알칼리 토금속(2족)
알칼리 토금속은 주기율표 2족에 있는 여섯 원소, 즉 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐입니다. 이들은 2+ 전하의 이온을 만드는 반짝이고 반응성 있는 금속이지만, 1족의 이웃 원소들보다 더 단단하고 밀도가 높으며 반응성이 낮습니다.
두 개의 바깥 전자
각 알칼리 토금속은 s 오비탈에 바깥 전자가 두 개 있어서 전자 배치가 ns²로 끝납니다. 마그네슘은 [Ne] 3s²이고 칼슘은 [Ar] 4s²입니다. 둘 다 잃으면 이전 비활성 기체의 배치가 되어 Mg²⁺, Ca²⁺ 같은 이온이 됩니다. 전자 두 개를 떼어 내는 데는 한 개를 떼어 내는 것보다 더 많은 에너지가 들기 때문에, 이 금속들은 알칼리 금속보다 덜 격렬하게 반응합니다.
이름은 초기 화학에서 유래했습니다. 한때 토류(earth)라고 불리던 이들의 산화물은 물에 녹아 알칼리성 용액을 만들며, 예를 들어 CaO + H₂O → Ca(OH)₂입니다.
물리적 성질
알칼리 토금속은 은백색이며 전기를 잘 통하고, 알칼리 금속보다 훨씬 높은 온도에서 녹습니다. 마그네슘은 650 °C, 베릴륨은 1287 °C에서 녹습니다. 이들의 화합물 여러 가지가 불꽃에 색을 내며, 칼슘은 벽돌색, 스트론튬은 진홍색, 바륨은 연한 녹색이어서 스트론튬과 바륨의 염이 불꽃놀이에 쓰입니다.
반응과 족 아래로 내려갈 때의 경향
족 아래로 내려갈수록 바깥 전자가 핵에서 멀어져 떼어 내기 쉬워지므로 반응성이 증가합니다. 베릴륨은 물과 반응하지 않고, 마그네슘은 찬물과는 아주 천천히 반응하지만 수증기 속에서는 타며, 칼슘은 찬물과 꾸준히 반응합니다. Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂. 스트론튬과 바륨은 훨씬 더 빠르게 반응합니다.
마그네슘은 공기 중에서 눈부신 흰 불꽃을 내며 탑니다. 2Mg + O₂ → 2MgO. 족 아래로 내려갈수록 수산화물은 용해도가 커지고 황산염은 용해도가 작아져서, 황산 바륨은 거의 녹지 않습니다.
알칼리 토금속의 쓰임
인산 칼슘은 뼈와 치아를 이루고, 탄산 칼슘은 분필, 석회암, 대리암, 조개껍데기를 이룹니다. 석회암은 시멘트를 만드는 데 쓰입니다. 녹아 있는 칼슘 이온과 마그네슘 이온은 센물과 물때의 원인이 됩니다. 마그네슘은 자동차, 항공기, 노트북의 합금에 쓰이는 가벼운 금속이며, 녹색 식물의 모든 엽록소 분자는 중심에 마그네슘 이온을 가지고 있습니다.
베릴륨은 가볍고 뻣뻣해서 항공 우주 부품에 쓰이며 제임스 웹 우주 망원경의 거울을 이루었지만, 그 먼지는 독성이 있습니다. 황산 바륨은 소화관 X선 촬영 전에 삼키며, 녹지 않기 때문에 안전합니다. 라듐은 한때 시계 문자판을 빛나게 했고, 지금은 라듐-223이 뼈로 전이된 전립선암을 치료합니다.
이 족의 원소
| 4 | 베릴륨 | Be | 9.0122 | [He] 2s2 | +2 | 고체 |
| 12 | 마그네슘 | Mg | 24.305 | [Ne] 3s2 | +2 | 고체 |
| 20 | 칼슘 | Ca | 40.078 | [Ar] 4s2 | +2 | 고체 |
| 38 | 스트론튬 | Sr | 87.62 | [Kr] 5s2 | +2 | 고체 |
| 56 | 바륨 | Ba | 137.33 | [Xe] 6s2 | +2 | 고체 |
| 88 | 라듐 | Ra | 226 | [Rn] 7s2 | +2 | 고체 |