Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с щелочным металлом .
Щелочноземельные металлы
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанаВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийВестиВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
щелочные металлы ←   → 3 группа
Номер группы ИЮПАК2
Имя по элементугруппа бериллия
Банальное имящелочноземельные металлы
Номер группы CAS
(США, образец ABA)
IIA
старый номер IUPAC
(Европа, образец AB)
IIA
↓  Период
2
Бериллий (Be)
4
3
Магний (Mg)
12
4
Кальций (Ca)
20
5
Стронций (Sr)
38
6
Барий (Ba)
56
7
Радий (Ra)
88

Легенда

изначальный элемент
элемент при радиоактивном распаде
Цвет атомного номера:
черный = сплошной
  • v
  • т
  • е

В щелочно - земельных металлов шесть химических элементов в группе 2 периодической таблицы . Это бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). [1] Элементы имеют очень похожие свойства: все они блестящие, серебристо-белые, несколько химически активные металлы при стандартной температуре и давлении . [2]

Конструктивно они (вместе с гелием ) имеют общую внешнюю s-орбиталь, которая заполнена; [2] [3] [4] то есть эта орбиталь содержит полный набор из двух электронов, которые щелочноземельные металлы легко теряют с образованием катионов с зарядом +2 и степенью окисления +2. [5]

Все обнаруженные щелочноземельные металлы встречаются в природе, хотя радий встречается только в цепочке распада урана и тория, а не как первичный элемент. [6] Были эксперименты, все безуспешные, чтобы попытаться синтезировать элемент 120 , следующего потенциального члена группы.

Характеристики [ править ]

Химическая [ править ]

Как и в случае с другими группами, члены этого семейства демонстрируют закономерности в своей электронной конфигурации , особенно на внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении:

ZЭлементКоличество электронов / оболочкаЭлектронная конфигурация [n 1]
4бериллий2, 2[ He ] 2s 2
12магний2, 8, 2[ Ne ] 3s 2
20кальций2, 8, 8, 2[ Ar ] 4s 2
38стронций2, 8, 18, 8, 2[ Kr ] 5s 2
56барий2, 8, 18, 18, 8, 2[ Xe ] 6s 2
88радий2, 8, 18, 32, 18, 8, 2[ Rn ] 7s 2

Большая часть химии наблюдалась только у первых пяти членов группы. Химический состав радия не изучен из-за его радиоактивности ; [2] таким образом, представление его свойств здесь ограничено.

Все щелочноземельные металлы имеют серебристый цвет, мягкие и имеют относительно низкие плотности , температуры плавления и кипения . С химической точки зрения, все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов щелочноземельных металлов , все из которых являются ионными кристаллическими соединениями (за исключением хлорида бериллия , который является ковалентным ). Все щелочноземельные металлы, за исключением бериллия, также реагируют с водой с образованием сильнощелочных гидроксидов , поэтому с ними следует обращаться очень осторожно. Более тяжелые щелочноземельные металлы реагируют более энергично, чем более легкие. [2]Щелочноземельные металлы имеют вторые по величине значения первой энергии ионизации в соответствующие периоды периодической таблицы [4] из-за их несколько низких эффективных ядерных зарядов и способности достичь полной конфигурации внешней оболочки , потеряв всего два электрона . Вторая энергия ионизации всех щелочных металлов также несколько мала. [2] [4]

Бериллий является исключением: он не вступает в реакцию с водой или паром, а его галогениды ковалентны. Если бы бериллий действительно образовывал соединения с состоянием ионизации +2, он очень сильно поляризовал бы электронные облака, которые находятся рядом с ним, и вызвал бы обширное перекрытие орбиталей , поскольку бериллий имеет высокую плотность заряда. Все соединения, в состав которых входит бериллий, имеют ковалентную связь. [7] Даже соединение фторида бериллия , которое является наиболее ионным соединением бериллия, имеет низкую температуру плавления и низкую электропроводность при плавлении. [8] [9] [10]

Все щелочноземельные металлы имеют два электрона в их валентной оболочке, так что энергетически предпочтительное состояние достижения заполненной электронной оболочки потерять два электрона с образованием дважды заряженные положительные ионов .

Соединения и реакции [ править ]

Все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием ионных галогенидов, таких как хлорид кальция ( CaCl
2), а также реагирует с кислородом с образованием оксидов, таких как оксид стронция ( SrO ). Кальций, стронций и барий реагируют с водой с образованием газообразного водорода и их соответствующих гидроксидов (магний также реагирует, но гораздо медленнее), а также подвергаются реакциям трансметаллирования с обменом лигандов .

Константы растворимости фторидов щелочноземельных металлов [n 2]
Металл
M 2+
HE
[11] [ требуется разъяснение ]		F -
HE
[12] [ требуется разъяснение ]		Установка "MF 2 " HE

Энергии решетки MF 2 [13]


Растворимость
[14] [ требуется пояснение ]
Быть2,4554583 3713,526растворимый
Mg1 9224582 8382 9780,0012
Ca1,5774582,4932 6510,0002
Sr1,41545823312,5130,0008
Ба1,3614582 27723730,006

Физические и атомные [ править ]

В таблице ниже представлены основные физические и атомные свойства щелочноземельных металлов.

