Лужноземельні метали (2-га група)

Два зовнішні електрони

Кожен лужноземельний метал має два зовнішні електрони на s-орбіталі, тож його конфігурація закінчується на ns²: магній — [Ne] 3s², а кальцій — [Ar] 4s². Утрата обох дає конфігурацію попереднього інертного газу та йони, як-от Mg²⁺ і Ca²⁺. Видалення двох електронів потребує більше енергії, ніж видалення одного, тому ці метали реагують менш бурхливо, ніж лужні метали.

Назва походить із ранньої хімії: їхні оксиди, колись звані землями, розчиняються у воді, утворюючи лужні розчини, наприклад CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Фізичні властивості

Лужноземельні метали сріблясто-білі, добре проводять електричний струм і плавляться за набагато вищих температур, ніж лужні метали: магній за 650 °C, а берилій за 1287 °C. Кілька їхніх сполук забарвлюють полум'я: кальцій дає цегляно-червоний, стронцій — малиново-червоний, а барій — блідо-зелений колір, тому солі стронцію та барію використовують у феєрверках.

Реакції та тенденції вниз по групі

Реакційна здатність зростає вниз по групі, оскільки зовнішні електрони дедалі далі від ядра й легше віддаються. Берилій не реагує з водою, магній реагує з холодною водою лише дуже повільно, але горить у парі, а кальцій рівномірно реагує з холодною водою: Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂. Стронцій і барій реагують ще швидше.

Магній горить на повітрі сліпучим білим полум'ям: 2Mg + O₂ → 2MgO. Вниз по групі гідроксиди стають розчиннішими, а сульфати — менш розчинними, тож сульфат барію майже зовсім не розчиняється.

Застосування лужноземельних металів

Фосфат кальцію будує кістки й зуби, а карбонат кальцію утворює крейду, вапняк, мармур і мушлі; вапняк використовують для виготовлення цементу. Розчинені йони кальцію та магнію спричиняють жорсткість води й накип. Магній — легкий метал, що використовується в сплавах для автомобілів, літаків і ноутбуків, а кожна молекула хлорофілу в зелених рослинах має в центрі йон магнію.

Берилій легкий і жорсткий, тому його використовують в аерокосмічних деталях, і з нього виготовлено дзеркала космічного телескопа Джеймса Вебба, але його пил токсичний. Сульфат барію ковтають перед рентгенівськими знімками кишківника, і він безпечний, бо нерозчинний. Радій колись змушував світитися циферблати годинників, а радій-223 нині лікує рак передміхурової залози, що поширився на кістки.