زگهواره تا گور دانش بجوی

خرید کتاب روز با بیشترین تخفیف

اثر مرکب انتشارات ملینا
اثر مرکب انتشارات ملینا
فلزات قلیایی خاکی

راهنمای بخش های این مقاله

فلزات قلیایی خاکی

به هر یک از عناصر گروه 2 جدول تناوبی فلزات قلیایی خاکی میگویند.با ما در وبسایت لرنیان همراه باشید تا این گروه جذاب جدول تناوبی را به شما معرفی کنیم.

فلز قلیایی خاکی چیست

فلزهای بازی قلیایی-خاکی به عناصر گروه دوم جدول تناوبی شامل شش عنصر ؛ بریلیوم و منیزیم ، کلسیم ، استرانسیوم ، باریم و رادیوم که آرایش الکترونی آن‌ها به ns۲ ختم می‌شود، می‌گویند. آخرین عنصر این گروه یعنی رادیوم، رادیواکتیو است. این فلزات سطحی درخشان و رنگ نقره‌ای سفید دارند. دارای واکنش‌پذیری بالایی هستند. اما واکنش‌پذیری این گروه به اندازه فلزات قلیایی (گروه I) نیست.

به استثنای رادیوم ، تمام فلزات و ترکیبات آنها تا حدی کاربرد تجاری پیدا می کنند ، به خصوص آلیاژهای منیزیم و انواع ترکیبات کلسیم. منیزیم و کلسیم ، به ویژه دومی ، ماهیت فراوانی دارند(آنها در میان شش عنصر رایج روی زمین قرار دارند و در فرآیندهای زمین شناسی و بیولوژیکی نقش بسزایی دارند.رادیوم یک عنصر نادر است و تمام ایزوتوپ های آن رادیواکتیو هستند.هرگز تولید تجاری این فلز صورت نگرفته است و اگرچه ترکیبات آن در نیمه اول قرن 20 برای درمان سرطان اغلب مورد استفاده قرار می گرفت ، اما جایگزین های گران قیمت آنها تا حد زیادی جایگزین شده است.

فلزات_قلیایی
فلزات_قلیایی

استخراج فلزات قلیایی خاکی

فلزات قلیایی خاکی در پوسته زمین یافت می‌شوند. اما نه به صورت فلز آزاد بلکه به علت فعالیت بالا به صورت ترکیب در کانی‌ها و سنگ‌های مختلف. کلسیم، پنجمین عنصر فراوان در پوسته زمین و منیزیم هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. کانی‌های مهم منیزیم عبارتند از: کارنیت، منیزیت و دولومیت. منیزیم از آب دریا هم استخراج می‌شود. با افزودن هیدروکسید کلسیم به آب دریا هیدروکسید منیزیم کم محلول به صورت رسوب ته‌نشین می‌شود. این رسوب بعد از تبدیل به کلرید منیزیم در سلول الکتروشیمیایی داونز الکترولیز می‌شود تا منیزیم فلزی بدست آید. منابع عمده کلسیم، کالک، سنگ آهک، ژیپس (سنگ گچ) بی‌آب است البته به این دلیل به عناصر این گروه قلیایی خاکی می‌گویند چون عناصر این گروه بیشتر در سطح خاک یافت می‌شوند.

تاریخچه فلزات قلیایی خاکی

اولین فلز قلیایی خاکی شناخته شده آهک (calx لاتین) بود که اکنون به عنوان اکسید کلسیم شناخته شده است. از آن در دوران باستان در ترکیبات ملات استفاده می شده است.

مگنزیا (این نام احتمالاً از مگنزیا ، منطقه ای از تسالالی در یونان گرفته شده است) ، اکسید منیزیم ، توسط شیمی دان اسکاتلندی جوزف بلک در سال 1755 نشان داده شد که یک قلیای خاکی متفاوت از آهک است. وی مشاهده کرد که منیزیا باعث بوجود آمدن یک سولفات محلول می شود ، در حالی که معلوم است که آن ناشی از آهک غیر محلول است.

