M??tal alcalino-terreux

M??taux alcalino-terreux
les m??taux alcalins ←    → groupe 3
Num??ro de groupe IUPAC 2 Nom Par ??l??ment groupe de b??ryllium Nom trivial m??taux alcalino-terreux Num??ro de groupe CAS (US) IIA ancien num??ro UICPA (europ??enne) IIA
↓ P??riode
2	B??ryllium (Be) 4
3	Magn??sium (Mg) 12
4	Calcium (Ca) 20
5	Strontium (Sr) 38
6	Baryum (Ba) 56
7	Radium (Ra) 88
L??gende M??tal alcalino-terreux ??l??ment primordial ??l??ment radioactif naturel Atomique couleur de nombre: noir = solide

Les m??taux alcalino-terreux sont un groupe d' ??l??ments chimiques dans la table p??riodique avec des propri??t??s tr??s similaires. Ils sont tous brillant, blanc argent??, un peu des m??taux r??actifs ?? temp??rature et pression normales et perdent leur facilement deux ??lectrons ultrap??riph??riques pour former des cations avec la charge 2. Dans le moderne Nomenclature IUPAC, les m??taux alcalino-terreux comprennent deux ??l??ments du groupe.

Les m??taux alcalino-terreux sont le b??ryllium (Be), le magn??sium (Mg), le calcium (Ca), strontium (Sr), baryum (Ba), et le radium (Ra). Ce groupe se situe dans la s-bloc de la classification p??riodique des ??l??ments comme les m??taux alcalino-terreux ont leur ??lectron externe dans un s-orbital.

Tous les m??taux alcalino-terreux d??couvertes se produisent dans la nature. Des exp??riences ont ??t?? men??es pour tenter la synth??se de ??l??ment 120, qui est susceptible d'??tre le prochain membre du groupe, mais ils ont tous ??t?? des ??checs. Cependant, l'??l??ment 120 peut ne pas ??tre un m??tal alcalino-terreux en raison de effets relativistes, qui sont pr??vus pour avoir une grande influence sur les propri??t??s chimiques de ??l??ments super-lourds.

Caract??ristiques

Chimique

Comme d'autres groupes, les membres de cette famille dans son show mod??les configuration ??lectronique, en particulier les coquilles ultrap??riph??riques, r??sultant des tendances dans le comportement chimique:

La plupart de la chimie a ??t?? observ??e seulement pour les cinq premiers membres du groupe. La chimie du radium ne est pas bien ??tablie en raison de sa la radioactivit??; Ainsi, la pr??sentation de ses propri??t??s ici est limit??.

Les m??taux alcalino-terreux sont tous de couleur argent??e, doux, et avoir relativement faibles densit??s , des points de fusion et les points d'??bullition . En termes chimiques , tous les m??taux alcalins r??agissent avec les atomes d'halog??ne pour former les halog??nures de m??taux alcalino-terreux, qui sont toutes compos??s cristallins ioniques (?? l'exception de le chlorure de b??ryllium, qui est covalente). Tous les m??taux alcalino-terreux ?? l'exception de b??ryllium r??agissent ??galement avec l'eau pour former fortement alcalines hydroxydes et donc doivent ??tre manipul??s avec beaucoup de soin. Les m??taux lourds alcalino-terreux r??agissent plus vigoureusement que les plus l??gers. Les m??taux alcalins ont le deuxi??me plus bas en premier ??nergies d'ionisation dans leurs p??riodes respectives de la classification p??riodique des ??l??ments en raison de leur faible quelque peu charges nucl??aires efficaces et la capacit?? d'atteindre un configuration compl??te de coque ext??rieure en perdant seulement deux ??lectrons . La seconde ??nergie d'ionisation de l'ensemble des m??taux alcalins est ??galement quelque peu faible.

Le b??ryllium est une exception: Il ne r??agit pas avec de l'eau ou ?? la vapeur, et ses halog??nures sont covalente. Si le b??ryllium fait forment des compos??s avec un ??tat de deux d'ionisation, il serait polariser nuages d'??lectrons qui sont pr??s de lui tr??s fortement et causerait vaste chevauchement orbitale, depuis le b??ryllium a une densit?? de charge ??lev??e. Tous les compos??s qui comprennent le b??ryllium ont une liaison covalente. M??me le compos?? le fluorure de b??ryllium, qui est le compos?? de b??ryllium plus ionique, poss??de un bas point de fusion et une faible conductivit?? ??lectrique lorsqu'il est fondu.