Щелочноземельный металлСтандартный атомный вес
( u ) [n 3] [16] [17]		Точка плавления
( K )		Точка плавления
( ° C )		Температура кипения
( K ) [4]		Температура кипения
( ° C ) [4]		Плотность
(г / см 3 )		Электроотрицательность
( Полинг )		Энергия первой ионизации
( кДж · моль -1 )		Ковалентный радиус
( пм ) [18]		Цвет испытания на пламя
Бериллий9.012182 (3)15601287274224691,851,57899,5105Белый [19]
Магний24.3050 (6)923650136310901,7381,31737,7150Бриллиантово-белый [2]
Кальций40.078 (4)1115842175714841,541,00589,8180Кирпично-красный [2]
Стронций87,62 (1)1050777165513822,640,95549,5200Малиновый [2]
Барий137,327 (7)100072721701897 г.3,5940,89502,9215Яблочно-зеленый [2]
Радий[226] [n 4]9737002010 г.17375.50,9509,3221Малиново-красный [n 5]

Ядерная стабильность [ править ]

Из шести щелочноземельных металлов бериллий, кальций, барий и радий содержат по крайней мере один радиоизотоп природного происхождения ; магний и стронций нет. Бериллий-7 , бериллий-10 и кальций-41 - следовые радиоизотопы ; кальций-48 и барий-130 имеют очень длительный период полураспада и поэтому являются первичными радионуклидами ; и все изотопы радия являются радиоактивными . Кальций-48 - самый легкий нуклид, подвергающийся двойному бета-распаду . [21]Кальций и барий слабо радиоактивны: кальций содержит около 0,1874% кальция-48 [22], а барий содержит около 0,1062% бария-130. [23] Самый долгоживущий изотоп радия - это радий-226 с периодом полураспада 1600 лет; он и радий-223 , -224 и -228 встречаются в естественных условиях в цепочках распада первичного тория и урана .

История [ править ]

Этимология [ править ]

Щелочноземельные металлы названы после их окислов , то щелочные земли , чьи старомодные имена были берилли , оксид магния , известь , стронция и барит . Эти оксиды являются основными (щелочными) в сочетании с водой. «Земля» - это термин, применявшийся первыми химиками к неметаллическим веществам, нерастворимым в воде и устойчивым к нагреванию - свойствам, присущим этим оксидам. Осознание того, что эти земли были не элементами, а соединениями , приписывают химику Антуану Лавуазье . В его Traité Élémentaire de Chimie ( Элементы химии) 1789 года он назвал их солеобразующими элементами земли. Позже он предположил, что щелочноземельные земли могут быть оксидами металлов, но признал, что это было всего лишь предположением. В 1808 году, следуя идее Лавуазье, Хамфри Дэви стал первым, кто получил образцы металлов путем электролиза их расплавленных земель [24], таким образом поддержав гипотезу Лавуазье и заставив группу быть названной щелочноземельными металлами .

Открытие [ править ]

Соединения кальция кальцит и известь были известны и использовались с доисторических времен. [25] То же самое верно и для соединений бериллия, берилла и изумруда . [26] Другие соединения щелочноземельных металлов были открыты в начале 15 века. Магний сульфат магния был впервые обнаружен в 1618 году фермером в Эпсоме в Англии. Карбонат стронция был обнаружен в минералах в шотландской деревне Стронтиан в 1790 году. Последний элемент наименее распространен: радиоактивный радий , который был извлечен из уранинита в 1898 году.[27] [28] [29]

Все элементы, кроме бериллия, были выделены электролизом расплавов. Магний, кальций и стронций были впервые произведены Хамфри Дэви в 1808 году, тогда как бериллий был независимо выделен Фридрихом Велером и Антуаном Бюсси в 1828 году путем реакции соединений бериллия с калием. В 1910 году радий как чистый металл был выделен Кюри и Андре-Луи Дебьерном также путем электролиза. [27] [28] [29]

Бериллий [ править ]

Изумруд - это форма берилла, основного минерала бериллия.

Берилл , минерал, содержащий бериллий, был известен со времен царства Птолемеев в Египте. [26] Хотя первоначально считалось, что берилл был силикатом алюминия , [30] берилл позже был обнаружен, когда в 1797 году Луи-Николя Воклен растворил гидроксид алюминия из берилла в щелочи. [31] В 1828 году Фридрих Велер [32] и Антуан Бюсси [33] независимо выделили этот новый элемент, бериллий, тем же методом, который включал реакцию хлорида бериллия с металлическимкалий ; эта реакция не смогла произвести большие слитки бериллия. [34] Он не был до 1898 года, когда Пол Либо провел электролиз смеси фторида бериллия и фторид натрия , что большие чистые образцы бериллия были произведены. [34]

Магний [ править ]

Магний был впервые произведен Хамфри Дэви в Англии в 1808 году с использованием электролиза смеси магнезии и оксида ртути . [35] Антуан Бюсси подготовил его в связной форме в 1831 году. Первым предложением Дэви для названия было магний [35], но теперь используется название магний.

Кальций [ править ]

Известь использовалась в качестве материала для строительства с 7000 по 14000 гг. До н.э. [25], а печи для обжига извести датируются 2500 г. до н.э. в Хафадже , Месопотамия . [36] [37] Кальций как материал известен, по крайней мере, с первого века, так как древние римляне использовали оксид кальция , получая его из извести. Известно, что сульфат кальция способен восстанавливать сломанные кости с десятого века. Однако сам кальций не был изолирован до 1808 года, когда Хэмфри Дэви в Англии применил электролиз на смеси извести иоксид ртути , [38] , услышав , что Берцелиус подготовил амальгаму кальция из электролиза извести в ртути.

Стронций [ править ]

В 1790 году врач Адэр Кроуфорд обнаружил руды с отличительными свойствами, которые были названы strontites в 1793 году Томас Чарльз Хоуп , профессор химии в Университете Глазго , [39] , который подтвердил открытие Кроуфорда. Стронций был в конечном итоге выделен в 1808 году Хамфри Дэви путем электролиза смеси хлорида стронция и оксида ртути . Об открытии было объявлено Дэви 30 июня 1808 года на лекции в Королевском обществе. [40]

Барий [ править ]

Барит - материал, в котором впервые обнаружен барий.