بیشتربخوان بیشتر بدان  پاسخنامه تشریحی کنکور انسانی 98 نظام قدیم

در سال 1774 کارل ویلهلم شیله ، شیمی دان سوئدی که اکسیژن را کشف کرد ، دریافت که ماده معدنی بنام spar یا barys (یونانی: “سنگین”) حاوی قلیایی خاکی جدیدی است که به باریتا (اکسید باریم) معروف شد.

یک فلز قلیایی خاکی دیگر ، استرونتیا (اکسید استرانسیم) ، توسط شیمی دانان لندن ویلیام کروئیکسانک و آدیر کرافورد در سال 1789 در بررسی یک ماده معدنی (کربنات استرانسیم) یافت شده در یک معدن سرب در Strontian در Argyllshire ، اسکاتلند شناسایی شد.

بریلیا (اکسید بریلیم) از ماده معدنی بریل استخراج شد و توسط شیمی دان تحلیلی فرانسوی نیکولاس لوئیس ووکلین در سال 1798 به عنوانفلز قلیایی خاکی شناخته شد.اگرچه در ابتدا با آلومینا (اکسید آلومینیوم) اشتباه گرفته شد زیرا هر دو در قلیایی حل می شوند ، بریلیا مشخص است. بر خلاف آلومینا ، هنگامی که محلول قلیایی برای مدتی جوشانده شد دوباره از بین می رود.در اصل بریلیا به دلیل طعم شیرین آن گلوکینا (یونانی glykys ، “شیرین”) نامیده می شد. (این ریشه ریشه شناسی در فرانسه حفظ می شود ، جایی که عنصر بریلیم به عنوان گلوکنیوم نیز شناخته می شود.)

منیزیم ، کلسیم ، استرانسیم و باریم – عناصر حاصل از فلزات قلیایی خاکی توسط شیمی دان انگلیسی سر همفری دیوی در سال 1808 ، با استفاده از روش الکترولیتی که قبلاً برای جداسازی فلزات قلیایی پتاسیم و سدیم استفاده کرده بود ، به عنوان فلزات ناخالص جدا شد.

بعداً فلزات قلیایی-خاکی با کاهش نمکهای آنها با فلزات قلیایی آزاد تولید شدند و از این طریق (اثر پتاسیم بر کلرید بریلیم) بود که برلیوم ابتدا توسط شیمیدان آلمانی فردریش وهلر و شیمیدان فرانسوی آنتوان بسی جدا شد. رادیوم در سال 1898 با استفاده از رادیواکتیویته توسط فیزیکدانان فرانسوی پیر و ماری کوری کشف شد ، که تا سال 1902 آن را به شکل کلرید رادیوم از پیچبلند جدا کرده بود.رادیوم فلزی در سال 1910 از طریق کار ماری کوری و شیمیدان فرانسوی آندره لوئیس دبیرن جدا شد

بیشتربخوان بیشتر بدان  رشته معماری
مطالب مخصوص شما

مشخصات فلزات قلیایی خاکی

همانند دیگر گروه‌های جدول تناوبی عناصر، آرایش الکترونی مشابه، به خصوص در لایه آخر سبب شده است تا این عناصر روندهای تناوبی از خود نشان دهند. خواص عنصر رادیوم به دلیل ماهیت رادیواکتیو بودن ناشناخته است؛ اما پنج عنصر دیگر از فلزات قلیایی به خوبی شناخته شده‌اند. این فلزات همگی نرم، دارای رنگ سفید-نقره‌ای و همچنین شامل چگالی، نقطه ذوب و جوش پایین هستند.

بعضی از ترکیبات بریلیوم وقتی استنشاق می شوند بسیار سمی هستند
بعضی از ترکیبات بریلیوم وقتی استنشاق می شوند بسیار سمی هستند

تمامی این عناصر با هالوژن‌ها برای تشکیل متال هالیدهای فلزات قلیایی خاکی، وارد واکنش می‌شوند. فلزات قلیایی خاکی به غیر از برلیم، با آب برای تشکیل هیدروکسیدهای قوی قلیایی واکنش می‌دهند که حمل و نقل آن باید با دقت صورت بگیرد. از نظر انرژی یونش، این دسته از فلزات در رده دوم در میان عناصر جدول تناوبی قرار دارند. به دلیل پایین بودن بار موثر هسته و همچنین توانایی رسیدن به آرایش الکترونی پایدار با از دست دادن تنها دو الکترون،‌ انرژی یونش دوم نیز در این فلزات در رده دوم قرار دارد. فلزات قلیایی خاکیِ سنگین‌تر، نسبت به اعضای سبک‌تر خود واکنش‌پذیری بیشتری دارند.