Tous les m??taux alcalino-terreux ont deux ??lectrons dans leur couche de valence, de sorte que l'??tat ??nergiquement pr??f??r?? de r??alisation d'un rempli shell ??lectron est de perdre deux ??lectrons pour former doublement charg??e positifs ions .

Les compos??s et r??actions

Les m??taux alcalino-terreux tous r??agissent avec les halog??nes pour former des halog??nures ioniques, tels que le chlorure de calcium (CaCl _2), ainsi que la r??action avec l'oxyg??ne pour former des oxydes tels que l'oxyde de strontium (SrO). Le calcium, le strontium, le baryum et r??agissent avec l'eau pour produire de l'hydrog??ne gazeux et leurs respectifs hydroxydes , et subissent ??galement r??actions de transm??tallation ?? ??changer ligands.

Physique atomique et

Le tableau ci-dessous est un r??sum?? des propri??t??s physiques et atomiques cl??s des m??taux alcalino-terreux.

M??tal alcalino-terreux	Standard masse atomique ( u)	Point de fusion ( K )	Point de fusion ( ?? C )	Point d'??bullition ( K )	Point d'??bullition ( ?? C )	Densit?? (G / cm 3)	??lectron??gativit?? ( Pauling)	Premi??re ??nergie d'ionisation ( kJ ?? mol -1)	Rayon covalente ( h)	Couleur test flamme
B??ryllium	9.012182 (3)	1560	1287	2742	2469	1,85	1,57	899,5	105	Blanc
Magn??sium	24,3050 (6)	923	650	1363	1090	1,738	1,31	737,7	150	Blanche brillante
Calcium	40,078 (4)	1115	842	1757	1484	1,54	1,00	589,8	180	Rouge brique
Strontium	87,62 (1)	1050	777	1655	1382	2,64	0,95	549,5	200	Cramoisi
Baryum	137,327 (7)	1000	727	2170	1897	3,594	0,89	502,9	215	Vert pomme
Radium	[226]	973	700	2010	1737	5.5	0,9	509,3	221	Crimson rouge

La stabilit?? nucl??aire

Tous les m??taux alcalino-terreux ?? l'exception du magn??sium et du strontium ont au moins un ??tat naturel radio-isotope: b??ryllium 7, b??ryllium-10, et calcium 41 sont radio-isotopes de traces, calcium-48 et baryum-130 ont de tr??s longues demi-vies et ainsi se produisent naturellement, et tout isotopes du radium sont radioactifs. Calcium-48 est le nucl??ide le plus l??ger de subir la double d??sint??gration b??ta.

Le radio-isotope naturel de calcium, calcium-48, repr??sente environ 0,1874% de calcium naturel, et de calcium donc naturel est faiblement radioactifs. Baryum-130 repr??sente environ 0,1062% de baryum naturel, et donc de baryum est faiblement radioactifs ainsi.

Histoire

??tymologie

Les m??taux alcalino-terreux sont nomm??s d'apr??s leur oxydes, les terres alcalines, dont les noms ??taient d??mod??- oxyde de b??ryllium, la magn??sie, citron vert, strontiane et baryte. Ces oxydes sont basiques (alcalines) lorsqu'il est combin?? avec de l'eau. "Terre" est un vieux terme appliqu?? par les premiers chimistes non m??talliques substances qui sont insolubles dans l'eau et r??sistant ?? chauffants propri??t??s partag??es par ces oxydes. La r??alisation que ces terres ne ??taient pas des ??l??ments mais compos??s est attribu??e au chimiste Antoine Lavoisier . Dans son Trait?? ??l??mentaire de chimie (El??ments de chimie) de 1789, il les a appel??s ??l??ments de terre formant un sel. Plus tard, il a sugg??r?? que les terres alcalines pourraient ??tre des oxydes m??talliques, mais a admis que ce ??tait une simple conjecture. En 1808, sur l'id??e de Lavoisier, Humphry Davy est devenu le premier ?? obtenir des ??chantillons des m??taux par ??lectrolyse de leurs terres en fusion, soutenant ainsi l'hypoth??se de Lavoisier et provoquant le groupe d'??tre nomm?? les m??taux alcalino-terreux.

