Mahdollisesti ryhmän reaktiivisimpien alkuaineiden naapurit, alkalimetallit kuuluvat jaksollisen järjestelmän ryhmään 2. Jotenkin ne ovat hyvin samankaltaisia kuin taulukon naapurielementit. Silti ne onnistuvat olemaan niistä varsin erilaisia. Näillä metalleilla on melkoinen määrä mielenkiintoisia ominaisuuksia, joiden tutkiminen on ehdottoman hauskaa. Tutustutaan siis emäksisiin maametalleihin.
Suggested Videos
Alkaliitt. Maametallit – ryhmän 2 alkuaineet
Ryhmän 2 alkuaineisiin kuuluvat beryllium(Be), Magnesium(Mg), kalsium(Ca), strontium(Sr) ja barium(Ba). Näitä alkuaineita ei yleensä tarvitse varastoida öljyssä, toisin kuin ryhmän yksi alkuaineita. Metallien osalta maa-alkalimetalleilla on yleensä alhaiset sulamispisteet ja alhaiset tiheydet. Koska ne ovat metalleja, ne ovat luonnollisesti hyviä lämmön- ja sähkönjohtimia.
Kakkosryhmän alkuaineiden yleinen elektronikonfiguraatio on ns2. Emäksiset maametallit kykenevät menettämään ulkokuorensa kaksi elektronia. Näin ne reagoivat muiden alkuaineiden kanssa ja muodostavat ionisia yhdisteitä. Otetaan joitakin esimerkkejä tällaisten metallien reaktioiden ymmärtämiseksi.
- Magnesiumin reaktio veden kanssa tapahtuu hyvin hitaasti, jolloin myös vetykaasun vapautuminen on hyvin hidasta. Kalsiumilla on kuitenkin reaktiossa taipumus pörröttää pois melko nopeasti. Tämän seurauksena muodostuu emäksinen liuos, joka voidaan ymmärtää paremmin seuraavan yhtälön avulla:
kalsium + vesi → kalsiumhydroksidi + vety eli
Ca (s) + 2 H2O (l) → Ca (OH)2 (aq) + H2 (g)
- Strontiumilla on taipumus irrottaa vetykaasua, paljon helpommin.
- Barium reagoi myös hyvin nopeasti veden kanssa.
Koska kakkosryhmän alkuaineiden reaktiokyky on melko vähäisempi verrattuna ykkösryhmän alkuaineisiin, niitä lisätään happoihin niiden laimentamiseksi. Esimerkiksi suolahappoon lisätyt magnesium ja kalsium tuottaisivat seuraavan tuloksen:
magnesium + suolahappo → magnesiumkloridi + vety
Mg (s) + 2 HCl (aq) → MgCl2 (aq) + H2 (g)
Maa-alkalimetallien käyttökohteet
Kakkosryhmän alkuaineiden ja niiden yhdisteiden käyttökohteista on paljon ymmärrettävää.
Magnesium palaa yleensä kirkkaalla valkealla liekillä, ja tämän ansiosta sitä on voitu käyttää ilotulitteissa ja pelastusraketeissa, yhdessä muun sellaisen lajikkeen kanssa. Ainutlaatuinen metallin käyttökohde on huipputehokkaiden autojen moottoreiden valmistuksessa ja tuotannossa.
Voidaan ottaa esimerkiksi Volkswagenin ”Beetle”, jossa on magnesiumista valmistettu kampikammio ja muita moottorin osia. Porsche 911 sisältää yli 50 kiloa magnesiumia. Sitä otetaan käyttöön sen alhaisen tiheyden vuoksi, mikä vähentää polttoaineen kulutusta ja vähentää näiden autojen saastepäästöjä. Magnesiumyhdisteet ovat myös hyödyllisiä. Esimerkiksi:
- Vaikuttavana aineena magnesiumhydroksidia käytetään joissakin ruoansulatushäiriöihin tarkoitetuissa lääkkeissä. Se neutraloi ylimääräisen hapon, joka aiheuttaa närästystä ihmisillä.
- Magnesiumoksidilla on erittäin korkea sulamispiste, joten sitä käytetään uunien vuorauksena.
- Epsom-suola, joka on laksatiivinen, sisältää magnesiumsulfaattia.
Strontium-yhdisteitä käytetään ilotulitteissa, joilla saadaan aikaan purppuranpunainen väri. Bariumyhdisteet ovat hyvin myrkyllisiä. Rotanmyrkyssä on bariumkarbonaattia. Olet ehkä kuitenkin kuullut ”bariumaterioista” sairaaloissa. Potilaat nielevät valkoista ainetta, joka näkyy röntgenkuvissa ruuansulatuskanavassa. Se sisältää bariumsulfaattia, joka ei liukene veteen ja kulkee siten vain elimistön läpi aiheuttamatta mitään haittaa.
Ratkottu kysymys sinulle
K: Keskustele II-ryhmän alkuaineiden fysikaalisista ominaisuuksista.
Ans: II-ryhmän alkuaineisiin kuuluvien alkuaineperheen jäsenten atomisäteet sekä ionisäteet ovat pienempiä kuin vastaavien alkalimetallien jäsenten. Emäksisillä maametalleilla on atomiensa suuren koon vuoksi melko alhaiset ionisaatioenergioiden arvot verrattuna p – lohkon alkuaineisiin. Ryhmän sisällä ionisaatioenergia kuitenkin pienenee atominumeron kasvaessa.
Se johtuu atomin koon kasvusta, joka johtuu uusien kuorien lisäämisestä ja sisempien kuorien elektronien varjostavan vaikutuksen suuruudesta. Koska niiden (IE) 1 on suurempi kuin niiden alkalimetallien naapureiden, ryhmän IIA metallit ovat hieman vähemmän reaktiivisia kuin alkalimetallit.
Atomipaino kasvaa ryhmässä Be:stä Ba:han ja tilavuus kasvaa myös, mutta atomipainon kasvu on suurempaa verrattuna atomitilavuuteen. Siksi tiheys kasvaa Be:stä Ba:han. Emäksisten maametallien sulamis- ja kiehumispisteet ovat korkeammat kuin alkalimetallien, mikä johtuu pääasiassa niiden pienestä koosta ja tiiviimmin pakkautuneesta kideristikosta alkalimetalleihin verrattuna sekä siitä, että niillä on kaksi valenssielektronia.
Koska emäksisillä maametalleilla (Be:tä lukuun ottamatta) on taipumus menettää helposti valenssielektroninsa, ne toimivat voimakkaina pelkistävinä aineina, kuten E0-puna-arvot osoittavat. Berylliumin vähemmän negatiivinen arvo johtuu Be2+:n pieneen kokoon liittyvästä suuresta hydrataatioenergiasta ja sublimoitumislämmön suhteellisen suuresta arvosta.