Барит , минерал, содержащий барий, впервые был признан содержащим новый элемент в 1774 году Карлом Шееле , хотя ему удалось выделить только оксид бария . Оксид бария был снова выделен два года спустя Йоханом Готлибом Ганом . Позже, в 18 веке, Уильям Уизеринг заметил в свинцовых рудниках Камберленда тяжелый минерал , который, как теперь известно, содержит барий. Сам барий был окончательно выделен в 1808 году, когда Хэмфри Дэви применил электролиз с расплавленными солями, а Дэви назвал элемент барием в честь бариты . Позже Роберт Бунзен и Август Маттиссенвыделен чистый барий электролизом смеси хлорида бария и хлорида аммония. [41] [42]

Радий [ править ]

Изучая уранин 21 декабря 1898 года, Мария и Пьер Кюри обнаружили, что даже после распада урана созданный материал все еще был радиоактивным. Материал вёл себя несколько аналогично соединениям бария , хотя некоторые свойства, такие как цвет пламени и спектральные линии, сильно различались. 26 декабря 1898 года они объявили об открытии нового элемента Французской академии наук . [43] Радий был назван в 1899 году от слова « радиус» , означающего « луч» , поскольку излучение радия в форме лучей. [44]

Возникновение [ править ]

Серия щелочноземельных металлов.

Бериллий присутствует в земной коре в концентрации от двух до шести частей на миллион (ppm) [45], большая часть которого находится в почвах, где его концентрация составляет шесть ppm. Бериллий - один из самых редких элементов в морской воде, даже реже, чем такие элементы, как скандий , с концентрацией 0,2 части на триллион. [46] [47] Однако в пресной воде бериллий встречается несколько чаще, с концентрацией 0,1 частей на миллиард. [48]

Магний и кальций очень распространены в земной коре, занимая соответственно пятое-восьмое место по содержанию элементов. Ни один из щелочноземельных металлов не находится в элементарном состоянии. Обычные минералы, содержащие магний, - это карналлит , магнезит и доломит . Обычные кальцийсодержащие минералы - это мел , известняк , гипс и ангидрит . [2]

Стронций является пятнадцатым элементом земной коры по распространенности. Основные минералы - целестит и стронтианит . [49] Барий встречается немного реже, большая его часть содержится в минеральном барите . [50]

Радий, будучи продуктом распада из урана , встречается во всех урансодержащих руд . [51] Из-за своего относительно короткого периода полураспада [52] радий из ранней истории Земли распался, и все современные образцы произошли в результате гораздо более медленного распада урана. [51]

Производство [ править ]

Изумруд зеленого цвета с небольшими следами хрома - разновидность минерала берилла, который представляет собой силикат бериллия и алюминия.

Большая часть бериллия извлекается из гидроксида бериллия. Одним из производственных методов является спекание , которое осуществляется путем смешивания берилла , фторсиликата натрия и соды при высоких температурах с образованием фторобериллата натрия , оксида алюминия и диоксида кремния . Затем раствор фторобериллата натрия и гидроксида натрия в воде используется для образования гидроксида бериллия путем осаждения. В качестве альтернативы, в методе плавления порошкообразный берилл нагревают до высокой температуры, охлаждают водой, затем снова слегка нагревают в серной кислоте., в конечном итоге давая гидроксид бериллия. Гидроксид бериллия от любого метода затем производит фторид бериллия и хлорид бериллия через несколько длительного процесс. Затем электролиз или нагревание этих соединений может привести к образованию бериллия. [7]

Обычно карбонат стронция извлекается из минерала целестита двумя способами: выщелачиванием целестита карбонатом натрия или более сложным способом с использованием угля . [53]

Для производства бария барит (нечистый сульфат бария) превращается в сульфид бария путем карботермического восстановления (например, с использованием кокса ). Сульфид растворим в воде и легко реагирует с образованием чистого сульфата бария, используемого для коммерческих пигментов, или других соединений, таких как нитрат бария . Они, в свою очередь, прокаливаются до оксида бария , который в конечном итоге дает чистый барий после восстановления алюминием . [50] Важнейшим поставщиком бария является Китай , который производит более 50% мировых поставок. [54]

Приложения [ править ]

Бериллий используется в основном в военных целях [55], но есть и другие применения бериллия. В электронике бериллий используется в качестве легирующей примеси p-типа в некоторых полупроводниках [56], а оксид бериллия используется как высокопрочный электрический изолятор и проводник тепла . [57] Благодаря малому весу и другим свойствам бериллий также используется в механике, когда требуются жесткость, легкий вес и стабильность размеров в широком диапазоне температур. [58] [59]

Магний имеет множество применений. Он предлагает преимущества по сравнению с другими материалами, такими как алюминий , хотя такое использование вышло из употребления из-за горючести магния. [60] Магний также часто легируют алюминием или цинком, чтобы получить материалы с более желательными свойствами, чем любой чистый металл. [61] Магний имеет много других применений в промышленности, например, в производстве чугуна и стали , а также в производстве титана . [62]

Кальций также имеет множество применений. Одно из его применений - в качестве восстановителя при отделении других металлов от руды, таких как уран . Он также используется в производстве сплавов многих металлов, таких как алюминиевые и медные сплавы, а также используется для раскисления сплавов. Кальций также играет важную роль в производстве сыра , строительных растворов и цемента . [63]

Стронций и барий не имеют такого широкого применения, как более легкие щелочноземельные металлы, но все же имеют применение. Стронций карбонат часто используется в производстве красных фейерверков , [64] и чистый стронций используется при изучении нейромедиатора выпуска в нейронах. [65] [66] Радиоактивный стронций-90 находит некоторое использование в РТГЕ , [67] [68] , которые используют ее тепло распада . Барий в некоторой степени используется в вакуумных трубках для удаления газов [50], а сульфат бария широко применяется в нефтяной промышленности,[4], а также в других отраслях. [4] [50] [69]