D??couverte

Les compos??s de calcium calcite et la chaux ont ??t?? connus et utilis??s depuis les temps pr??historiques. Le m??me est vrai pour les compos??s de b??ryllium b??ryl et ??meraude. Les autres compos??s de m??taux alcalino-terreux ont ??t?? d??couverts commencent au d??but du 15??me si??cle. Le compos?? de magn??sium sulfate de magn??sium a ??t?? d??couvert en 1618 par l'agriculteur au Epsom en Angleterre. carbonate de strontium a ??t?? d??couvert en min??raux dans le village ??cossais de Strontian en 1790. Le dernier ??l??ment est la moins abondante radioactive du radium qui a ??t?? extrait ?? partir de uraninite en 1898.

Tous les ??l??ments, ?? l'exception de b??ryllium ont ??t?? isol??s par ??lectrolyse de compos??s fondus. Le magn??sium, le calcium et le strontium ont d'abord ??t?? produites par Humphry Davy en 1808, alors que le b??ryllium est ind??pendamment isol?? Friedrich W??hler et Antoine Bussy en 1828 par r??action de compos??s de b??ryllium avec le potassium. En 1910, le radium a ??t?? isol?? sous forme d'un m??tal pur par Curie et Andr??-Louis Debierne aussi par ??lectrolyse.

B??ryllium

Emerald, une vari??t?? de b??ryl, le min??ral dans laquelle le b??ryllium a d'abord ??t?? connu pour ??tre dans.

Beryl, un min??ral qui contient du b??ryllium, est connue depuis l'??poque de la Dynastie ptol??ma??que en Egypte. Bien que l'on pensait ?? l'origine que le b??ryl ??tait un silicate d'aluminium, le b??ryl a ??t?? trouv?? plus tard pour contenir un ??l??ment alors inconnu quand, en 1797, Louis-Nicolas Vauquelin dissous hydroxyde d'aluminium ?? partir de b??ryl dans une solution alcaline. En 1828, Friedrich W??hler et Antoine Bussy ind??pendamment isol?? ce nouvel ??l??ment, le b??ryllium, par la m??me m??thode, qui implique une r??action de avec du chlorure de b??ryllium m??tallique potassium ; cette r??action n'a pas pu produire de grands lingots de b??ryllium. Ce ne est qu'en 1898, lorsque Paul Lebeau effectue une ??lectrolyse d'un m??lange de le fluorure de b??ryllium et le fluorure de sodium que de grands ??chantillons purs de b??ryllium ont ??t?? produites.

Magn??sium

Le magn??sium a ??t?? produit la premi??re fois par Sir Humphry Davy en Angleterre en 1808 par ??lectrolyse d'un m??lange de magn??sie et l'oxyde mercurique. Antoine Bussy pr??par?? en forme coh??rente en 1831. premi??re suggestion de Davy pour un nom ??tait magnium, mais le nom de magn??sium est maintenant utilis??.

Calcium

Lime a ??t?? utilis?? en tant que mat??riau pour la construction depuis 7000 ?? 14.000 BCE, et fours utilis??s pour la chaux ont ??t?? dat??s ?? 2500 BCE dans Khafaja, la M??sopotamie . Calcium comme mat??riau est connue depuis au moins le premier si??cle, comme les anciens Romains ??taient connus pour avoir utilis?? l'oxyde de calcium en le pr??parant ?? partir de la chaux. Le sulfate de calcium a ??t?? connu pour ??tre en mesure de mettre les os bris??s depuis le dixi??me si??cle. Calcium lui-m??me, cependant, n'a pas ??t?? isol?? jusqu'en 1808, quand Humphry Davy , en Angleterre , utilis?? l'??lectrolyse sur un m??lange de chaux et l'oxyde de mercure, apr??s avoir entendu que J??ns Jakob Berzelius avait pr??par?? un amalgame de calcium ?? partir de l'??lectrolyse de chaux de mercure.

