Metale ziem alkalicznych (berylowce)
Berylowce, czyli metale ziem alkalicznych, tworzą drugą grupę układu okresowego, drugą kolumnę od lewej strony tablicy. Zalicza się do nich beryl, magnez, wapń, stront, bar i rad. Podobnie jak litowce należą do bloku s, ale mają po dwa elektrony walencyjne i oddają je oba naraz, tworząc jony o ładunku dwa plus. Dlatego wartościowość wszystkich pierwiastków tej grupy wynosi II, w każdym związku bez wyjątku. To metale srebrzystoszare, twardsze, gęstsze i wyraźnie mniej gwałtowne od sąsiadów z pierwszej grupy, choć nadal na tyle aktywne, że w przyrodzie występują wyłącznie w związkach. Nazwa grupy pochodzi od dawnego określenia ziemie na trudno topliwe tlenki, które po rozpuszczeniu w wodzie dają odczyn zasadowy. Dwa z tych pierwiastków, magnez i wapń, należą do najważniejszych dla żywych organizmów.
Pierwiastki należące do grupy: Metale ziem alkalicznych (berylowce)
| Z | Pierwiastek | Symbol | Masa | Wartościowość | Opis |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 | Beryl | Be | 9,0122 u | II | Lekki i sztywny jak nic innego — okna rentgenowskie i lustra teleskopu Webba; pył jest trujący. |
| 12 | Magnez | Mg | 24,305 u | II | Stoi w centrum chlorofilu, więc zieleń liści zaczyna się od niego. |
| 20 | Wapń | Ca | 40,078 u | II | Kości, zęby, muszle i cement — wszystko to jego związki. |
| 38 | Stront | Sr | 87,62 u | II | Odpowiada za czerwone race i sztuczne ognie. |
| 56 | Bar | Ba | 137,33 u | II | Papka barytowa do wypicia przed prześwietleniem żołądka — nie przepuszcza promieni X. |
| 88 | Rad | Ra | 226 u | II | Świecił w farbie tarcz zegarków, dopóki nie zrozumiano, co robi z malującymi je robotnicami. |
Właściwości — Metale ziem alkalicznych (berylowce)
Berylowce topią się znacznie wyżej niż litowce z sąsiedniej kolumny, bo dwa elektrony walencyjne mocniej wiążą metal. Beryl topnieje dopiero w 1287 stopniach Celsjusza, a wrze w 2469. Dalej wartości spadają, ale nie równo: wapń topnieje w 842 stopniach, stront w 777, bar w 727, rad w 700, natomiast magnez wyłamuje się z tego szeregu wartością 650. Gęstość rośnie w dół grupy porządnie, od 1,85 dla berylu i 1,738 dla magnezu przez 2,64 dla strontu do 5,5 dla radu. Elektroujemność maleje od 1,57 dla berylu przez 1,31 dla magnezu i 1,00 dla wapnia do 0,89 dla baru, więc im niżej, tym łatwiej te metale oddają elektrony i tym są bardziej reaktywne. Widać to w zachowaniu wobec wody: beryl praktycznie z nią nie reaguje, magnez wymaga wody gorącej lub pary, a wapń reaguje już z wodą zimną. Wszystkie berylowce spalają się w tlenie, dając tlenki o wzorze ogólnym MO. Są też twardsze i mniej podatne na krojenie niż litowce, a ich temperatury wrzenia sięgają wysoko, na przykład 1845 stopni dla baru i 2469 dla berylu.
Zastosowanie — gdzie spotykamy te pierwiastki
Wapń jest w tej grupie najbardziej wszechobecny: buduje kości i zęby, a jego związki tworzą wapień, kredę, muszle i cement, czyli fundament całego budownictwa. Magnez stoi w centrum cząsteczki chlorofilu, więc od niego zaczyna się zieleń liści i fotosynteza; poza biologią trafia do suplementów, do lekkich stopów na felgi oraz do rac, bo pali się oślepiająco białym płomieniem. Beryl jest lekki i bardzo sztywny, dlatego robi się z niego okna aparatów rentgenowskich, lustra teleskopów kosmicznych i narzędzia, które nie iskrzą; jego pył jest przy tym trujący. Stront barwi ognie sztuczne na czerwono i wchodzi w skład magnesów ferrytowych, a bar na zielono. Związki baru pełnią też rolę środka kontrastowego przed prześwietleniem żołądka, bo nie przepuszczają promieni rentgenowskich. Rad ma dziś znaczenie wyłącznie historyczne, jako składnik dawnych farb świecących i wczesnej radioterapii.
