Aardalkalimetalen (groep 2)

Twee buitenste elektronen

Elk aardalkalimetaal heeft twee buitenste elektronen in een s-orbitaal, dus de configuratie eindigt op ns²: magnesium is [Ne] 3s² en calcium is [Ar] 4s². Als beide worden afgestaan, ontstaat de opstelling van het voorgaande edelgas en ionen zoals Mg²⁺ en Ca²⁺. Het verwijderen van twee elektronen kost meer energie dan het verwijderen van één, dus deze metalen reageren minder heftig dan de alkalimetalen.

De naam komt uit de vroege scheikunde: hun oxiden, die vroeger aarden werden genoemd, lossen op in water tot alkalische oplossingen, bijvoorbeeld CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Fysische eigenschappen

De aardalkalimetalen zijn zilverwit, geleiden goed elektriciteit en smelten bij veel hogere temperaturen dan de alkalimetalen: magnesium bij 650 °C en beryllium bij 1287 °C. Verscheidene verbindingen kleuren vlammen, waarbij calcium baksteenrood geeft, strontium karmozijnrood en barium lichtgroen, en daarom worden strontium- en bariumzouten in vuurwerk gebruikt.

Reacties en trends in de groep

De reactiviteit neemt toe in de groep naarmate de buitenste elektronen verder van de kern zitten en gemakkelijker te verwijderen zijn. Beryllium reageert niet met water, magnesium reageert met koud water alleen zeer langzaam maar brandt in stoom, en calcium reageert gestaag met koud water: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂. Strontium en barium reageren nog sneller.

Magnesium brandt in lucht met een verblindend witte vlam: 2Mg + O₂ → 2MgO. Omlaag in de groep worden de hydroxiden beter oplosbaar terwijl de sulfaten minder oplosbaar worden, zodat bariumsulfaat nauwelijks oplost.

Toepassingen van de aardalkalimetalen

Calciumfosfaat bouwt botten en tanden, en calciumcarbonaat vormt krijt, kalksteen, marmer en schelpen; kalksteen wordt gebruikt om cement te maken. Opgeloste calcium- en magnesiumionen veroorzaken hard water en kalkaanslag. Magnesium is een licht metaal dat wordt gebruikt in legeringen voor auto's, vliegtuigen en laptops, en elk chlorofylmolecuul in groene planten heeft een magnesiumion in het midden.

Beryllium is licht en stijf, dus het wordt gebruikt in onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart en vormde de spiegels van de James Webb-ruimtetelescoop, maar het stof is giftig. Bariumsulfaat wordt doorgeslikt vóór röntgenfoto's van de darmen en is veilig omdat het onoplosbaar is. Radium liet ooit wijzerplaten van horloges oplichten, en radium-223 behandelt nu prostaatkanker die zich naar de botten heeft verspreid.