Strontium

En 1790, le m??decin Adair Crawford, qui avait travaill?? avec le baryum, r??alis?? que les minerais Strontian ont montr?? des propri??t??s diff??rentes de celles d'autres minerais suppos??s de baryum. Par cons??quent, il a conclu que ces minerais figurent de nouveaux min??raux, qui ont ??t?? nomm??s en 1793 par strontiane Thomas Charles Hope, un professeur de chimie ?? la Universit?? de Glasgow, qui a confirm?? la d??couverte de Crawford. Strontium a finalement ??t?? isol?? en 1808 par Sir Humphry Davy par ??lectrolyse d'un m??lange de le chlorure de strontium et l'oxyde mercurique. La d??couverte a ??t?? annonc??e par Davy le 30 Juin 1808 lors d'une conf??rence ?? la Royal Society.

Baryum

Barytine, dans lequel le mat??riau de baryum a ??t?? connu pour ??tre dans.

Barytine, un min??ral contenant du baryum, a d'abord ??t?? reconnu comme contenant un ??l??ment nouveau en 1774 par Carl Scheele, m??me se il n'a pu isoler l'oxyde de baryum. L'oxyde de baryum a ??t?? isol?? ?? nouveau deux ans plus tard Johan Gottlieb Gahn. Plus tard, au 18??me si??cle, William Withering remarqu?? une min??raux lourds dans le Cumberland mines de plomb, qui est maintenant connu pour contenir de baryum. Baryum se est finalement isol?? en 1808 lorsque Sir Humphry Davy utilis?? l'??lectrolyse avec des sels fondus, et Davy nomm?? l'??l??ment de baryum, apr??s baryte. Plus tard, Robert Bunsen et Auguste Matthiessen isol?? baryum pur par ??lectrolyse d'un m??lange de chlorure de baryum et le chlorure d'ammonium.

Radium

Pendant ses ??tudes uraninite, le 21 D??cembre 1898, Marie et Pierre Curie a d??couvert que m??me apr??s l'uranium ait diminu??, le mat??riau cr???? ??tait encore radioactive. Le mat??riau se est comport?? de mani??re similaire ?? un peu compos??s de baryum, bien que certaines propri??t??s, telles que la couleur de l'essai ?? la flamme et des lignes spectrales, ??taient tr??s diff??rentes. Ils ont annonc?? la d??couverte d'un nouvel ??l??ment, le 26 D??cembre 1898 ?? Acad??mie fran??aise des sciences. Radium a ??t?? nomm?? en 1899 du mot rayon, ce qui signifie ray, le radium ??mis pouvoir dans la forme de rayons.

Occurrence

S??rie de m??taux alcalino-terreux.

B??ryllium se produit dans la cro??te de la terre ?? une concentration de deux ?? six parties par million (ppm), dont une grande partie est dans les sols, o?? il dispose d'une concentration de six ppm. Le b??ryllium est un des ??l??ments les plus rares dans l'eau de mer, encore plus rare que des ??l??ments tels que le scandium , avec une concentration de 0,2 parties par billion. Cependant, dans l'eau douce, de b??ryllium est un peu plus commun, avec une concentration de 0,1 partie par milliard.

Le magn??sium et le calcium sont ?? la fois incroyablement abondant dans la cro??te terrestre, avec le calcium est le cinqui??me ??l??ment le plus abondant, et de magn??sium la huiti??me. Bien qu'aucun des m??taux alcalino-terreux sont jamais trouv?? dans leur ??tat ??l??mentaire, magn??sium et calcium sont trouv??s dans de nombreuses roches et min??raux. Le magn??sium est souvent trouv?? dans carnellite, magn??site, et dolomite, tandis que le calcium est souvent trouv?? dans craie, le calcaire, le gypse , et anhydrite.

Le strontium est aussi incroyablement r??pandu sur la terre, ??tant l'??l??ment le plus abondant dans la cro??te quinzi??me. La plupart de strontium dans la cro??te est dans les min??raux c??lestine et strontianite. Le baryum est l??g??rement inf??rieur commun, et une grande partie est situ??e dans le min??ral barytine.

Radium, ??tant un produit de d??sint??gration de l'uranium , se trouve dans toutes uranif??re minerais. En raison de sa demi-vie relativement courte, ne radium qui ??tait pr??sent lorsque la terre a ??t?? form??e est encore l?? aujourd'hui, et a lieu tous issus de la d??sint??gration progressive de l'uranium.