Из-за своей радиоактивности радий уже не имеет многих применений, но раньше имел много. Радий раньше часто используется в светящихся красок , [70] , хотя это использование было прекращено после того, как рабочие заболели. [71] Поскольку раньше люди думали, что радиоактивность - это хорошо, радий добавляли в питьевую воду , зубную пасту и многие другие продукты, хотя они больше не используются из-за их воздействия на здоровье. [60] Радий больше не используется из-за его радиоактивных свойств, поскольку существуют более мощные и безопасные излучатели, чем радий. [72] [73]

Типичные реакции щелочноземельных металлов [ править ]

Реакция с галогенами

Ca + Cl 2 → CaCl 2

Безводный хлорид кальция - гигроскопичное вещество, которое используется как осушитель. Находясь на воздухе, он впитывает водяной пар из воздуха, образуя раствор. Это свойство известно как плавучесть .

Реакция с кислородом

Ca + 1 / 2O 2 → CaO
Mg + 1 / 2O 2 → MgO

Реакция с серой

Ca + 1 / 8S 8 → CaS

Реакция с углеродом

С углеродом они напрямую образуют ацетилиды. Бериллий образует карбид.

2Be + C → Be 2 C
CaO + 3C → CaC 2 + CO (при 2500 0 C в печи)
CaC 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + C 2 H 2
Mg 2 C 3 + 4H 2 O → 2 Mg (OH) 2 + C 3 H 4

Реакция с азотом

Только Be и Mg напрямую образуют нитриды.

3Be + N 2 → Be 3 N 2
3Mg + N 2 → Mg 3 N 2

Реакция с водородом

Щелочноземельные металлы реагируют с водородом с образованием солевого гидрида, нестабильного в воде.

Са + Н 2 → СаН 2

Реакция с водой

Ca, Sr и Ba легко реагируют с водой с образованием гидроксида и газообразного водорода . Be и Mg пассивированы непроницаемым слоем оксида. Однако амальгамированный магний будет реагировать с водяным паром.

Mg + H 2 O → MgO + H 2

Реакция с кислыми оксидами

Щелочноземельные металлы восстанавливают неметалл из его оксида.

2Mg + SiO 2 → 2MgO + Si
2Mg + CO 2 → 2MgO + C (в твердом диоксиде углерода )

Реакция с кислотами

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
Be + 2HCl → BeCl 2 + H 2

Реакция с основаниями

Be проявляет амфотерные свойства. Растворяется в концентрированном гидроксиде натрия .

Be + NaOH + 2H 2 O → Na [Be (OH) 3 ] + H 2

Реакция с алкилгалогенидами

Магний реагирует с алкилгалогенидами посредством реакции внедрения с образованием реагентов Гриньяра .

RX + Mg → RMgX (в безводном эфире)

Идентификация щелочноземельных катионов [ править ]

Испытание пламенем

В приведенной ниже таблице [74] представлены цвета, наблюдаемые, когда пламя горелки Бунзена подвергается воздействию солей щелочноземельных металлов. Be и Mg не придают цвет пламени из-за своего небольшого размера. [75]

МеталлЦвет
CaКрасный кирпич
SrМалиново-красный
БаЖелто-зеленый
РаКарминно-красный

В растворе

Мг 2+

Динатрийфосфат является очень избирательным реагентом для ионов магния и в присутствии солей аммония и аммиака образует белый осадок фосфата аммония и магния.

Mg 2+ + NH 3 + Na 2 HPO 4 → (NH 4 ) MgPO 4 + 2Na +

Ca 2+

Ca 2+ образует белый осадок с оксалатом аммония. Оксалат кальция не растворим в воде, но растворим в минеральных кислотах.

Ca 2+ + (COO) 2 (NH 4 ) 2 → (COO) 2 Ca + NH 4 +

SR 2+

Ионы стронция осаждаются растворимыми сульфатными солями.

Sr 2+ + Na 2 SO 4 → SrSO 4 + 2Na +

Все ионы щелочноземельных металлов образуют белый осадок с карбонатом аммония в присутствии хлорида аммония и аммиака.

Соединения щелочноземельных металлов [ править ]

Оксиды

Оксиды щелочноземельных металлов образуются в результате термического разложения соответствующих карбонатов .

CaCO 3 → CaO + CO 2 (примерно при 900 0 C)

В лаборатории их получают из кальция:

Mg (OH) 2 → MgO + H 2 O

или нитраты:

Ca (NO 3 ) 2 → CaO + 2NO 2 + 1 / 2O 2

Оксиды обладают основным характером: фенолфталеин окрашивается в красный цвет, а лакмус - в синий. Они реагируют с водой с образованием гидроксидов в экзотермической реакции.

СаО + Н 2 О → Са (ОН) 2 + Q

Оксид кальция реагирует с углеродом с образованием ацетилида.

CaO + 3C → CaC 2 + CO (при 2500 0 )
CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
CaCN 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 N — CN
H 2 N — CN + H 2 O → (H 2 N) CO ( мочевина )
CaCN 2 + 2H 2 O → CaCO 3 + NH 3

Гидроксиды

Они образуются из соответствующих оксидов при реакции с водой. Обладают основным характером: фенолфталеин окрашивается в розовый цвет, а лакмус - в синий. Гидроксид бериллия является исключением, так как он имеет амфотерный характер.

