X
تبلیغات
کیمیاگران - - شیمی عناصر گروه دوم (IIA) یا فلزات قلیایی خاکی:

کیمیاگران

شیمی - مهندسی شیمی و ....

- شیمی عناصر گروه دوم (IIA) یا فلزات قلیایی خاکی:

بسمه تعالی

- بررسی عناصر گروه دوم (IIA):

 

 

نام عنصر  نشانه اتمی  عدد اتمی

چگالی

g/cm3

نقطه ذوب 

o

جرم اتمی

شعاع اتمی

pm

شعاع یونی

pm

 رنگ شعله   
 بریلیم Be 4 1.82 1278 9.01 112 0.34 -
منیزیم Mg 12 1.74 651

14.31

160 0.78 سفید
 کلسیم     Ca 20 1.55 843 40.08 197 1.06 سرخ مایل یه نارنجی
 استرانسیم    Sr 38 2.6 769 87.62 215 1.27 سرخ درخشان
 باریم     Ba 56 3.5 725 137.33 222 1.43 زرد مایل به سبز
 رادیم Ra 88 700 1.57
 

 بریلیم رفتار شیمیایی منحصر به خود را دارد و شیمی آن به طور عمده کووالانسی است.خواص شیمیایی منیزیم با توجه به جایگاه آن در گروه کمی متفاوت است. منیزیم تمایل زیادی برای تشکیل پیوند کووالانسی دارد که با نسبت بزرگ بار به شعاع آن مطابق است. به عنوان مثال منیزیم هیدروکسید را مانند بریلیم هیدروکسید در محلول های آبی آن می توان رسوب داد در صورتیکه هیدروکسیدهای سایر اعضاء گروه به طور متوسط در آب محلول هستند.

از دیگر خواص منیزیم به ترکیب شدن نسبتاً آسان آن با کربن می توان اشاره نمود.

به دلیل افزایش بار موثر هسته بر لایه الکترونی شعاع اتمی فلزات قلیایی خاکی کمتر از شعاع اتمی فلزات قلیایی می باشد و تعداد الکترونهای پیوندی آنها دو برابر گروه ۱ است. به همین دلیل نقطه ذوب، نقطه جوش و دانسیته این فلزات از فلزات قلیایی بیشتر است.

کلیه فلزات این گروه الکتروپوزیتیو هستند. به دلیل اینکه اندازه و قطبش پذیری یونهای +M2 آنها نسبت به یونهای +M هم الکترون نظیر بسیار کمتر است، اغلب در نمکها یونهای کاملی را تشکیل می دهند. هرچند که ترکیبات +Mg2 تا اندازه ای و ترکیبات یونهای +Be2 به طور کامل کووالانسی هستند.

بریلیم در بعضی از خواص شیمیایی خود به آلومینیم شباهت دارد، از جمله اینکه با تشکیل غشای اکسید نفوذ ناپذیر روی سطح فلز در مقابل اسیدها مقاومت می نماید. اکسید آن خاصیت آمفوتری داشته و هیدروکسید و کلرید آن مانند اسید لوویس عمل می کند.

سری عناصر کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیم همبستگی نزدیکی دارند. به طوریکه خواص فیزیکی و شیمیایی این عناصر و ترکیبات آنها به همان ترتیبی که در گروه ۱ دیدیم با افزایش اندازه یون به طور منظم و مرتب تغییر می کند. در میان این عناصر خاصیت یونی و الکتروپوزیتیوی Ra از همه بیشتر است.

کلیه ایزوتوپهای رادیم رادیواکتیو هستند و رادیم ۲۲۶ طولانی ترین نیمه عمر را دارد. این ایزوتوپ در سری تجزیه رادیواکتیو طبیعی اورانیم ۲۳۸ تشکیل می شود و اولین بار توسط پیر و ماری کوری از پیچبلاند جدا شد. زمانی این ایزوتوپ استفاده گسترده ای در رادیوتراپی  داشت ولی در حال حاضر از رادیوایزوتوپهایی که در رآکتورهای هسته ای ساخته می شود به جای رادیم ۲۲۶ استفاده می کنند.

در طبیعت گاهی اوقات در کانی های گروه ۲ مقداری هم عنصر اروپیم یافت می شود که نشان دهنده تشابه خواص شیمیایی این عنصر با فلزات قلیایی خاکی می باشد.

  

عناصر گروه دوم به دلیل داشتن فعالیت شیمیایی نسبتاْ زیاد در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شوند. آرایش الکترونی لایه ظرفیت این گروه ns2 بوده و به دلیل شرکت دو الکترون در پیوند فلزی بین اتمها، پیوند آنها با هم قویتر از پیوند فلزی گروه اول می باشد. به همین دلیل عناصر گروه دوم سخت تر از فلزات قلیایی بوده و دمای ذوب و جوش آنها هم بالاتر است.

در این گروه منیزیم کمترین و بریلیم بیشترین نقطه ذوب و جوش را دارند. هم چنین چگالی این گروه از بریلیم تا کلسیم کاهش یافته و سپس در عناصر بعدی افزایش می یابد. که به این ترتیب کلسیم کمترین چگالی را در این گروه داراست. و بدون به حساب آوردن رادیم می توان گفت که باریم بیشترین چگالی در بین پنج عنصر این گروه دارد. هرچند که تفاوت بین اولین و دومین انرژی یونش در بریلیم زیاد است. اما حتی در این عنصر از گروه دوم نیز شواهدی طبیعی بر وجود حالت اکسایش ۱+ وجود ندارد. و عدد اکسایش فلزات این گروه به طور غالب ۲+ است.