Production

Emerald, une vari??t?? de b??ryl, est un compos?? naturel de b??ryllium.

La plupart b??ryllium est extrait de l'hydroxyde de b??ryllium. Une fa??on de cr??er cette substance est un Proc??d?? de frittage, qui est fait en m??langeant b??ryl, fluorosilicate de sodium, et de la soude ?? haute temp??rature, qui forme fluorob??rylliate de sodium, l'oxyde d'aluminium et dioxyde de silicium . Une solution de fluorob??rylliate de sodium et l'hydroxyde de sodium dans l'eau est ensuite utilis??e pour former l'hydroxyde de b??ryllium par pr??cipitation. Une autre m??thode utilis??e est connue comme la m??thode de fusion. Dans ce document, le b??ryl est chauff?? ?? des temp??ratures ??lev??es alors que dans une forme de poudre, puis est refroidi avec de l'eau. Il est ensuite chauff?? ?? nouveau l??g??rement, tandis que dans l'acide sulfurique , donnant finalement l'hydroxyde de b??ryllium. L'hydroxyde de b??ryllium cr???? ?? partir de ces deux m??thodes est alors utilis?? pour cr??er le fluorure de b??ryllium et chlorure de b??ryllium par un peu long processus. L'??lectrolyse ou le chauffage de ces compos??s peuvent ensuite ??tre utilis??s pour obtenir le b??ryllium.

le carbonate de strontium est g??n??ralement extraite de la mati??re min??rale c??lestine. Cela peut ??tre fait ?? travers deux m??thodes: soit l'lessivage avec c??lestine le carbonate de sodium, ou par un proc??d?? plus compliqu?? impliquant charbon .

Baryum peut ??tre produit ?? partir de minerai de barytine. Une fois que le minerai a ??t?? extrait, il doit ??tre s??par?? de quartz, parfois m??thodes de flottation par mousse, r??sultant en barytine relativement pur. carbone est ensuite utilis?? pour r??duire la baryte dans sulfure de baryum. Le sulfure de baryum peut ensuite ??tre dissous avec d'autres ??l??ments pour former d'autres compos??s, tels que nitrate de baryum, qui ?? son tour peut ??tre d??comprim?? dans thermiquement l'oxyde de baryum, qui peut ??ventuellement c??der baryum pur apr??s une r??action avec l'aluminium . Le plus important fournisseur de baryum est la Chine , qui produit plus de 50% de la baryum du monde.

Applications

Le b??ryllium est principalement utilis?? pour des applications militaires, mais il ya d'autres utilisations du b??ryllium ainsi. En ??lectronique, le b??ryllium est utilis?? comme type p dopant dans certains semi-conducteurs, et l'oxyde de b??ryllium est utilis?? comme haute r??sistance isolant ??lectrique et conducteur de chaleur. En raison de son poids l??ger et d'autres propri??t??s, le b??ryllium est ??galement utilis?? en m??canique quand la rigidit??, poids l??ger, et la stabilit?? dimensionnelle sont requis ?? larges plages de temp??rature.

Le magn??sium a de nombreux usages diff??rents. L'une de ses utilisations les plus courantes a ??t?? dans l'industrie, o?? il a de nombreux avantages structurels par rapport aux autres mat??riaux tels que l'aluminium , bien que cet usage est tomb?? en disgr??ce r??cemment en raison de l'inflammabilit?? de magn??sium. Le magn??sium est ??galement souvent alli?? avec de l'aluminium ou du zinc pour former des mat??riaux ayant des propri??t??s plus souhaitables que ne importe quel m??tal pur. Le magn??sium a de nombreuses autres utilisations dans les applications industrielles, comme ayant un r??le dans la production de fer et d' acier et la production de titane .

Le calcium a ??galement de nombreuses utilisations. Une de ses utilisations est comme un agent r??ducteur dans la s??paration d'autres m??taux forment minerai, tels que l'uranium . Il est ??galement utilis?? dans la production d'alliages de nombreux m??taux tels que l'aluminium et le cuivre alliages, et est ??galement utilis?? pour d??soxyder et alliages. Le calcium a ??galement un r??le dans la fabrication de fromage , mortiers, et ciment.