Ве (ОН) 2 + 2HCl → ВеСl 2 + Н 2 О
Ве (ОН) 2 + NaOH → Na [Ве (ОН) 3 ]

Соли

Ca и Mg содержатся в природе во многих соединениях, таких как доломит , арагонит , магнезит (карбонатные породы). Ионы кальция и магния содержатся в жесткой воде . Жесткая вода представляет собой сложную проблему. Удаление этих ионов и смягчение воды представляет большой интерес. Эта процедура может быть выполнена с использованием таких реагентов, как гидроксид кальция , карбонат натрия или фосфат натрия . Более распространенным методом является использование ионообменных алюмосиликатов или ионообменных смол, которые улавливают Ca 2+ и Mg 2+ и вместо этого высвобождают Na + :

Na 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 + Ca 2+ → CaO · Al 2 O 3 · 6SiO 2 + 2Na +

Биологическая роль и меры предосторожности [ править ]

Магний и кальций присутствуют повсеместно и необходимы всем известным живым организмам. Они участвуют более чем в одной роли, например, насосы ионов магния или кальция играют роль в некоторых клеточных процессах, магний функционирует как активный центр некоторых ферментов , а соли кальция играют структурную роль, особенно в костях.

Стронций играет важную роль в морской водной жизни, особенно в твердых кораллах, которые используют стронций для создания своих экзоскелетов . Он и барий находят некоторое применение в медицине, например, « бариевая мука » в рентгенографии, в то время как соединения стронция используются в некоторых зубных пастах . Чрезмерное количество стронция-90 токсично из-за его радиоактивности, а стронций-90 имитирует кальций, а затем может убить.

Однако бериллий и радий токсичны. Низкая растворимость бериллия в воде означает, что он редко доступен для биологических систем; он не играет известной роли в живых организмах и, когда они встречаются, обычно очень токсичен. [7] Радий имеет низкую доступность и очень радиоактивен, что делает его токсичным для жизни.

Расширения [ править ]

Следующим щелочноземельным металлом после радия считается элемент 120 , хотя это может быть неверно из-за релятивистских эффектов . [76] Впервые синтез элемента 120 был предпринят в марте 2007 года, когда группа ученых из Лаборатории ядерных реакций им. Флерова в Дубне бомбардировала плутоний- 244 ионами железа- 58 ; однако атомы не образовывались, что привело к пределу 400 фб для сечения при изученной энергии. [77] В апреле 2007 года группа из GSI попыталась создать элемент 120 путем бомбардировки урана- 238 никелем.-64, хотя никаких атомов обнаружено не было, что привело к пределу для реакции 1,6 pb. Снова была предпринята попытка синтеза при более высокой чувствительности, хотя никаких атомов обнаружено не было. Были опробованы и другие реакции, но все они закончились неудачей. [78]

Согласно прогнозам, химический состав элемента 120 будет ближе к химическому составу кальция или стронция [79], а не бария или радия . Это необычно, поскольку периодические тенденции предсказывают, что элемент 120 будет более активным, чем барий и радий. Эта пониженная реактивность обусловлена ​​ожидаемыми энергиями валентных электронов элемента 120, увеличением энергии ионизации элемента 120 и уменьшением металлических и ионных радиусов . [79]

Следующий щелочноземельный металл после элемента 120 точно не предсказан. Хотя простая экстраполяция с использованием принципа Ауфбау предполагает, что элемент 170 является родственником 120, релятивистские эффекты могут сделать такую ​​экстраполяцию недействительной. Следующим элементом со свойствами, подобными щелочноземельным металлам, будет элемент 166, хотя из-за перекрытия орбиталей и более низкой энергетической щели под подоболочкой 9s элемент 166 может вместо этого быть помещен в группу 12 , ниже коперниция . [80] [81]

Примечания [ править ]

