Toprak alkali metaller (2. grup)

İki dış elektron

Her toprak alkali metalin bir s orbitalinde iki dış elektronu vardır, bu yüzden elektron dizilimi ns² ile biter: magnezyum [Ne] 3s², kalsiyum ise [Ar] 4s²'dir. İkisini de kaybetmek, bir önceki soy gazın düzenini ve Mg²⁺ ile Ca²⁺ gibi iyonları verir. İki elektronu koparmak, birini koparmaktan daha fazla enerji gerektirir, bu yüzden bu metaller alkali metallerden daha şiddetsiz tepkimeye girer.

Ad, ilk kimyadan gelir: bir zamanlar toprak denilen oksitleri suda çözünerek alkali çözeltiler verir; örneğin CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Fiziksel özellikler

Toprak alkali metaller gümüşi beyazdır, elektriği iyi iletir ve alkali metallerden çok daha yüksek sıcaklıklarda erir: magnezyum 650 °C'de, berilyum 1287 °C'de. Bileşiklerinden birkaçı alevi renklendirir; kalsiyum tuğla kırmızısı, stronsiyum koyu kırmızı ve baryum soluk yeşil verir, bu yüzden stronsiyum ve baryum tuzları havai fişeklerde kullanılır.

Tepkimeler ve grupta aşağı doğru eğilimler

Dış elektronlar çekirdekten uzaklaşıp daha kolay koparıldıkça tepkimeye yatkınlık grupta aşağı doğru artar. Berilyum su ile tepkimeye girmez, magnezyum soğuk suyla yalnızca çok yavaş tepkimeye girer ama buharda yanar, kalsiyum ise soğuk suyla düzenli tepkimeye girer: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂. Stronsiyum ve baryum daha da hızlı tepkimeye girer.

Magnezyum havada göz kamaştırıcı beyaz bir alevle yanar: 2Mg + O₂ → 2MgO. Grupta aşağı inildikçe hidroksitlerin çözünürlüğü artarken sülfatların çözünürlüğü azalır, bu yüzden baryum sülfat neredeyse hiç çözünmez.

Toprak alkali metallerin kullanım alanları

Kalsiyum fosfat kemikleri ve dişleri oluşturur, kalsiyum karbonat ise tebeşiri, kireç taşını, mermeri ve deniz kabuklarını oluşturur; kireç taşı çimento yapımında kullanılır. Çözünmüş kalsiyum ve magnezyum iyonları sert suya ve kireç taşı birikintisine yol açar. Magnezyum, arabalar, uçaklar ve dizüstü bilgisayarlar için alaşımlarda kullanılan hafif bir metaldir ve yeşil bitkilerdeki her klorofil molekülünün merkezinde bir magnezyum iyonu bulunur.

Berilyum hafif ve serttir, bu yüzden havacılık ve uzay parçalarında kullanılır ve James Webb Uzay Teleskobu'nun aynalarını oluşturur, ancak tozu zehirlidir. Baryum sülfat, bağırsağın X ışınları çekilmeden önce yutulur ve çözünmediği için güvenlidir. Radyum bir zamanlar saat kadranlarını ışıldatıyordu; radyum-223 ise artık kemiklere yayılmış prostat kanserini tedavi ediyor.