در میان فلزات قلیایی خاکی،‌ برلیم یک استثنا است. این عنصر با آب و بخار وارد واکنش نمی‌شود و هالیدهای آن دارای پیوند کووالانسی است. از میان ترکیبات برلیم، ترکیب «برلیم فلوراید» ، شامل بیشترین خاصیت یونی است؛ اما نقطه ذوب پایین و در صورت ذوب شدن، هدایت الکتریکی پایینی دارد.

ترکیبات و واکنش ها

همانطور که گفته شد، این دسته از فلزات در واکنش با هالوژن‌ها تشکیل هالیدهای یونی همچون «کلسیم کلرید» می‌دهند. همچنین این عناصر در ترکیب با اکسیژن، اکسیدها را همچون «استرانسیوم اکسید» تولید و کلسیم، استرانسیوم و باریم در واکنش با آب تولید گاز هیدروژن و هیدروکسید می‌کنند. از میان ۶ عنصر این گروه، برلیوم، کلسیم، باریم و رادیم هر کدام حداقل یک رادیو ایزوتوپ طبیعی دارند. شدت رادیواکتیوی کلسیم و باریم بسیار ناچیز است.

بیشتربخوان بیشتر بدان  فلزات قلیایی

برخی واکنش های اصلی در فلزات قلیایی خاکی

در زیر برخی از واکنش‌های اصلی این دسته از عناصر آورده شده است:

واکنش با هالوژن‌ها

 

فرآورده حاصل از واکنش بالا با نام «آنیدروس کلسیم کلرید» (کلسیم کلرید خشک) شناخته می‌شود که از آن به عنوان نم‌گیر (دسیکانت) استفاده می‌شود.

واکنش با کربن

در واکنش با کربن، اَسِتیلیدها به طور مستقیم تشکیل می‌شوند. لازم به ذکر است که برلیم تشکیل «کاربید»

 

واکنش با نیتروژن

 

با واکنش منیزیم و برلیم، به طور مستقیم نیترید تولید می‌شود.

واکنش با آب

کلسیم، استرانسیم و باریم به راحتی با آب برای تشکیل هیدروکسید و گاز هیدروژن وارد واکنش می‌شوند. برلیم و منیزیم معمولا با اکسید شدن و تشکیل دادن یک لایه غیر قابل نفوذ، به عنوان عناصر منفعل در آب شناخته می‌شوند:

شناسایی فلزات قلیایی خاکی

از طریق آزمایش‌های ساده‌ای مانند رنگ شعله و رنگ رسوب، می‌توان فلزات قلیایی خاکی را در ترکیبات شناسایی کرد.

رنگ شعله

ر جدول زیر رنگ شعله، هرکدام از این عناصر در چراغ بونزن نشان داده شده است. برلیم و منیزیم به دلیل اندازه کوچک، رنگ خاصی را نشان نمی‌دهند.

فلزرنگ شعله
کلسیمقرمز آجزی
استرانسیمقرمز لاکی
باریمسبز و زرد
رادیمقرمز زرشکی

 

شناسایی در محلول

«دی‌سدیم فسفات» به عنوان یک معرف برای یون منیزیم بکار می‌رود. در حضور آمونیاک و نمک‌های آمونیوم، رسوب سفید رنگ «آمونیوم منیزیم فسفات»

تشکیل می‌شود:

 

برای شناسایی یون کلسیم، از «آمونیوم اگزالات»

استفاده می‌شود. حاصل این واکنش،‌ رسوب سفید رنگ «کلسیم اگزالات»

 

 

استرانسیوم در واکنش با نمک‌های سولفاته رسوب تشکیل می‌دهد:

 

لازم به ذکر است که تمامی فلزات قلیایی خاکی در حضور آمونیوم کلرید و آمونیاک، هنگام واکنش با آمونیوم کربنات، رسوب سفیدرنگ تشکیل می‌دهند.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مطالب مخصوص شما:
فلزات قلیایی خاکی x بخوانید...