  1. ^ Для краткости используется обозначение благородных газов ; ближайший благородный газ, который предшествует рассматриваемому элементу, записывается первым, а затем электронная конфигурация продолжается с этой точки вперед.
  2. ^ Энергия дана в -кДж / моль, растворимость в моль / л; HE означает « энергия гидратации ».
  3. ^ Число в скобках относится к погрешности измерения . Эта неопределенность применяется к наименьшей значащей цифре (ам) числа перед значением в скобках (т. Е. Отсчет от самой правой цифры до левой). Например,1.007 94 (7) означает1,007 94 ± 0,000 07 , тогда как1.007 94 (72) означает1,007 94 ± 0,000 72 . [15]
  4. ^ Элемент не имеет стабильных нуклидов , а значение в скобках указывает массовое число наиболее долгоживущего изотопа элемента. [16] [17]
  5. ^ Цвет пламени чистого радия никогда не наблюдался; малиново-красный цвет является экстраполяцией цвета его соединений при испытании пламенем. [20]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Международный союз чистой и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации IUPAC 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC - IUPAC . ISBN  0-85404-438-8 . С. 51. Электронная версия. .
  2. ^ a b c d e f g h i j Королевское химическое общество . «Визуальные элементы: группа 2 - щелочноземельные металлы» . Визуальные элементы . Королевское химическое общество. Архивировано 5 октября 2011 года . Проверено 13 января 2012 года .
  3. ^ "Периодическая таблица: атомные свойства элементов" (PDF) . nist.gov . Национальный институт стандартов и технологий . Сентябрь 2010. Архивировано (PDF) из оригинала 09.08.2012 . Проверено 17 февраля 2012 года .
  4. ^ a b c d e f g Lide, DR, ed. (2003). Справочник по химии и физике CRC (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
  5. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ «Изобилие в земной коре» . WebElements.com. Архивировано 9 марта 2007 года . Проверено 14 апреля 2007 года .
  7. ^ a b c Якубке, Ганс-Дитер; Jeschkeit, Hans, eds. (1994). Краткая энциклопедия химии . пер. rev. Иглсон, Мэри. Берлин: Вальтер де Грюйтер.
  8. Перейти ↑ Bell, NA (1972). «Галогенид и псевдогалогениды бериллия» . В Эмелеусе - Гарри Юлий; Шарп, AG (ред.). Успехи неорганической химии и радиохимии, Том 14 . Нью-Йорк: Academic Press. С. 256–277. ISBN 978-0-12-023614-5.
  9. Перейти ↑ Walsh, Kenneth A. (2009-08-01). Химия и обработка бериллия . ASM International. С. 99–102, 118–119. ISBN 978-0-87170-721-5.
  10. ^ Герц, Раймонд К. (1987). «Общая аналитическая химия бериллия» . В Койле, Фрэнсис Т. (ред.). Химический анализ металлов: симпозиум . ASTM. С. 74–75. ISBN 978-0-8031-0942-1.
  11. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. XXXVI – XXXVII.
  12. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. XXXVI.
  13. ^ Лида 2004 , стр. 12-23.
  14. ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. 1073.
  15. ^ «Стандартная неопределенность и относительная стандартная неопределенность» . Ссылка CODATA . Национальный институт стандартов и технологий . Архивировано 16 октября 2011 года . Проверено 26 сентября 2011 года .
  16. ^ a b Визер, Майкл Э .; Берглунд, Майкл (2009). «Атомный вес элементов 2007 (Технический отчет IUPAC)» (PDF) . Pure Appl. Chem. ИЮПАК . 81 (11): 2131–2156. DOI : 10.1351 / PAC-REP-09-08-03 . S2CID 98084907 . Архивировано 2 ноября 2012 года (PDF) . Проверено 7 февраля 2012 года .  
  17. ^ a b Визер, Майкл Э .; Коплен, Тайлер Б. (2011). «Атомный вес элементов 2009 (Технический отчет IUPAC)» (PDF) . Pure Appl. Chem. ИЮПАК . 83 (2): 359–396. DOI : 10.1351 / PAC-REP-10-09-14 . S2CID 95898322 . Архивировано 11 февраля 2012 года (PDF) . Проверено 11 февраля 2012 года .  
  18. ^ Слейтер, JC (1964). «Атомные радиусы в кристаллах». Журнал химической физики . 41 (10): 3199–3205. Bibcode : 1964JChPh..41.3199S . DOI : 10.1063 / 1.1725697 .
  19. ^ Дженсен, Уильям Б. (2003). «Место цинка, кадмия и ртути в Периодической таблице» (PDF) . Журнал химического образования . Американское химическое общество . 80 (8): 952–961. Bibcode : 2003JChEd..80..952J . DOI : 10.1021 / ed080p952 . Архивировано из оригинального (PDF) 11 июня 2010 года . Проверено 6 мая 2012 .
  20. ^ Кирби, H.W; Салуцкий, Мюррелл L (1964). Радиохимия радия . Национальная академия прессы.
  21. ^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
  22. ^ Ричард Б. Файерстоун (15 марта 2010 г.). «Изотопы кальция (Z = 20)» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинала 6 мая 2012 года . Проверено 12 июня 2012 года .
  23. ^ Ричард Б. Файерстоун (15 марта 2010 г.). «Изотопы бария (Z = 56)» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинала 6 мая 2012 года . Проверено 12 июня 2012 года .
  24. ^ Роберт Э. Кребс (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочное руководство . Издательская группа «Гринвуд». С. 65–81. ISBN 0-313-33438-2.
  25. ^ a b Миллер, М. Майкл. «Товарный отчет: Лайм» (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала на 2011-11-12 . Проверено 6 марта 2012 .
  26. ^ a b Weeks 1968 , стр. 535.
  27. ^ a b Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. X. Щелочноземельные металлы и магний и кадмий». Журнал химического образования . 9 (6): 1046. Bibcode : 1932JChEd ... 9.1046W . DOI : 10.1021 / ed009p1046 .
  28. ^ a b Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XII. Другие элементы, выделенные с помощью калия и натрия: бериллий, бор, кремний и алюминий». Журнал химического образования . 9 (8): 1386. Bibcode : 1932JChEd ... 9.1386W . DOI : 10.1021 / ed009p1386 .
