Main menu

Pages

الفلزات القلوية الترابيه Alkaline earth metals

الفلزات القلوية الترابيه Alkaline metals


الفلزات القلوية الترابية، أي العناصر الكيميائية الستة التي تشكل المجموعة 2 (IIA) من الجدول الدوري. العناصر هي

البريليوم (Be)
والمغنيسيوم (Mg)
والكالسيوم (Ca)
والسترونتيوم (Sr)
والباريوم (Ba)
والراديوم (Ra).



الوجود ، والخصائص ، والاستخدامات
قبل القرن التاسع عشر ، كانت المواد التي كانت غير معدنية وغير قابلة للذوبان في الماء ، ولم تتغير بسبب الحرق تُعرف باسم المواد الترابية ، مثل الجير (أكسيد الكالسيوم) ، التي تشبه القلويات (رماد الصودا والبوتاس) تم تصنيفها كأتربه قلوية. تميزت الأتربة القلوية عن القلويات والترابيات الأخرى ، مثل الألومينا والأتربة النادرة. بحلول أوائل القرن التاسع عشر ، أصبح من الواضح أن الأتربه، التي كانت تُعتبر سابقًا عناصر ، كانت في الواقع أكاسيد ومركبات من معدن وأكسجين. المعادن التي تشكل أكاسيدها الأتربة القلوية أصبحت تعرف بعد ذلك بالمعادن الأتربه القلوية وتم تصنيفها في المجموعة 2 (IIA) من الجدول الدوري منذ أن اقترح الكيميائي الروسي ديمتري منديلييف جدوله الأول في عام 1869.

كما هو الحال مع المعادن القلوية في المجموعة 1 (Ia) ، تفقد ذرات معادن الأتربة القلوية بسهولة الإلكترونات لتصبح أيونات موجبة (الكاتيونات). وبالتالي فإن معظم مركباتها النموذجية هي أيونات: أملاح يوجد فيها المعدن مثل M2، حيث تمثل M2+ أي ذرة من المجموعة 2. الأملاح عديمة اللون ما لم تشتمل على أنيون ملون (أيون سالب). قد تتناقض صيغ المركبات الأتربة القلوية النموذجية ، مثل كلوريد الكالسيوم (CaCl2) وأكسيد الكالسيوم (CaO) ، مع المركبات المقابلة للمعادن القلوية (التي تحتوي على أيونات (M+  وكلوريد الصوديوم (NaCl) وأول أكسيد الصوديوم ( Na2O) .

أكاسيد فلزات الأتربة القلوية أساسية (أي القلوية ، على عكس الحمضية). لوحظ وجود زيادة ثابتة إلى حد ما في الطابع الكهربي في الانتقال من البريليوم ، الأخف وزناً في المجموعة ، إلى الراديوم ، وهو الأثقل. نتيجة لهذا الاتجاه ، فإن أكسيد البريليوم هو في الواقع مذبذب ، وليس أساسي ، في حين أن أكسيد الباريوم أساسي بقوة. المعادن نفسها هي عوامل الحد من التفاعل. أي أنها تتخلى بسهولة عن الإلكترونات لمواد أخرى يتم اختزالها في هذه العملية.

باستثناء الراديوم ، تجد جميع المعادن ومركباتها تطبيقًا تجاريًا إلى حد ما ، خاصة سبائك المغنيسيوم ومجموعة متنوعة من مركبات الكالسيوم. المغنيسيوم والكالسيوم ، وخاصة الأخير ، وفيرة في الطبيعة (فهي من بين العناصر الستة الأكثر شيوعًا على الأرض) وتلعب أدوارًا مهم في العمليات الجيولوجية والبيولوجية. الراديوم عنصر نادر ، وجميع نظائره مشعة. لم يكن هناك أي إنتاج تجاري للمعدن ، وعلى الرغم من استخدام مركباته بشكل متكرر في النصف الأول من القرن العشرين لعلاج السرطان ، إلا أنه تم استبداله إلى حد كبير ببدائل أقل تكلفة.



