Kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ

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

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 · 10^6	0,113
Magnesium	923	1380	1738	2,5	22,6 · 10^6	0,160
Calcium	1115	1757	1550	1,75	29,8 · 10^6	0,197
Strontium	1050	1655	2630	1,5	7,62 · 10^6	0,215
Barium	1000	1913	3620	1,25	3 · 10^6	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:

n_{SO42-/muối KL}=(n_O.2 + n_SO2.2 + n_S.6 + n_H2S.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 Lưu trữ 2014-03-28 tại Wayback Machine
• http://www.uniterra.de/rutherford/hg2.htm