فلزات قلیایی خاکی که در گروه 2 (ستون دوم) جدول تناوبی قرار دارند، فلزات بسیار واکنش پذیری هستند، اگرچه به اندازه فلزات قلیایی واکنش پذیر نیستند. واکنش پذیری بالای آنها دلیل اصلی یافت نشدن آنها به شکل خالص یا عنصری در طبیعت است. از نظر ساختاری، این فلزات دارای دو الکترون ظرفیتی در بیرونی ترین سطح انرژی خود هستند.

بسیاری از ترکیبات تشکیل شده توسط فلزات قلیایی خاکی برای زندگی ضروری هستند و در طول تاریخ برای اهداف تشخیصی و درمانی مورد استفاده قرار گرفته اند. برخی دیگر کاربردهای صنعتی و تجاری دارند. این گروه حتی دارای یک عنصر رادیواکتیو است که با کشف و تحقیقات علمی ماری و پیر کوری در اواخر دهه 1800 معروف شد.

ویژگی های گروه 2 چیست؟

عناصری که به یک گروه تعلق دارند خواص شیمیایی و فیزیکی مشابهی دارند. عناصر گروه 2 همه فلزاتی هستند که به صورت خالص رسانای خوبی برای گرما و الکتریسیته هستند. با این حال، نام توصیفی “زمین قلیایی” منشأ جدول پیش از دوره ای دارد.

قبل از نظام‌بندی جدول تناوبی عناصر توسط دیمیتری مندلیف در سال 1869، برخی ترکیبات به‌عنوان عنصر اشتباه گرفته می‌شدند. به عنوان مثال، مواد غیر فلزی که نمی توانند در آب حل شوند یا با آتش تغییر نمی کنند، به عنوان عناصر زمین طبقه بندی می شوند. اکسیدهای عناصر گروه 2بنابراین، مانند اکسید کلسیم، به عنوان خاک های قلیایی طبقه بندی می شوند، زیرا در هنگام واکنش با آب، محصولات سوزاننده یا خورنده را تشکیل می دهند. به عنوان مثال، اکسید کلسیم به سادگی در آب حل نمی شود، بلکه با آب واکنش داده و هیدروکسید کلسیم را تشکیل می دهد.

فلزات قلیایی خاکی به راحتی الکترون ها را از دست می دهند و به یون ها یا کاتیون های مثبت تبدیل می شوند. بنابراین، ترکیباتی که آنها تشکیل می دهند، ترکیبات یونی یا نمک هستند. یون فلزی دارای بار مثبت است و با M نشان داده می شود²⁺، با M مخفف هر عنصر فلزی گروه 2 است.

تقریباً تمام عناصر گروه 2 و ترکیبات آنها کاربردهای تجاری قابل توجهی دارند، به ویژه منیزیم که در ترکیب با سایر فلزات برای تشکیل آلیاژهای مفید استفاده می شود. طیف گسترده ای از ترکیبات کلسیم مانند اکسیدها نیز کاربردهای تجاری و صنعتی دارند. در واقع، منیزیم و کلسیم جزو شش عنصر فراوان روی زمین هستند و در بسیاری از فرآیندهای زمین شناسی و بیولوژیکی ذاتی هستند.

رادیوم سنگین ترین فلزات قلیایی خاکی است. این تنها عنصر در گروه است که ایزوتوپ‌های آن، هر ۲۵ تای آن‌ها، رادیواکتیو هستند. رادیوم به دلیل نادر بودن، کاربرد تجاری قابل توجهی ندارد. اگرچه زمانی برای درمان سرطان استفاده می شد، اما با عناصر رادیواکتیو ارزان قیمت جایگزین شده است.

لازم به ذکر است که تمامی عناصر شیمیایی دارای حداقل یکی هستند ایزوتوپ رادیواکتیو. حتی هیدروژن یک ایزوتوپ رادیواکتیو دارد که به آن می گویند تریتیوم.

عناصر موجود در گروه 2 کدامند؟

گروه 2 دارای شش عنصر با خواص شیمیایی و فیزیکی مشابه است. به عنوان مثال، تمام عناصر زیر این گروه فلزات نقره ای نرم به شکل خالص هستند و در مقایسه با عناصر گروه 1 فلزی نسبتاً کمتری دارند. آنها همچنین بسیار واکنش پذیر و ناپایدار هستند زیرا به شکل عنصری در آنها وجود ندارند. طبیعت، بلکه در ترکیب با عناصر دیگر، مانند اکسیژن.

