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Le curiose proprietà dei metalli alcalino-terrosi: perché sono così reattivi?
I metalli alcalino terrosi sono sei elementi chimici nel Gruppo 2 della tavola periodica, tra cui bario (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), stronzio (Sr), bario (Ba) e rutenio (Ra). Ci sono sorprendenti somiglianze tra questi elementi: appaiono tutti di un bianco argenteo brillante a temperature e pressioni standard e sono metalli relativamente attivi. La caratteristica comune di questi metalli è che i loro orbitali esterni sono soddisfatti, cioè l'orbitale ha due elettroni completi e può facilmente perdere questi due elettroni per formare un catione con una carica +2.
Allo stesso tempo, questi elementi, come l'elio, hanno una struttura elettronica esterna completa, ma l'elio è classificato come gas nobile.
Il comportamento chimico dei metalli alcalino terrosi tende a comportarsi in base alla loro configurazione elettronica, il che crea alcune tendenze tra i diversi elementi. Sebbene le proprietà chimiche dello stronzio non siano state completamente studiate, il comportamento chimico del primo fino al quinto metallo alcalino terroso è stato ampiamente osservato. Non solo questi metalli hanno punti di fusione e di ebollizione più bassi, ma sono anche molto reattivi con gli alogeni e possono formare corrispondenti composti ionici. Inoltre, ad eccezione del berillio, altri metalli possono produrre una forte alcalinità quando reagiscono con l'acqua per formare gruppi idrossilici e devono essere maneggiati con cautela.
I metalli alcalino terrosi pesanti reagiscono più violentemente, quindi tieni presente i loro potenziali pericoli.
Proprietà chimiche
Abbiamo appreso che la reazione chimica dei metalli alcalino terrosi con gli alogeni può formare alogenuri ionici, come il cloruro di calcio (CaCl2). Allo stesso tempo, calcio, stronzio e bismuto possono anche reagire con l'ossigeno per produrre ossidi corrispondenti, come. sostanza di ossidazione dello stronzio (SrO). La prevedibilità di queste interazioni combinata con la loro posizione unica nella tavola periodica determina la formazione di due tipi principali di composti e le corrispondenti reazioni chimiche.
Come accennato in precedenza, il berillio rappresenta un'eccezione poiché la sua maggiore densità di carica significa che non reagisce con l'acqua a temperatura ambiente. I composti formati dal berillio sono per lo più composti covalenti e, sebbene il suo fluoruro sia il composto del berillio più ionizzato, il suo punto di fusione e conduttività sono ancora bassi.
Tutti i metalli alcalino terrosi hanno due elettroni nel loro guscio più esterno, pertanto, perdere questi due elettroni per formare ioni caricati positivamente è il loro stato preferito per ottenere un guscio elettronico stabile.
Proprietà fisiche e atomiche
Per quanto riguarda la stabilità di questi metalli, gli isotopi di tutti e sei i metalli alcalino terrosi sono presenti in concentrazioni variabili nella crosta terrestre e in tutto il sistema solare e il loro tempo di dimezzamento determina la loro stabilità nucleare. I primi cinque metalli hanno rispettivamente uno, tre, cinque, quattro e sei isotopi stabili, per un totale di diciannove nuclidi stabili. Relativamente parlando, il berkelio non ha isotopi stabili o primitivi di cui parlare.
Cenni storici
I metalli alcalino terrosi prendono il nome dai loro ossidi, che si comportano alcalini se combinati con l'acqua. Questi ossidi sono conosciuti come i componenti base dei metalli alcalino terrosi. Storicamente, i primi chimici consideravano queste sostanze non metalliche chiamate "terra" insolubili in acqua e resistenti al calore, e furono queste proprietà che alla fine portarono al riconoscimento di questi elementi e dei loro composti.
La maggior parte dei metalli alcalino-terrosi furono gradualmente isolati in una serie di esperimenti di elettrolisi chimica dalla fine del XVIII all'inizio del XIX secolo. In particolare, il processo di scoperta del berillio passò attraverso molti esperimenti. Fu solo nel 1898 che un campione di berillio relativamente puro fu ottenuto attraverso l'elettrolisi di un composto leggermente stabile.
In generale, la conduttività elettrica del berillio e il suo utilizzo nella metallurgia lo rendono importante nelle tecnologie militari e di altro tipo, mentre il magnesio ha una vasta gamma di applicazioni nei materiali edili e strutturali, non ultimo per la sua plasticità e resistenza, anche per la sua utilizzare in molte leghe.
Quindi, alla luce delle proprietà e degli usi di questi importanti metalli, possiamo esplorare ulteriormente il modo in cui questi elementi chimici modellano il futuro della nostra tecnologia moderna?
