Fysikaliska och kemiska egenskaper

admin 0 Comments Articles

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Alkaliska jordartsmetaller är mycket metalliska och är goda ledare för elektricitet. De har en gråvit lyster när de är nyskurna men anlöper lätt i luft, särskilt de tyngre medlemmarna i gruppen. Beryllium är tillräckligt hårt för att repa glas, men barium är endast något hårdare än bly. Gruppens smältpunkter (mp) och kokpunkter (bp) är högre än motsvarande alkalimetaller; de varierar på ett oregelbundet sätt, där magnesium har den lägsta (mp 650 °C och bp 1 090 °C ) och beryllium den högsta (mp 1 287 °C och bp ca 2 471 °C ). Elementen kristalliserar i en eller flera av de tre regelbundna tätt packade metalliska kristallformerna.

Kemiskt sett är de alla starka reduktionsmedel. De fria metallerna är lösliga i flytande ammoniak, de mörkblå lösningarna av kalcium, strontium och barium väcker stort intresse eftersom de tros innehålla metalljoner och de mest ovanliga arterna, solvaterade elektroner, eller elektroner som är resultatet av växelverkan mellan metallen och lösningsmedlet. Högkoncentrerade lösningar av dessa grundämnen har ett metalliskt, kopparliknande utseende, och ytterligare avdunstning ger rester som innehåller ammoniak (ammoniater), som motsvarar den allmänna formeln M(NH3)6. Med tiden sönderdelas ammoniaterna och bildar amiderna M(NH2)2. Lösningarna är starka reduktionsmedel och är användbara i ett antal kemiska processer.

Atomer från de alkalisk-jordiska grundämnena har alla liknande elektroniska strukturer, som består av ett elektronpar (benämnt s-elektroner) i en yttersta orbital, inom vilken det finns en stabil elektronisk konfiguration som motsvarar den hos en ädelgas. Ädelgaselementen – helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) och radon (Rn) – har i allmänhet fullständiga elektronskal. Strontium har konfigurationen 1s22s22p63s23p63d104s24p65s2, som kan skrivas som 5s2. På samma sätt kan beryllium betecknas som 2s2, magnesium som 3s2, kalcium som 4s2, barium som 6s2 och radium som 7s2. De framträdande linjerna i grundämnenas atomspektrum, som erhålls när grundämnena värms upp under vissa förhållanden, härrör från atomtillstånd där en av de två s-elektronerna har flyttats till en orbital med högre energi.

S-elektronerna joniseras (avlägsnas från atomen) relativt lätt, och denna jonisering är ett karakteristiskt kännetecken för alkalisk-jordisk kemi. Joniseringsenergin (den energi som krävs för att avlägsna en elektron från atomen) sjunker kontinuerligt i serien från beryllium (9,32 elektronvolt ) till barium (5,21 eV); radium, den tyngsta i gruppen, har en något högre joniseringsenergi (5,28 eV). De små oregelbundenheter som observeras i den annars jämna förändringen när man går nedåt i gruppen som den visas i det periodiska systemet förklaras av den ojämna fyllningen av elektronskal i de på varandra följande raderna i tabellen. S-elektronerna kan också befordras till p-orbitaler med samma huvudsakliga kvantnummer (inom samma skal) med energier som liknar dem som krävs för att bilda kemiska bindningar; de lättare atomerna kan därför bilda stabila kovalent bundna strukturer, till skillnad från helium, som har den annars analoga elektroniska konfigurationen 1s2.

I de flesta fall domineras kemin hos dessa grundämnen av bildandet av och egenskaperna hos de dubbelt laddade M2+-jonerna, i vilka de yttersta s-elektronerna har tagits bort från metallatomen. Den resulterande jonen stabiliseras genom elektrostatisk interaktion med ett lösningsmedel, som vatten, som har en hög dielektrisk konstant och en stor förmåga att absorbera elektrisk laddning, eller genom kombination med joner med motsatt laddning i ett jongitter som finns i salter. Den extra energi som krävs för att avlägsna den andra s-elektronen (den andra joniseringsenergin är ungefär dubbelt så stor som den första) kompenseras mer än väl av den extra bindningsenergi som finns i den dubbelt laddade jonen. För att avlägsna en tredje elektron från en jordalkalisk atom skulle det dock krävas en energiåtgång som är större än vad som kan återvinnas från någon känd kemisk miljö. Som ett resultat av detta uppvisar de jordalkaliska metallerna ett oxidationstillstånd som inte är högre än +2 i sina föreningar.

Som det anstår den ökande storleken på deras inre kärnor, ökar radierna för jonerna i de jordalkaliska grundämnena stadigt från Be2+, som har en radie på 0,27 angström (Å; 1 Å = 10-8 cm) för ett koordinationsnummer på 4 (dvs, med fyra joner eller andra molekyler bundna till den), till Ra2+, med en radie på 1,48 Å och ett koordinationstal på 8.

Vissa egenskaper hos de jordalkaliska metallerna presenteras i tabellen.