アルカリ土類金属(2族)
アルカリ土類金属は、周期表の2族にある6つの元素で、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムです。光沢のある反応性の高い金属で、2価の陽イオンをつくりますが、1族の隣の元素に比べて、硬く、密度が大きく、反応性は低くなっています。
2個の最外殻電子
どのアルカリ土類金属も、s軌道に2個の最外殻電子をもつため、電子配置はns²で終わります。マグネシウムは[Ne] 3s²、カルシウムは[Ar] 4s²です。両方を失うと、1つ前の希ガスの配置になり、Mg²⁺やCa²⁺のようなイオンになります。2個の電子を取り去るには1個を取り去るよりも多くのエネルギーが必要なため、これらの金属はアルカリ金属ほど激しく反応しません。
この名前は初期の化学に由来します。かつて土と呼ばれたその酸化物は、水に溶けてアルカリ性の溶液になります。たとえば、CaO + H₂O → Ca(OH)₂です。
物理的性質
アルカリ土類金属は銀白色で、電気をよく通し、アルカリ金属よりもはるかに高い温度で溶けます。マグネシウムは650 °C、ベリリウムは1287 °Cです。いくつかの化合物は炎に色をつけ、カルシウムはレンガ色、ストロンチウムは深紅、バリウムは淡緑色になるため、ストロンチウムとバリウムの塩は花火に使われます。
反応と族の下方への傾向
族を下がるにつれて最外殻電子が原子核から遠くなり、取り去りやすくなるため、反応性は高くなります。ベリリウムは水と反応せず、マグネシウムは冷水とはごくゆっくりとしか反応しませんが水蒸気中では燃え、カルシウムは冷水と一定の勢いで反応します:Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂。ストロンチウムとバリウムはさらに速く反応します。
マグネシウムは空気中で、まばゆい白い炎を上げて燃えます:2Mg + O₂ → 2MgO。族を下がるにつれて水酸化物は溶けやすくなり、硫酸塩は溶けにくくなるため、硫酸バリウムはほとんど溶けません。
アルカリ土類金属の用途
リン酸カルシウムは骨や歯をつくり、炭酸カルシウムはチョーク、石灰岩、大理石、貝殻をつくります。石灰岩はセメントの製造に使われます。溶けているカルシウムイオンとマグネシウムイオンは、硬水や水あかの原因になります。マグネシウムは、自動車、航空機、ノートパソコンの合金に使われる軽い金属で、緑色植物のクロロフィル分子はすべて、中心にマグネシウムイオンをもっています。
ベリリウムは軽くて硬いため、航空宇宙部品に使われ、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の鏡にもなっていますが、その粉塵は有毒です。硫酸バリウムは、消化管のX線撮影の前に飲み込まれ、不溶性なので安全です。ラジウムはかつて時計の文字盤を光らせるのに使われ、現在ではラジウム223が、骨に転移した前立腺がんの治療に使われています。
この族の元素
| 4 | ベリリウム | Be | 9.0122 | [He] 2s2 | +2 | 固体 |
| 12 | マグネシウム | Mg | 24.305 | [Ne] 3s2 | +2 | 固体 |
| 20 | カルシウム | Ca | 40.078 | [Ar] 4s2 | +2 | 固体 |
| 38 | ストロンチウム | Sr | 87.62 | [Kr] 5s2 | +2 | 固体 |
| 56 | バリウム | Ba | 137.33 | [Xe] 6s2 | +2 | 固体 |
| 88 | ラジウム | Ra | 226 | [Rn] 7s2 | +2 | 固体 |