التاريخ
كانت الأتربة القلوية الأولى المعروفة باسم الجير (كالكس اللاتيني) ، والتي أصبحت معروفة الآن باسم أكسيد الكالسيوم ؛ كان يستخدم في العصور القديمة في تكوين الهاون. المغنيسيا (الاسم مشتق على الأرجح من مغنيسيا ، وهي مقاطعة من ثيساليا في اليونان) ، وأكسيد المغنيسيوم ، وقد تبين أن الأتربة القلوية تختلف عن الجير من قبل الكيميائي الاسكتلندي جوزيف بلاك في 1755 ؛ ولاحظ أن المغنيسيا أدى إلى كبريتات قابلة للذوبان ، في حين كان من المعروف أن تلك المشتقة من الجير غير قابلة للذوبان. في عام 1774 ، اكتشف كارل فيلهلم شيل ، الكيميائي السويدي الذي اكتشف الأكسجين ، أن المعدن الذي يُطلق عليه اسم "الصبار الثقيل" أو "الثنائيات" (اليونانية: "الثقيلة") يحتوي على اتربة جديدة ، تُعرف باسم الباريتا (أكسيد الباريوم). تم تحديد أتربة أخرى ، وهي السترونتيوم (أكسيد السترونتيوم) ، من قبل الكيميائيين في لندن وليام كروكشانك وأدير كراوفورد في عام 1789 عند فحص المعادن (كربونات السترونتيوم) الموجودة في منجم الرصاص في سترونتيان في أرغيلشاير ، اسكتلندا. تم استخراج البريليا (أكسيد البريليوم) من البريل المعدني واعترف بها الكيميائي التحليلي الفرنسي نيكولاس لويس فوكيلين كأرض في عام 1798. على الرغم من الخلط في البداية مع الألومينا (أكسيد الألمونيوم) لأن كلاهما يذوبان في القلويات ، فقد ظهر أن البريليا متميز. . على عكس الألومينا ، فقد تم استبداله عندما تم غلي المحلول القلوي لبعض الوقت. كانت تسمى في الأصل (بريليا "حلوة") بسبب طعمها الحلو.

تم عزل المغنيسيوم والكالسيوم والسترونتيوم والباريوم - وهي عناصر مشتقة من التراب القلوي - كمعادن غير نقية من قبل الكيميائي الإنجليزي السير همفري ديفي في عام 1808 عن طريق الطريقة الإلكتروليتية التي استخدمها سابقًا لعزل البوتاسيوم والمعادن القلوية. تم إنتاج معادن الأتربة القلوية لاحقًا عن طريق تقليل أملاحها باستخدام معادن قلوية موجودة، وبهذه الطريقة (عمل البوتاسيوم على كلوريد البريليوم) تم عزل البريليوم لأول مرة بواسطة الكيميائي الألماني فريدريش فولر والكيميائي الفرنسي أنطوان بوسي مستقل في عام 1828. تم اكتشاف الراديوم في عام 1898 عن طريق نشاطه الإشعاعي من قبل الفيزيائيين الفرنسيين بيير وماري كوري ، الذين فصلوا بحلول عام 1902 في شكل كلوريد الراديوم من pitchblende. تم عزل الراديوم المعدني في عام 1910 من خلال العمل المشترك لماري كوري والكيميائي الفرنسي أندريه لويس ديبيرن.



السلوك الفيزيائي والكيميائي
عناصر الأتربة القلوية هي معدنية للغاية وموصلات جيدة للكهرباء. لديها بريق رمادي-أبيض عند قطعها ولكنها تتشوه بسهولة في الهواء ، خاصةً العناصر الأثقل في المجموعة.

كيميائيا ، كل عناصر الأتربة القلوية ​​عوامل مختزلة قوية. المعادن الحرة قابلة للذوبان في الأمونيا السائلة. تتميز المحاليل شديدة التركيز لتلك العناصر بمظهر معدني يشبه النحاس ، كما أن زيادة التبخر ينتج عنه بقايا تحتوي على الأمونيا (الأمونيا) ، والتي تتوافق مع الصيغة العامة M (NH3) 6. مع مرور الوقت ، تتحلل الأمونيوم لتشكيل الأميدات ، M (NH2) 2.  المحاليل عبارة عن عوامل اختزال قوية ومفيدة في عدد من العمليات الكيميائية.