  29. ^ a b Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования . 10 (2): 79. Bibcode : 1933JChEd..10 ... 79W . DOI : 10.1021 / ed010p79 .
  30. ^ Недели 1968 , стр. 537.
  31. ^ Воклен, Луи-Николя (1798). "De l'Aiguemarine, ou Béril; et découverie d'une terre nouvelle dans cette Pierre" . Анналы де Шими (26): 155–169. Архивировано 27 апреля 2016 года.
  32. ^ Wöhler, Фридрих (1828). «Убер дас бериллий и иттрий» . Annalen der Physik . 89 (8): 577–582. Bibcode : 1828AnP .... 89..577W . DOI : 10.1002 / andp.18280890805 .
  33. ^ Бюсси, Антуан (1828). "D'une travail qu'il a entrepris sur le glucinium" . Journal de Chimie Médicale (4): 456–457. Архивировано 22 мая 2016 года.
  34. ^ a b Weeks 1968 , стр. 539.
  35. ^ a b Дэви, Х. (1808). «Электрохимические исследования разложения земель; наблюдения за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и амальгамой, полученной из аммиака» . Философские труды Лондонского королевского общества . 98 : 333–370. Bibcode : 1808RSPT ... 98..333D . DOI : 10.1098 / rstl.1808.0023 . JSTOR 107302 . Архивировано 30 сентября 2015 года. 
  36. ^ Уильямс, Ричард (2004). Печи для обжига извести и сжигание извести . п. 4. ISBN 978-0-7478-0596-0.
  37. Перейти ↑ Oates, JA H (2008-07-01). Известь и известняк: химия и технология, производство и использование . ISBN 978-3-527-61201-7.
  38. ^ Дэви Х (1808). «Электрохимические исследования разложения земель; наблюдения за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и амальгамой, полученной из аммиака» . Философские труды Лондонского королевского общества . 98 : 333–370. Bibcode : 1808RSPT ... 98..333D . DOI : 10.1098 / rstl.1808.0023 . Архивировано 30 сентября 2015 года.
  39. ^ Мюррей, Т. (1993). "Элементарные шотландцы: открытие стронция". Шотландский медицинский журнал . 38 (6): 188–189. DOI : 10.1177 / 003693309303800611 . PMID 8146640 . S2CID 20396691 .  
  40. ^ Дэви, Хамфри (1808). исследования по разложению земель; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака . 98 . Философские труды Лондонского королевского общества. С. 333–370. Архивировано 30 сентября 2015 года.
  41. ^ "Masthead" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 93 (3): фми. 1855. DOI : 10.1002 / jlac.18550930301 .
  42. ^ Вагнер, Руд .; Neubauer, C .; Девиль, Х. Сент-Клер; Сорель; Wagenmann, L .; Техник; Жирар, Эме (1856 г.). «Нотизен» . Journal für Praktische Chemie . 67 : 490–508. DOI : 10.1002 / prac.18560670194 .
  43. ^ Кюри, Пьер; Кюри, Мари; Бемон, Гюстав (1898). «Sur une nouvelle entity fortement radio-active, contenue dans la pechblende (О новом, сильно радиоактивном веществе, содержащемся в урановой обманке)» . Comptes Rendus . 127 : 1215–1217. Архивировано 6 августа 2009 года . Проверено 1 августа 2009 .
  44. ^ «радий» . Интернет-словарь этимологии . Архивировано 13 января 2012 года . Проверено 20 августа 2011 года .
  45. ^ Авторы Merck (2006). О'Нил, Мэридейл Дж .; Heckelman, Patricia E .; Роман, Чери Б. (ред.). Индекс Мерк: Энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов (14-е изд.). Станция Уайтхаус, Нью-Джерси, США: Исследовательские лаборатории Merck, Merck & Co., Inc. ISBN 0-911910-00-X.
  46. ^ Эмсли, Джон (2001). Природа Строительные блоки: A-Z Руководство по элементам . Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850340-7.
  47. ^ «Изобилие в океанах» . Марк Уинтер, Шеффилдский университет и WebElements Ltd, Великобритания . WebElements. Архивировано из оригинального 5 -го августа 2011 года . Проверено 6 августа 2011 года .
  48. ^ "Изобилие в ручье" . Марк Уинтер, Шеффилдский университет и WebElements Ltd, Великобритания . WebElements. Архивировано из оригинала 4 августа 2011 года . Проверено 6 августа 2011 года .
  49. ^ Обер, Джойс А. "Сводки по минеральным сырьевым товарам 2010: Стронций" (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 16.07.2010 . Проверено 14 мая 2010 .
  50. ^ a b c d Кресс, Роберт; Баудис, Ульрих; Егер, Пол; Рихерс, Х. Германн; Вагнер, Хайнц; Винклер, Джохер; Вольф, Ханс Уве (2007). «Барий и соединения бария». В Ульмане, Франц (ред.). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a03_325.pub2 . ISBN 978-3527306732.
  51. ^ a b "Radium" Архивировано 15 ноября 2012 г. в Wayback Machine , Национальная лаборатория Лос-Аламоса. Проверено 5 августа 2009.
  52. ^ Малли, Марджори С (2011-08-25). Радиоактивность . С. 115–. ISBN 978-0-19-983178-4. Архивировано 5 сентября 2015 года.
  53. ^ Кемаль, Мевлют; Арслан, В; Акар, А; Канбазоглу, М. (1996). Производство SrCO методом черной золы: Определение параметров восстановительного обжига . п. 401. ISBN. 9789054108290. Архивировано 27 апреля 2016 года.
  54. ^ Миллер, М.М. «Барит» (PDF) . USGS.gov. Архивировано (PDF) из оригинала 07.07.2012.
  55. ^ Петцов, GN; Aldinger, F .; Jönsson, S .; Welge, P .; Ван Кампен, В .; Mensing, T .; Брюнинг, Т. (2005). «Бериллий и соединения бериллия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a04_011.pub2 . ISBN 3527306730.
  56. Перейти ↑ Diehl, Roland (2000). Мощные диодные лазеры . Springer. п. 104 . ISBN 3-540-66693-1.
  57. ^ «Инженеры Purdue создают более безопасное и эффективное ядерное топливо, моделируют его характеристики» . Университет Пердью. 27 сентября 2005 года архивация из первоисточника 27 мая 2012 года . Проверено 18 сентября 2008 года .
  58. ^ Дэвис, Джозеф Р. (1998). «Бериллий» . Справочник по металлам . ASM International. С.  690–691 . ISBN 978-0-87170-654-6.
  59. ^ Шварц, Мел М. (2002). Энциклопедия материалов, деталей и отделки . CRC Press. п. 62. ISBN 1-56676-661-3.