در بریلیم به دلیل اندازه کوچک اتم، پتانسیل یونش زیاد، انرژی تصعید زیاد، انرژی آب پوشی و انرژی شبکه برای جداسازی کامل الکترون ها کافی نبوده و در تمام ترکیبات حتی ترکیباتی نظیر BaO و BaF2 که بریلیم با عناصر بسیار الکترونگاتیو ترکیب می شود، پیوندها به میزان قابل ملاحظه ای خصلت کووالانسی دارند. برای تشکیل دو پیوند کوالانسی در ترکیبی مانند  BeX2  بعد ار برانگیخته شدن به هیبریداسیون sp می رسد. تحت این هیبریداسیون ترکیب X- Be -X خطی تشکیل می شود که زاویه پیوندی در آن ۱۸۰ درجه می باشد.

 

 

بریلیم در این شرایط دارای عدد کوئوردیناسیون ۲ است و تمایل شدیدی برای افزایش این مقدار به عدد کوئوردیناسیون ماکسیمم یعنی ۴ و یا لااقل ۳ دارد.

 

 

در BeCl2 این افزایش عدد کوئوردیناسیون با پلیمر شدن از طریق پل انجام می گیرد. همچنین در بعضی از ترکیبات اتم بریلیم برای رسیدن به ماکسیمم کوئوردیناسیون به صورت اسید لوویس عمل می نماید. بریلیم در بعضی موارد مانند دیمرهای گازی Be2Cl4 و Be2Br4 عدد کوئوردیناسیون 3 دارد. در دمای عادی فقط نمونه های محدودی از ترکیبات Be یافت می شود که در آنها اتم بریلیم دارای کوئوردیناسون ۲ با پیوندهای خطی sp باشد.

لازم به تذکر است که ترکیبات بریلیم بسیار سمی بوده و تنفس آنها فوق العاده خطرناک می باشد.لذا هنگام کار کردن با این ترکیبات باید حاکثر احتیاط را رعایت کرد.

مهمترین کانی بریلیم در طبیعت بریل Be3Al2(SiO3)6 است که اغلب به صورت منشورهای بزرگ شش ضلعی یافت می شود. بریلیم خاکستری رنگ، تقریباً سبک (1.86g/cm3) بسیار سخت و تاحدی شکننده است. از بریلیم به عنوان پنجره در دستگاه اشعه X استفاده می شود، همچنین به عنوان ضد اکسنده به برنزهای مس و فسفر و نیز به عنوان سخت کننده به مس اضافه می شود. به دلیل بی اثر بودن اسیدها بر فلز بریلیم که به واسطه تشکیل اکسید بی اثر صورت می گیرد، اغلب برای واکنش با اسیدها آن را به صورت پودر یا ملغمه در می آورند. سرعت نسبی انحلال بریلیم در اسیدها به این قرار است:

HF> H2SO4 ~ HCl> HNO3

و مانند آلومینیوم در بازهای قوی حل شده و یون بریلات تشکیل می دهد. از سوزاندن بریلیم در هوا اکسید متبلور و سفید رنگ BeO بدست می آید. بریلیم هیدروکسید یک آمفوتر می باشد و در محلول های آبی رسوب می نماید.

عناصر منیزیم، کلسیم، استرانسیم و باریم به مقدار قابل توجهی در کانیها و در دریا وجود دارند. در رسوباتی نظیر دولومیت CaCO3.MgCO3 ، کارنالیت MgCl2.KCl.6H2O ، باریت BaSO4 و غیره مقدار زیادی از این عناصر را می توان یافت.

کلسیم از نظر فراوانی در قشر زمین سومین فلز بوده و در گروه دوم بیشترین فراوانی را دارد.

منیزیم فلزی سفید مایل به خاکستری است که اغلب سطح ورقه آن با لایه نازکی از اکسید پوشیده می شود. این لایه تاحدودی فلز را از نظر شیمیایی محافظت می کند. منیزیم در هوا با نور سفید بسیار درخشنده و شدیدی سوخته و اشعه فرابنفش تولید می نماید که برای سلامتی چشم بسیار مضر است، و بایستی از عینک محافظ استفاده نمود.

کلسیم و دیگر فلزات قلیایی خاکی نرم و نقره فام هستند و از نظر واکنش پذیری شبیه به سدیم می باشند ولی با قدرت واکنش پذیری کمتری. اکسید منیزیم نسبتاً بی اثر می باشد ولی  سایر اکسیدهای این گروه با آب ترکیب شده و ضمن آزاد کردن انرژی تشکیل هیدروکسید می دهند. منیزیم هیدروکسید در آب نامحلول است و از لحاظ قدرت بازی ضعیف تر از سایر بازهای سری Ca-Ra می باشد. اکسیدهای فلزهای قلیایی خاکی کربن دی اکسید هوا را جذب می نمایند.

 

+ نوشته شده در  یکشنبه بیستم اسفند 1385ساعت 10:38  توسط یعثوب شاهماری   |