Metale ziem alkalicznych (berylowce) w szkole — co trzeba wiedzieć
Kolejność berylowców to beryl, magnez, wapń, stront, bar, rad. Najważniejsze do zapamiętania jest to, że każdy z nich ma dwa elektrony walencyjne, oddaje je oba i we wszystkich związkach ma wartościowość II. Dzięki temu wzory piszą się mechanicznie: CaO, MgO, CaCl₂, MgCl₂, Ca(OH)2. Częsty błąd na sprawdzianie to pisanie CaO₂ zamiast CaO, czyli mylenie wartościowości wapnia z liczbą elektronów, które oddaje. Drugi typowy błąd to zdanie, że berylowce reagują z wodą tak samo gwałtownie jak litowce, tymczasem są od nich spokojniejsze, a beryl praktycznie nie reaguje wcale. Trzeci to mylenie kierunku zmian, więc warto powtórzyć: w dół grupy elektroujemność maleje z 1,57 dla berylu do 0,89 dla baru, a reaktywność rośnie. Na klasówkach pojawiają się też barwy płomienia, przydatne w zadaniach z identyfikacji: wapń ceglastoczerwony, stront czerwony, bar zielony. Uczniowie mylą też beryl z berylowcami jako całą grupą, warto więc powtórzyć, że beryl to pojedynczy pierwiastek, a berylowce to nazwa całej drugiej grupy. Rodzicowi pomoże skojarzenie codzienne: wapń to kości i cement, magnez to zieleń liści.
Najczęstsze pytania — Metale ziem alkalicznych (berylowce)
Czym różnią się metale ziem alkalicznych od metali alkalicznych?
Liczbą elektronów walencyjnych i wynikającymi z niej konsekwencjami. Litowce mają jeden elektron walencyjny i wartościowość I, berylowce dwa i wartościowość II. Berylowce są przez to twardsze, gęstsze i topią się dużo wyżej: beryl dopiero w 1287 stopniach Celsjusza, podczas gdy sód już w 97,79. Są też wyraźnie mniej gwałtowne w reakcji z wodą.
Dlaczego wapń jest tak ważny dla organizmu?
Jego związki stanowią materiał budowlany kości i zębów, a jony wapnia biorą udział w skurczu mięśni i w krzepnięciu krwi. W przyrodzie ten sam pierwiastek buduje muszle, wapień i kredę, a po przeróbce cement. W diecie najczęściej trafia do nas z nabiałem, ale występuje też w warzywach liściastych i w wodzie mineralnej.
Czy bar jest trujący, skoro pije się go przed prześwietleniem?
Rozpuszczalne związki baru są trujące, natomiast do prześwietleń stosuje się siarczan baru, który w wodzie i w kwasie żołądkowym praktycznie się nie rozpuszcza. Dzięki temu przechodzi przez przewód pokarmowy bez wchłaniania, a jednocześnie zatrzymuje promienie rentgenowskie i uwidacznia kształt żołądka i jelit na zdjęciu.
Dlaczego magnez pali się tak jasno?
Reakcja magnezu z tlenem wydziela bardzo dużo energii, a powstający tlenek magnezu rozgrzewa się do temperatury, w której świeci intensywnym białym światłem. To dlatego magnez trafia do rac i był podstawą dawnych lamp błyskowych w fotografii. Palącego się magnezu nie gasi się wodą, bo w wysokiej temperaturze reaguje on również z nią.
← Wszystkie grupy · Układ okresowy · Układ okresowy do druku