  60. ^ a b Грей, Теодор (2009). Элементы: визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной . Нью-Йорк: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
  61. ^ Бейкер, Хью DR; Avedesian, Майкл (1999). Магний и магниевые сплавы . Парк материалов, Огайо: информационное общество материалов. п. 4. ISBN 0-87170-657-1.
  62. ^ Амундсен, К .; Ауне, ТЗ; Bakke, P .; Эклунд, HR; Haagensen, J. Ö .; Nicolas, C .; Rosenkilde, C .; Van Den Bremt, S .; Валлевик, О. (2003). «Магний». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a15_559 . ISBN 3527306730.
  63. ^ Лиде, DR, изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  64. ^ Морено, Тереза; Querol, Ксавье; Аластуэй, Андрес; Крус Мингвильон, Мари; Пей, Хорхе; Родригес, Серхио; Висенте Миро, Хосе; Фелис, Карлес; Гиббонс, Уэс (2007). «Эпизоды загрязнения атмосферы в рекреационных целях: вдыхаемые металлосодержащие частицы от фейерверков» (PDF) . Атмосферная среда . 41 (5): 913. Bibcode : 2007AtmEn..41..913M . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2006.09.019 . hdl : 10261/185836 .
  65. ^ Миледи, Р. (1966). «Стронций как заменитель кальция в процессе высвобождения передатчика в нервно-мышечном соединении». Природа . 212 (5067): 1233–4. Bibcode : 1966Natur.212.1233M . DOI : 10.1038 / 2121233a0 . PMID 21090447 . S2CID 11109902 .  
  66. ^ Хаглер DJ, младший; Года Ю. (2001). «Свойства синхронного и асинхронного высвобождения во время депрессии последовательности импульсов в культивируемых нейронах гиппокампа». J. Neurophysiol . 85 (6): 2324–34. DOI : 10,1152 / jn.2001.85.6.2324 . PMID 11387379 . 
  67. ^ Standring, WJF; Selns, ØG; Сневе, М; Финн, ИП; Хоссейни, А; Амундсен, я; Странд, П. (2005), Оценка последствий вывода из эксплуатации радиоизотопных тепловых генераторов (РИТЭГ) для окружающей среды, здоровья и безопасности на Северо-Западе России (PDF) , Остерос: Управление радиационной защиты Норвегии , архивировано из оригинала (PDF) 03 марта 2016 г. , получено 13.03.2019
  68. ^ «Источники энергии для удаленных арктических приложений» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление оценки технологий. Июнь 1994 г. OTA-BP-ETI-129.
  69. ^ Джонс, Крис Дж .; Торнбэк, Джон (2007). Медицинские приложения координационной химии . Королевское химическое общество. п. 102 . ISBN 978-0-85404-596-9.
  70. ^ Террилл-младший, JG; Ingraham Sc, 2-й; Меллер, DW (1954). «Радий в искусстве исцеления и в промышленности: облучение в США» . Отчеты об общественном здравоохранении . 69 (3): 255–62. DOI : 10.2307 / 4588736 . JSTOR 4588736 . PMC 2024184 . PMID 13134440 .   
  71. ^ «СМИ и экологический конфликт - радиевые девушки» . Архивировано из оригинала на 2009-07-21 . Проверено 1 августа 2009 .
  72. ^ Комитет по использованию и замене источников излучения, Национальный исследовательский совет (США); Совет по ядерным и радиационным исследованиям, Национальный исследовательский совет (США) (январь 2008 г.). Использование и замена источников излучения: сокращенная версия . п. 24. ISBN 978-0-309-11014-3. Архивировано 5 сентября 2015 года.
  73. ^ Бентел, Гунилла Карлесон (1996). Планирование лучевой терапии . п. 8. ISBN 978-0-07-005115-7. Архивировано 5 сентября 2015 года.
  74. ^ http://www.docbrown.info/page13/ChemicalTests/ChemicalTestsc.htm
  75. ^ https://www.askiitians.com/forums/Physical-Chemistry/beryllium-and-magnesium-do-not-give-colour-to-flam_83845.htm
  76. ^ Gäggeler, Heinz W. (5-7 ноября 2007). "Газовая фаза химии сверхтяжелых элементов" (PDF) . Курс лекций Texas A&M . Архивировано из оригинального (PDF) 20 февраля 2012 года . Проверено 26 февраля 2012 года .
  77. ^ Оганесян, Ю. Ц .; Утёнков, В .; Лобанов Ю.А. Абдуллин, Ф .; Поляков, А .; Sagaidak, R .; Широковский, И .; Цыганов Ю.А. Воинов, А. (2009). «Попытка получить элемент 120 в реакции 244 Pu + 58 Fe». Phys. Ред . С. 79 (2): 024603. Bibcode : 2009PhRvC..79b4603O . DOI : 10.1103 / PhysRevC.79.024603 .
  78. ^ http://fias.uni-frankfurt.de/kollo/Duellmann_FIAS-Kolloquium.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
  79. ^ a b Сиборг, GT (ок. 2006 г.). «трансурановый элемент (химический элемент)» . Encyclopdia Britannica . Архивировано 30 ноября 2010 года . Проверено 16 марта 2010 года .
  80. ^ Фрике, B .; Greiner, W .; Вабер, JT (1971). «Продолжение таблицы Менделеева до Z = 172. Химия сверхтяжелых элементов». Теоретика Chimica Acta . 21 (3): 235–260. DOI : 10.1007 / BF01172015 . S2CID 117157377 . 
  81. ^ Хоффман, Дарлин С .; Ли, Диана М .; Першина, Валерия (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». In Morss; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия элементов актинидов и трансактинидов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media . ISBN 978-1-4020-3555-5.

Библиография [ править ]

  • Недели, Мэри Эльвира ; Лейчестер, Генри М. (1968). Открытие Стихий . Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования. LCCCN 68-15217.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Группа 2 - Щелочноземельные металлы , Королевское химическое общество.
  • Хоган, Майкл. 2010. Кальций . ред. А. Йоргенсен, К. Кливленд. Энциклопедия Земли . Национальный совет по науке и окружающей среде.
  • Магуайр, Майкл Э. «Щелочноземельные металлы». Химия: основы и приложения . Эд. JJ Lagowski . Vol. 1. Нью-Йорк: Справочник Macmillan USA, 2004. 33–34. 4 тт. Виртуальная справочная библиотека Гейла. Томсон Гейл.
  • Зильберберг, М.С., Химия: молекулярная природа материи и изменений (издание 3e, McGraw-Hill 2009)
  • Петруччи Р.Х., Харвуд В.С. и Херринг Ф.Г., Общая химия (8e édition, Prentice-Hall 2002)