تحتوي ذرات عناصر الأتربة القلوية جميعها على هياكل إلكترونية متشابهة ، تتكون من زوج من الإلكترونات (إلكترونات s محددة) في مدار مداري خارجي ، وفيه تكوين إلكتروني مستقر يتوافق مع تكوين غاز نبيل. إن عناصر الغاز النبيلة ـ الهليوم (He) ، النيون (Ne) ، الأرجون (Ar) ، الكريبتون (Kr) ، الزينون (Xe) ، والرادون (Rn) ـ لها عمومًا مدارات إلكترونية كاملة. السترونتيوم لديه التكوين

1s22s22p63s23p63d104s24p65s2 ،

تنشأ الخطوط البارزة في الأطياف الذرية للعناصر ، والتي تم الحصول عليها عندما يتم تسخين العناصر في ظروف معينة ، من حالات الذرة التي تمت فيها ترقية أحد إلكترونين إلى مدارات ذات طاقة أعلى.


الدور البيولوجي والاحتياطات
المغنيسيوم والكالسيوم يوجدان في كل مكان وضروريان لجميع الكائنات الحية المعروفة. يشاركان في أكثر من دور واحد ، على سبيل المثال ، يلعب المغنيسيوم أو الكالسيوم دورًا في بعض العمليات الخلوية ، ويعمل المغنيسيوم كمركز نشط في بعض الإنزيمات ، وأملاح الكالسيوم تلعب دورًا هيكليًا ، وعلى الأخص في العظام.

يلعب السترونتيوم دورًا مهمًا في الحياة المائية البحرية ، وخاصة الشعاب المرجانية الصلبة ، التي تستخدم السترونتيوم لبناء هياكلها الخارجية. والباريوم له بعض الاستخدامات في الطب، في حين تستخدم مركبات السترونتيوم في بعض معاجين الأسنان. الكميات المفرطة من السترونتيوم - 90 سامة بسبب نشاطها الإشعاعي.



المصادر:

