Comportament fizic și chimic

Chimic, toate sunt agenți reducători puternici. Metalele libere sunt solubile în amoniac lichid, soluțiile albastru închis ale calciului, stronțiului și bariului stârnind un interes considerabil, deoarece se crede că acestea conțin ioni metalici și cele mai neobișnuite specii, electroni solvatați sau electroni rezultați din interacțiunea dintre metal și solvent. Soluțiile foarte concentrate ale acestor elemente au un aspect metalic, asemănător cu cel al cuprului, iar prin evaporare ulterioară se obțin reziduuri care conțin amoniac (amoniți), care corespund formulei generale M(NH3)6. Cu timpul, amoniacurile se descompun pentru a forma amide, M(NH2)2. Soluțiile sunt agenți reducători puternici și sunt utile într-o serie de procese chimice.

Atomii elementelor alcalino-pământoase au toți structuri electronice similare, constând într-o pereche de electroni (denumiți electroni s) într-un orbital exterior, în interiorul căruia se află o configurație electronică stabilă corespunzătoare celei a unui gaz nobil. Elementele gazoase nobile – heliu (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe) și radon (Rn) – au, în general, învelișuri electronice complete. Stronțiul are configurația 1s22s22p63s23p63d104s24p65s2, care poate fi scrisă ca 5s2. În mod similar, beriliul poate fi desemnat ca 2s2, magneziul ca 3s2, calciul ca 4s2, bariul ca 6s2, iar radiul ca 7s2. Liniile proeminente din spectrele atomice ale elementelor, obținute atunci când elementele sunt încălzite în anumite condiții, provin din stări ale atomului în care unul dintre cei doi electroni s a fost promovat pe o orbitală cu energie mai mare.

Electronii s sunt relativ ușor de ionizat (eliminați din atom), iar această ionizare este caracteristica caracteristică a chimiei alcalino-pământoase. Energia de ionizare (energia necesară pentru a îndepărta un electron din atom) scade continuu în seria de la beriliu (9,32 electronvolți ) la bariu (5,21 eV); radiul, cel mai greu din grup, are o energie de ionizare ușor mai mare (5,28 eV). Micile neregularități observate în schimbarea, de altfel lină, pe măsură ce se înaintează în josul grupului, așa cum apare în tabelul periodic, se explică prin umplerea inegală a învelișurilor de electroni în rândurile succesive ale tabelului. Electronii s pot fi, de asemenea, promovați în orbitali p cu același număr cuantic principal (în cadrul aceluiași înveliș) prin energii similare cu cele necesare pentru a forma legături chimice; atomii mai ușori sunt, prin urmare, capabili să formeze structuri stabile cu legături covalente, spre deosebire de heliu, care are configurația electronică, de altfel analogă, de 1s2.

În cele mai multe cazuri, chimia acestor elemente este dominată de formarea și proprietățile ionilor M2+ dublu încărcați, în care electronii s cei mai externi au fost smulși de la atomul de metal. Ionul rezultat este stabilizat prin interacțiune electrostatică cu un solvent, cum ar fi apa, care are o constantă dielectrică ridicată și o mare capacitate de absorbție a sarcinii electrice, sau prin combinarea cu ioni de sarcină opusă într-o rețea ionică, așa cum se găsește în săruri. Energia suplimentară necesară pentru îndepărtarea celui de-al doilea electron s (a doua energie de ionizare fiind de aproximativ două ori mai mare decât prima) este mai mult decât compensată de energia suplimentară de legare prezentă în ionul dublu încărcat. Cu toate acestea, îndepărtarea unui al treilea electron dintr-un atom alcalino-pământean ar necesita o cheltuială de energie mai mare decât cea care ar putea fi recuperată din orice mediu chimic cunoscut. Ca urmare, metalele alcalino-pământoase prezintă o stare de oxidare nu mai mare de +2 în compușii lor.

După cum se potrivește mărimii crescânde a nucleelor lor interne, razele ionilor elementelor alcalino-pământoase cresc în mod constant de la Be2+, care are o rază de 0,27 angstrom (Å; 1 Å = 10-8 cm) pentru un număr de coordonare de 4 (adică, cu patru ioni sau alte molecule legate de el), până la Ra2+, cu o rază de 1,48 Å și un număr de coordonare de 8.

În tabel sunt prezentate câteva proprietăți ale metalelor alcalino-pământoase.