از نظر واکنش های شیمیایی، فلزات گروه 2 نیز واکنش های مشابهی با عناصر دیگر دارند. برخی از واکنش های اصلی به شرح زیر است:

• همه آنها با هیدروژن واکنش می دهند و هیدریدها را تشکیل می دهند
• همه آنها با اکسیژن واکنش می دهند و اکسید تشکیل می دهند
• آنها فقط در دماهای بسیار بالا می توانند با نیتروژن واکنش دهند
• آنها به راحتی واکنش نشان می دهند هالوژن ها (گروه 17)، تشکیل فلز هالید
• به جز بریلیم، سایر فلزات قلیایی خاکی با آب واکنش می دهند و هیدروکسید تشکیل می دهند و هیدروژن آزاد می کنند.

در اینجا برخی از خواص شیمیایی و فیزیکی تک تک عناصر گروه 2 آورده شده است:

• بریلیم (Be): عنصر بسیار کمیاب نه تنها در زمین، بلکه در کل جهان شناخته شده، بریلیم در سال 1798 توسط لوئیس نیکلاس واکلین شناسایی شد. به طور طبیعی در ترکیبات به عنوان اجزای تشکیل دهنده مواد معدنی وجود دارد. این می تواند در برابر طیف گسترده ای از دما مقاومت کند و یک فلز نسبتا سبک است و برای بسیاری از کاربردهای مکانیکی مناسب است. به عنوان مثال، در تولید هواپیما در نازل فضاپیماهای با سوخت مایع استفاده می شود. همچنین به عنوان آینه در ماهواره های هواشناسی استفاده می شود. به عنوان مثال، اپتیک تلسکوپ فضایی اسپیتزر از بریلیم ساخته شده است.

• منیزیم (Mg): سر همفری دیوی این عنصر را در سال 1808 کشف کرد. این عنصر هشتمین عنصر رایج در پوسته سیاره ما است. در شکل خالص، بسیار قابل احتراق است، و آن را به یک عنصر ایده آل برای آتش بازی تبدیل می کند. در موتورهای خودرو به عنوان بخشی از آلیاژها و در بسیاری از وسایل الکترونیکی استفاده می شود. همچنین نقش حیاتی در زندگی بیولوژیکی به عنوان یک یون دارد و در فرآیند فتوسنتز نقش دارد.

• کلسیم (Ca): در همان سالی که سر همفری دیوی منیزیم را کشف کرد، کلسیم را نیز از طریق الکترولیز آهک و اسید جیوه جدا کرد. این عنصر در حیات بیولوژیکی به عنوان یون های موجود در الکترولیت ها، حامل سیگنال های عصبی ضروری است. همچنین یک جزء بسیار مهم استخوان است و جزء معدنی سیمان و ملات است.

• استرانسیوم (Sr): Adair Crawford این عنصر را در سال 1790 کشف کرد. این عنصر به نام Strontian، روستایی که در آن کشف شد، نامگذاری شد. در آتش بازی، رنگ های مایل به قرمز تولید می کند و در آلیاژها نیز استفاده می شود.

• باریم (Ba): در اوایل دهه 1600، وینچنزو کاسیارولو چند سنگریزه جالب را کشف کرد که در شب هنگام گرم شدن در طول روز می درخشیدند. این سنگریزه ها یک ماده معدنی باریم بود که به نام سولفات باریم شناخته می شد که دارای فرمول شیمیایی BaSO است₄. در سال 1808، سر هامپری دیوی این فلز را از طریق الکترولیز هیدروکسید باریم استخراج کرد.

• رادیوم (Ra): همانطور که قبلاً اشاره کردیم، این تنها عنصر در گروه 2 است که همگی ایزوتوپ های آن رادیواکتیو هستند. این یک عنصر اولیه در نظر گرفته نمی شود. این تنها به عنوان یک عنصر انتقالی به دست آمده از زنجیره تجزیه رادیواکتیو اورانیوم و توریم رخ می دهد. در اوایل قرن بیستم، در درمان رادیولوژیک سرطان استفاده شد، اما بعداً با جایگزین‌های مقرون به صرفه‌تر جایگزین شد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد منابع شیمی سطح A برای کمک به شما در بازنگری و برای اطلاعات در مورد مطالعه سطح A، ما را بررسی کنید مرکز منابع سطح شیمی.