1.      International Union of Pure and Applied Chemistry (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): RSC–IUPAC. ISBN 0-85404-438-8. pp. 51. Electronic version..
2.     Royal Society of Chemistry. "Visual Elements: Group 2–The Alkaline Earth Metals". Visual Elements. Royal Society of Chemistry. Archived from the original on 5 October 2011. Retrieved 13 January 2012.
3.     "Periodic Table: Atomic Properties of the Elements" (PDF). nist.gov. National Institute of Standards and Technology. September 2010. Archived (PDF) from the original on 2012-08-09. Retrieved 17 February 2012.
4.     Lide, D. R., ed. (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics (84th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press.
5.     Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
6.     "Abundance in Earth's Crust". WebElements.com. Archived from the original on 9 March 2007. Retrieved 14 April 2007.
7.      Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans, eds. (1994). Concise Encyclopedia Chemistry. trans. rev. Eagleson, Mary. Berlin: Walter de Gruyter.
8.     Bell, N. A. (1972). "Beryllium halide and pseudohalides". In Emeléus, Harry Julius; Sharpe, A. G. (eds.). Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 14. New York: Academic Press. pp. 256–277. ISBN 978-0-12-023614-5.
9.     Walsh, Kenneth A. (2009-08-01). Beryllium chemistry and processing. ASM International. pp. 99–102, 118–119. ISBN 978-0-87170-721-5.
10. Hertz, Raymond K. (1987). "General analytical chemistry of beryllium". In Coyle, Francis T. (ed.). Chemical analysis of metals: a symposium. ASTM. pp. 74–75. ISBN 978-0-8031-0942-1.
11.   Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, pp. XXXVI–XXXVII.
12.  Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, p. XXXVI.
13.  Lide 2004, p. 12-23.
14. Wiberg, Wiberg & Holleman 2001, p. 1073.
15. "Standard Uncertainty and Relative Standard Uncertainty". CODATA reference. National Institute of Standards and Technology. Archived from the original on 16 October 2011. Retrieved 26 September 2011.
16. Wieser, Michael E.; Berglund, Michael (2009). "Atomic weights of the elements 2007 (IUPAC Technical Report)" (PDF). Pure Appl. Chem. IUPAC. 81 (11): 2131–2156. doi:10.1351/PAC-REP-09-08-03. Archived (PDF) from the original on 2 November 2012. Retrieved 7 February 2012.
17.  Wieser, Michael E.; Coplen, Tyler B. (2011). "Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report)" (PDF). Pure Appl. Chem. IUPAC. 83 (2): 359–396. doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14. Archived (PDF) from the original on 11 February 2012. Retrieved 11 February 2012.
18. Slater, J. C. (1964). "Atomic Radii in Crystals". Journal of Chemical Physics. 41 (10): 3199–3205. Bibcode:1964JChPh..41.3199S. doi:10.1063/1.1725697.
19. Jensen, William B. (2003). "The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table" (PDF). Journal of Chemical Education. American Chemical Society. 80 (8): 952–961. Bibcode:2003JChEd..80..952J. doi:10.1021/ed080p952. Archived from the original (PDF) on 2010-06-11. Retrieved 2012-05-06.
20.   Kirby, H. W; Salutsky, Murrell L (1964). The Radiochemistry of Radium. National Academies Press.
21.  Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
22. Richard B. Firestone (15 March 2010). "Isotopes of Calcium (Z=20)". Lawrence Berkeley National Laboratory. Archived from the original on 6 May 2012. Retrieved 12 June 2012.
23. Richard B. Firestone (15 March 2010). "Isotopes of Barium (Z=56)". Lawrence Berkeley National Laboratory. Archived from the original on 6 May 2012. Retrieved 12 June 2012.
24.   Robert E. Krebs (2006). The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide. Greenwood Publishing Group. pp. 65–81. ISBN 0-313-33438-2.
25. Miller, M. Michael. "Commodity report:Lime" (PDF). United States Geological Survey. Archived (PDF) from the original on 2011-11-12. Retrieved 2012-03-06.
26.Weeks 1968, p. 535.
27. Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements. X. The alkaline earth metals and magnesium and cadmium". Journal of Chemical Education. 9 (6): 1046. Bibcode:1932JChEd...9.1046W. doi:10.1021/ed009p1046.
28.Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements. XII. Other elements isolated with the aid of potassium and sodium: Beryllium, boron, silicon, and aluminum". Journal of Chemical Education. 9 (8): 1386. Bibcode:1932JChEd...9.1386W. doi:10.1021/ed009p1386.
29.Weeks, Mary Elvira (1933). "The discovery of the elements. XIX. The radioactive elements". Journal of Chemical Education. 10 (2): 79. Bibcode:1933JChEd..10...79W. doi:10.1021/ed010p79.
30.   Weeks 1968, p. 537.
31.  Vauquelin, Louis-Nicolas (1798). "De l'Aiguemarine, ou Béril; et découverie d'une terre nouvelle dans cette pierre". Annales de Chimie (26): 155–169. Archived from the original on 2016-04-27.
32. Wöhler, Friedrich (1828). "Ueber das Beryllium und Yttrium". Annalen der Physik. 89 (8): 577–582. Bibcode:1828AnP....89..577W. doi:10.1002/andp.18280890805.
33. Bussy, Antoine (1828). "D'une travail qu'il a entrepris sur le glucinium". Journal de Chimie Medicale (4): 456–457. Archived from the original on 2016-05-22.
34.   Weeks 1968, p. 539.
35.Davy, H. (1808). "Electro-chemical researches on the decomposition of the earths; with observations on the metals obtained from the alkaline earths, and on the amalgam procured from ammonia". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 98: 333–370. Bibcode:1808RSPT...98..333D. doi:10.1098/rstl.1808.0023. JSTOR 107302. Archived from the original on 2015-09-30.
36.Williams, Richard (2004). Lime Kilns and Lime Burning. p. 4. ISBN 978-0-7478-0596-0.
37. Oates, J. A. H (2008-07-01). Lime and Limestone: Chemistry and Technology, Production and Uses. ISBN 978-3-527-61201-7.
38.   Davy H (1808). "Electro-chemical researches on the decomposition of the earths; with observations on the metals obtained from the alkaline earths, and on the amalgam procured from ammonia". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 98: 333–370. Bibcode:1808RSPT...98..333D. doi:10.1098/rstl.1808.0023. Archived from the original on 2015-09-30.
39.Murray, T. (1993). "Elemementary Scots: The Discovery of Strontium". Scottish Medical Journal. 38 (6): 188–189. doi:10.1177/003693309303800611. PMID 8146640.
40.  Davy, Humphry (1808). researches on the decomposition of the earths; with observations on the metals obtained from the alkaline earths, and on the amalgam procured from ammonia. 98. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. pp. 333–370. Archived from the original on 2015-09-30.
41. "Masthead". Annalen der Chemie und Pharmacie. 93 (3): fmi. 1855. doi:10.1002/jlac.18550930301.
42.   Wagner, Rud.; Neubauer, C.; Deville, H. Sainte-Claire; Sorel; Wagenmann, L.; Techniker; Girard, Aimé (1856). "Notizen". Journal für Praktische Chemie. 67: 490–508. doi:10.1002/prac.18560670194.



Comments

contents title