Strontium et le baryum ne ont pas autant d'applications que les m??taux l??gers alcalino-terreux, mais qui ont encore des utilisations. le carbonate de strontium est souvent utilis?? dans la fabrication de rouge feux d'artifice, et le strontium pur est utilis?? dans l'??tude de la lib??ration de neurotransmetteurs dans les neurones. Baryum a une certaine utilit?? dans tubes ?? vide pour ??liminer les gaz, et le sulfate de baryum a de nombreuses utilisations dans le p??trole industrie, ainsi que d'autres industries.

En raison de sa radioactivit??, le radium n'a plus de nombreuses applications, mais il l'habitude d'avoir plusieurs. Radium utilis?? pour ??tre souvent utilis?? dans peintures lumineuses, bien que cet usage a ??t?? arr??t?? apr??s que les travailleurs sont tomb??s malades. Comme les gens l'habitude de penser que la radioactivit?? ??tait une bonne chose, le radium utilis?? pour ??tre ajout?? ?? l'eau potable , dentifrice, et de nombreux autres produits, bien qu'ils ne sont pas non plus utilis??s en raison de leurs effets sur la sant??. Radium ne est m??me plus utilis?? pour ses propri??t??s radioactives, comme il ya des ??metteurs plus puissants et plus s??rs que le radium.

R??le et pr??cautions biologique

Le magn??sium et le calcium sont omnipr??sent et indispensable pour tous les organismes vivants connus. Ils sont impliqu??s dans plus d'un r??le, avec, par exemple, de magn??sium ou de calcium ions pompes ?? jouer un r??le dans certains processus cellulaires, le fonctionnement de magn??sium comme le centre actif dans certains des enzymes, des sels de calcium et jouant un r??le structurel, en particulier dans les os.

Strontium joue un r??le important dans la vie aquatique marine, coraux durs en particulier, qui utilisent du strontium pour construire leur exosquelettes. Il baryum et ont des utilisations en m??decine, par exemple " baryum repas ??dans l'imagerie radiographique, tandis que les compos??s de strontium sont utilis??s dans certains dentifrices. Des quantit??s excessives de strontium-90 sont toxiques en raison de sa radioactivit??.

Le b??ryllium et le radium, cependant, sont toxiques. Faible solubilit?? aqueuse de b??ryllium signifie qu'il est rarement disponible pour les syst??mes biologiques; il n'a pas de r??le connu dans les organismes vivants, et quand rencontr??s par eux, est g??n??ralement tr??s toxique. Radium a une faible disponibilit?? et est hautement radioactif, ce qui rend toxique pour la vie.

Extensions

La prochaine m??tal alcalino-terreux apr??s le radium est pens?? pour ??tre ??l??ment 120, m??me si cela peut ne pas ??tre vrai en raison de effets relativistes. La synth??se de l'??l??ment 120 comme d'abord tent?? en Mars 2007, quand une ??quipe ?? la Flerov Laboratoire de r??actions nucl??aires dans Dubna bombard?? plutonium -244 avec le fer -58 ions; toutefois, aucun des atomes ont ??t?? produites, ce qui conduit ?? une limite de 400 fb pour la section transversale ?? l'??nergie ??tudi??. En Avril 2007, une ??quipe ?? la GSI a tent?? de cr??er l'??l??ment 120 en bombardant l'uranium -238 avec le nickel -64, bien que pas d'atomes ont ??t?? d??tect??s, conduisant ?? une limite de 1,6 pb pour la r??action. La synth??se a ??t?? de nouveau tent?? aux sensibilit??s ??lev??es, bien que pas d'atomes ont ??t?? d??tect??s. D'autres r??actions ont ??t?? essay??es, mais tous ont ??t?? sold??es par un ??chec.

La chimie de l'??l??ment 120 est pr??vu pour ??tre plus proche de celle de calcium ou de strontium au lieu de baryum ou de radium . Ce est inhabituel que tendances p??riodiques ne pr??disent ??l??ment 120 d'??tre plus r??actif que le baryum et le radium. Ce r??duit r??activit?? est due aux ??nergies attendues de l'??l??ment de 120 les ??lectrons de valence, ce qui augmente de l'??l??ment 120 de ??nergie d'ionisation et en diminuant la m??tallique et rayons ioniques.