Kim loại kiềm thổ

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Kim loại kiềm thổ

Nhóm	2
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 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Đó là berili, magiê, canxi, stronti, bari và radi (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 ôxít của chúng, các đất kiềm, có tên gọi cũ là berilia, 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 (ôxít của các kim loại kiềm) và các loại đất hiếm (ôxít 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 4 TCN), Paracelsus (nửa đầu thế kỷ 16), John Becher (giữa thế kỷ 17) và Georg Stahl (cuối thế kỷ 17), 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 ôxít 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 % Canxi, 31 % Magiê, 1,4 % Bari, 0,6 % Stronti và 1 lượng rất ít Berili và Radi).

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 halôgen để tạo thành các muối điện ly và với nước để tạo thành các hiđrôxít kiềm thổ mạnh về phương diện hóa học tức các bazơ (hay ba dơ). Ví dụ natri và kali có phăn ứng với nước ở nhiệt độ phòng còn magiê chỉ có phản ứng với hơi nước nóng còn canxi thì phản ứng với nước nóng.

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

Bảng so sánh

Nguyên tố	Điểm nóng chảy (K)	Điểm bốc hơi (K)	Mật độ (kg/m³)	Độ cứng	Độ dẫn điện (S/m)	Bán kính nguyên tử (nm)
Berili	1551,15	~2750	1848	5,5	31,3 · 10⁶	0,113
Magiê	923	1380	1738	2,5	22,6 · 10⁶	0,160
Canxi	1115	1757	1550	1,75	29,8 · 10⁶	0,197
Stronti	1050	1655	2630	1,5	7,62 · 10⁶	0,215
Bari	1000	1913	3620	1,25	3 · 10⁶	0,217
Radi	973	2010	5500	?	?	?

[sửa] Phản ứng hóa học

Phản ứng với Ôxi tạo Ôxít

2X + O₂ → 2XO

Phản ứng với Hiđrô thành hidric có cấu trúc ion

X + H₂ → XH₂

Phản ứng (tan) trong nước thành bazơ

X + 2H₂O → X(HO)₂ + H₂

Phản ứng với Halogen, ví dụ với Clo

X + Cl₂ → XCl₂

[sửa] Hợp chất

	Berili	Magiê	Canxi	Stronti	Bari
Ôxít	BeO	MgO	CaO	SrO	BaO
Hiđrôxít	Be(OH)₂	Mg(OH)₂	Ca(OH)₂	Sr(OH)₂	Ba(OH)₂
Florit	BeF₂	MgF₂	CaF₂	SrF₂	BaF₂
Clorit	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
Sulfit	BeS	MgS	CaS	SrS	BaS

Ngoài ra

Canxi oxalat (CaC₂O₄) là thành phần chính của sỏi thận
Canxi cacbit (CaC₂) dùng trong công nghiệp sản xuất Ethin, khử Lưu huỳnh từ kim loại thô, ...
Canxi cyanamit (CaCN₂) dùng làm phân bón