Kim loại kiềm thổ

Nhóm IIA  Chu kỳ 2 4Be 3 12Mg 4 20Ca 5 38Sr 6 56Ba 7 88Ra

Các kim loại kiềm thổ là một dãy các nguyên tố trong nhóm nguyên tố IIA của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Đó là berylium, magnesium, calcium, strontium, barium và radium (không phải lúc nào cũng được xem xét do chu kỳ bán rã ngắn của nó).

Các kim loại kiềm thổ được đặt tên theo các oxide của chúng, các đất kiềm, có tên gọi cũ là berylia, magiêsia, vôi sống, strontia và baryta. Chúng được gọi là kiềm thổ vì các thuộc tính tự nhiên trung gian của chúng giữa các chất kiềm (oxide của các kim loại kiềm) và các loại đất hiếm (oxide của các kim loại đất hiếm). Sự phân loại của một số chất bề ngoài trơ như là 'đất' có lịch sử hàng thiên niên kỷ. Hệ thống được biết sớm nhất được sử dụng bởi những người Hy Lạp cổ đại gồm có 4 nguyên tố, bao gồm cả đất. Hệ thống này sau đó được làm rõ hơn bởi các nhà triết học và giả kim thuật như Aristotle (thế kỷ IV TCN), Paracelsus (nửa đầu thế kỷ XVI), John Becher (giữa thế kỷ XVII) và Georg Stahl (cuối thế kỷ XVII), với việc phân chia 'đất' thành ba hay nhiều loại hơn. Sự nhận thức về 'đất' không phải là một nguyên tố mà là hợp chất được đề cập bởi nhà hóa học Antoine Lavoisier. Trong tác phẩm Traité Élémentaire de Chimie (Các nguyên tố hóa học) năm 1789 ông gọi chúng là Substances simples salifiables terreuses, tức các nguyên tố đất tạo thành muối. Sau đó, ông thấy rằng các đất kiềm có thể là các oxide kim loại, nhưng ông thừa nhận rằng đó chỉ là phỏng đoán. Năm 1808, dựa trên tư tưởng của Lavoisier, Humphry Davy trở thành người đầu tiên thu được các mẫu kim loại bằng cách điện phân các loại 'đất kiềm' nóng chảy.

Chúng là các nguyên tố hoạt động mạnh và ít khi tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Trong lớp vỏ Trái Đất kim loại kiềm thổ chiếm tỉ lệ 4,16 % (trong đấy 67 % Calcium, 31 % Magnesium, 1,4 % Barium, 0,6 % Strontium và 1 lượng rất ít Berylium và Radium).

Các kim loại kiềm thổ là các kim loại có màu trắng bạc, mềm, có khối lượng riêng thấp, có phản ứng tức thời với các nguyên tố thuộc nhóm halogen để tạo thành các muối điện ly và với nước để tạo thành các hydroxide kiềm thổ mạnh về phương diện hóa học tức các base (hay bazơ). Ví dụ sodium và potassium có phản ứng với nước ở nhiệt độ phòng, còn magnesium chỉ có phản ứng với hơi nước nóng, calcium thì phản ứng với nước nóng.

Các nguyên tố này chỉ có hai electron ở lớp ngoài cùng xs2, vì thế trạng thái năng lượng ưa thích của chúng là dễ mất đi hai electron này để tạo thành ion có điện tích dương 2.

Bảng so sánh 
 Nguyên tố  Điểm nóng chảy (K) Điểm bốc hơi (K) Khối lượng riêng (kg/m³) Độ cứng Độ dẫn điện (S/m) Bán kính nguyên tử (nm) Berylium 1551,15 ~2750 1848 5,5 31,3 · 106 0,113 Magnesium 923 1380 1738 2,5 22,6 · 106 0,160 Calcium 1115 1757 1550 1,75 29,8 · 106 0,197 Strontium 1050 1655 2630 1,5 7,62 · 106 0,215 Barium 1000 1913 3620 1,25 3 · 106 0,217 Radium 973 2010 5500 ? ? ?

 Phản ứng hóa học 
 Phản ứng với oxi tạo Oxide
2X + O2 → 2XO
 Phản ứng với hidro thành hidric có cấu trúc ion
X + H2 → XH2
 Phản ứng với nước thành base
X + 2H2O → X(OH)2 + H2
- Trừ Mg: Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

và Mg + H2O → MgO + H2
 Phản ứng với Halogen, ví dụ với Clo
X + Cl2 → XCl2
 Phản ứng với một số phi kim như C, Si, N2
 Phản ứng với acid:
1. HCl, H2SO4 loãng:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

2. HNO3, H2SO4 đặc nóng:

nSO42-/muối KL=(nO.2 + nSO2.2 + nS.6 + nH2S.8):2

 Hợp chất 
  Beryli Magnesi Calci Stronti Bari Oxide BeO MgO CaO SrO BaO Hydroxide Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 Fluoride BeF2 MgF2 CaF2 SrF2 BaF2 Chloride BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2 Sulfat BeSO4 MgSO4 CaSO4 SrSO4 BaSO4 Cacbonat BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 Nitrat Be(NO3)2 Mg(NO3)2 Ca(NO3)2 Sr(NO3)2 Ba(NO3)2 Sulfide BeS MgS CaS SrS BaS
Ngoài ra
 Calcium oxalate (CaC2O4) là thành phần chính của sỏi thận
 Calcium carbide (CaC2) dùng trong công nghiệp sản xuất Acetylen, khử lưu huỳnh từ kim loại thô,...
 Calcium cyanide (CaCN2) dùng làm phân bón

Tham khảo

 Liên kết ngoài 

 http://www.chemsoc.org/visElements/pages/data/intro_groupii_data.html
 http://scienceaid.co.uk/chemistry/fundamental/group2.html  
 http://www.uniterra.de/rutherford/hg2.htm

*
Thể loại:Chuỗi nguyên tố hóa học
Thể loại:Nhóm nguyên tố hóa học
Thể loại:Bảng tuần hoàn