaktinider