Kim loại nhóm 2a (IIA) trong bảng tuần hoàn hóa học
Nhóm 2A (hoặc IIA) của bảng tuần hoàn là các kim loại kiềm thổ: beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và radium (Ra).
Chúng cứng hơn và ít phản ứng hơn các kim loại thuộc nhóm 1A. Cái tên này xuất phát từ thực tế oxit của chúng tạo ra dung dịch bazo khi hòa tan trong nước và chúng vẫn ở thể rắn ở nhiệt độ thường.
Giống như các kim loại nhóm 1A, các kim loại kiềm thổ quá phản ứng để có thể tìm thấy trong tự nhiên ở dạng tinh chất.
Các kim loại kiềm thổ có hai electron hóa trị trong quỹ đạo năng lượng cao nhất (ns2) của chúng. Chúng nhỏ hơn các kim loại kiềm cùng chu kỳ nên có năng lượng ion hóa cao hơn. Trong hầu hết các trường hợp, các kim loại kiềm thổ bị ion hóa để tạo thành điện tích 2+
Các kim loại kiềm thổ có điểm nóng chảy cao hơn nhiều so với các kim loại kiềm: beri (1287ºC), magie (649ºC), canxi (839ºC), stronti (768ºC), bari (727ºC) và radium (700ºC).
Chúng là những kim loại cứng hơn các nguyên tố Nhóm 1A, nhưng mềm và nhẹ so với các kim loại chuyển tiếp.
Kim loại Berili (Be, Z=4)
Berili là một kim loại mềm, màu trắng bạc. Tên của nó có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp cho khoáng chất beryl, beryllo. Nó được tìm thấy trong vỏ trái đất với nồng độ 2,6ppm, khiến nó trở thành nguyên tố phổ biến thứ 47.
Beryl chất lượng đá quý bao gồm ngọc lục bảo và aquamarine màu xanh lục của những viên đá quý này đến từ một lượng nhỏ crom.
Do kích thước nhỏ và mật độ điện tích cao, berili liên kết thông qua liên kết cộng hóa trị thay vì liên kết ion. Berili nguyên tố rất không phản ứng với không khí và nước ngay ở nhiệt độ cao.
Quặng: beryl[beryli nhôm silicat, Be3Al2(SiO3)6] và bertrandit [beryllium silicat hydroxit, Be4Si2O7(OH)2]
Ứng dụng:
- Làm cửa sổ cho ống tia X(cho tia X đi qua).
- Hợp kim với đồng niken làm dụng cụ chống tia lửa (chống cháy nổ).
- Làm vỏ bọc vũ khí hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân do khả năng phản xạ neutron.
Kim loại Magie (Mg, Z=12)
Magie là một kim loại màu trắng bạc, tương đối mềm. Tên của nó là một quận ở Hy Lạp Magnesia. Có trong vỏ trái đất nồng độ 2,3%, phổ biến thứ 7 thế giới.
Magie hợp kim với nhôm và kim loại khác sử dụng trong chế tạo ô tô, máy bay. Hợp kim magie cũng được sử dụng trong các thiết bị nhẹ khác như thang, máy ảnh, khung xe đạp, ổ đĩa cứng...
Ứng dụng:
- Magie dễ bị oxy hóa hơn sắt và được sử dụng trong cực dương hy sinh để bảo vệ ống sắt và các cấu trúc dễ bị ăn mòn khác.
- Magie cháy trong không khí với ngọn lửa trắng rực rỡ được sử dụng trong pháo hoa. Đám cháy magie rất khó dập tắt, vì ngay cả khi không có không khí, magie cháy phản ứng với nito để tạo thành magie nitrit (Mg3N2), và với nước để tạo ra magie hydroxit và khí hydro.
- Magie oxit (MgO), được sử dụng trong gạch chịu lửa (2800).
- Magie sunfat heptahydrat, MgSO4.7H20, hay còn gọi là muối Epsom, là thuốc giãn cơ và nhuận tràng nhẹ.
- Magie hydroxit Mg(OH)2 còn được gọi là sữa magie là thuốc nhuận tràng và kháng axit.
- Cây xanh chứa một phần tử gọi là chất diệp lục, bao gồm một vòng phẳng gồm các nguyên tử cacbon và nito với một khoảng trống lớn ở giữa. Diệp lục giúp hấp thụ ánh sáng để quang hợp, chuyển năng lượng từ ánh sáng thành năng lượng hóa học cung cấp cho các quá trình sống.
- Thuốc thử Grignard (magie phản ứng với các hydrocacbon chứa liên kết cacbon-brom), có tác dụng kích thích hình thành các liên kết carbon-carbon, sử dụng trong quá trình tổng hợp chất hữu cơ mới.
Kim loại Canxi (Ca, Z=20)
Canxi là một kim loại màu bạc, tương đối mềm. Tên của nguyên tố này có nghĩa là vôi trong tiếng Latin. Nó có trong vỏ trái đất nồng độ 4,1%, là nguyên tố phổ biến thứ 5.
Muỗi canxi tạo thành phần cứng trong cơ thể của hầu hết các sinh vật sống, từ vỏ của các sinh vật biển, san hô (canxi cacbobat,CaCO3) đến xương và răng của động vật cạn (hydroxyapatite, Ca3(PO4)3.Ca(OH)2).
Vì canxi tạo thành các khoáng chất cứng nên nó rất hữu ích trong vật liệu xây dựng, chẳng hạn như thạch cao, vữa và xi măng. Vữa được làm từ canxi oxit, CaO, còn được gọi là vôi sống.
Khi canxi oxit được xử lý bằng nước nó sẽ tạo thành canxi hydroxit, Ca(OH)2 hoặc vôi tôi loại này sẽ hấp thụ khí CO2 từ không khí và dần tạo thành canxi cacbonat, CaCO3.
Quặng: đá vôi[canxi cacbonat, CaCO3], anhydrit[canxi sunfat,CaSO4], thạch cao[canxi sunfat dihydrat, CaSO4.2H20] và đôlômit[hỗn hợp canxi và magie cacbonat, CaMg(CO3)2].
Ứng dụng:
- Vôi được nung nóng bằng cách đốt cháy hydro trong oxy, cháy với ánh sáng rực rỡ, có thể tập trung thành một chùm hẹp có thể nhìn thấy ở khoảng cách xa. Loại ánh sáng này được sử dụng trong ngọn hải đăng, rạp hát để tạo đèn sân khấu.
- Canxi clorua là chất lỏng được sử dụng để loại bỏ hơi ẩm trong không khí, trong các tầng hầm ẩm ướt.
- Nước cứng chứa các khoáng chất hòa tan có điện tích 2+ hoặc 3+, chẳng hạn như canxi và magie, những muối này khiến một số các loại xà phòng và chất tẩy rửa kết tủa thành "váng xà phòng".
- Các khoáng chất này kết tủa theo thời gian tạo thành "cặn" trong bình và bình đun nước.
- Canxi có thể được loại bỏ bằng chất làm mềm nước, chất này sẽ trao đổi ion canxi với ion natri, ion có điện tích 1+ và không dễ dàng kết tủa.
Kim loại Stronti (Sr, Z=39)
Stonti là một kim loại sáng bóng, mềm. Tên của nó là một thị trấn nơi nó được phát hiện. Nó xuất hiện trong vỏ trái đất với nồng độ 370ppm, phổ biến thứ 16.
Quặng: celestite [stronti sulfat, SrSO4] và strontianit [stronti cacbonat, SrCO3].
Ứng dụng:
- Muối stronti tạo ra màu đỏ rực rỡ khi nung nóng được sử dụng trong pháo hoa.
- Stronti-90 phóng xạ được tạo ra trong các vụ nổ hóa học, đồng vị này có tính chất hóa học giống canxi, nên nó sẽ tích hợp vào xương người nếu tiếp xúc với nó. Strontium 90 khiến cản trở quá trình sản xuất hồng cầu.
Kim loại Bari (Ba, Z=56)
Barium là một kim loại mềm, sáng bóng. Tên của có nghĩa là "nặng" trong tiếng Hy Lạp, liên quan đến mật độ cao của một số khoáng chất bari. Nó có trong vỏ Trái đất với nồng độ 500 ppm, phổ biến thứ 14.
Bari được phát hiện vào những năm 1500 dưới dạng "đá Bologna" (bari sulfat, BaSO4) được phát hiện gần Bologna, Ý. Những viên đá này phát sáng khi có ánh sáng và cả khi được nung nóng. Muối bari tạo ra màu xanh lục khi đun nóng nên được sử dụng trong pháo hoa (Ba(NO3)2).
Quặng: barit [bari sulfat, BaSO4] và witherite [bari cacbonat, BaCO3].
Ứng dụng:
- Bari sulfat, BaSO4, là chất độc, nhưng nó không hòa tan bị đào thải trước khi có bất kỳ sự hấp thụ nào diễn ra.
- Nó được sử dụng trong chẩn đoán một số vấn đề về đường ruột dưới dạng "thụt bari": bari sulfat làm mờ tia X và có thể được sử dụng để chụp X-quang đường tiêu hóa.
Kim loại Radium (Ra, Z=88)
Radium là chất phóng xạ mềm, sáng bóng. Tên của nó có nghĩa là "tia" trong tiếng Hy Lạp, vì khả năng phát sáng trong bóng tối với ánh sáng xanh nhạt. Nó có trong vỏ Trái đất với nồng độ 0,6 ppt (phần nghìn tỷ), phổ biến thứ 84.
Radium được Pierre và Marie Curie phát hiện vào năm 1898; họ đã chiết xuất được một miligam radium từ ba tấn quặng uranium. Radium được tạo ra trong quá trình phân rã phóng xạ của uranium-235, uranium-238, thorium-232 và plutonium-241. Sau khi phát hiện ra nó, và trước khi người ta hiểu rõ về sự nguy hiểm của bức xạ, radium đã được sử dụng trong rất nhiều phương pháp chữa bệnh lang băm.
Quặng: nó được tìm thấy ở dạng vết trong quặng uranium, nhưng radium được sử dụng thương mại dễ dàng thu được hơn từ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng.
Ứng dụng:
- Radium được sử dụng để làm mặt đồng hồ phát sáng trong bóng tối vào đầu những năm 1900; các hạt alpha do radium phát ra va chạm với các hạt kẽm sunfua, khiến chúng phát sáng, nhưng bị lớp kính trên mặt đồng hồ chặn lại bởi vỏ đồng hồ. Nhiều công nhân vẽ những mặt đồng hồ này bị ốm hoặc chết vì bệnh phóng xạ.
Bài viết liên quan:
Any comments?