Proprietà chimiche di l'elementi alcalino-terrosi
L'elementi alcalino-terrosi sò un gruppu d'elementi di a tavula periodica chì sò in u gruppu IIA (gruppu 2), vale à dì u berilliu (Be), u magnesiu (Mg), u calciu (Ca), u stronziu (Sr), u bariu (Ba) è u radiu (Ra). Stu gruppu hè chjamatu "alcalino-terrosi" perchè i so ossidi sò basichi (alcalini) è in i primi tempi di a chimica si truvavanu spessu in minerali "terrosi" (rocce). Da una perspettiva chimica, l'elementi alcalino-terrosi sò cunnisciuti per avè dui elettroni di valenza, dunque tendenu à furmà ioni cù una carica di +2. Sta pruprietà hè centrale per a reattività, i tipi di ligami è i mudelli di reazione caratteristici in sta famiglia d'elementi.
1. Cunfigurazione Elettronica è Numeri d'Ossidazione
In generale, l'elementi alcalino-terrosi anu una cunfigurazione elettronica esterna di ns². Questu significa chì anu dui elettroni di valenza in a so cunchiglia più esterna. Siccomu sò più stabili quandu ottenenu una cunfigurazione di gas nobile, questi elementi tendenu à perde dui elettroni quandu reagiscenu, furmendu u catione M²⁺. Dunque, u numeru d'ossidazione più cumunu è stabile per l'elementi alcalino-terrosi hè +2.
A tendenza à furmà ioni +2 rende i cumposti alcalino-terrosi spessu ionici, in particulare per l'elementi più pesanti cum'è Ca, Sr è Ba. Tuttavia, l'elementi più chjuchi cum'è Be anu proprietà un pocu diverse; i so cumposti tendenu à esse più covalenti per via di a so alta polarizabilità.
2. Energia di ionizazione è reattività
A reattività di l'elementi alcalino-terrosi aumenta da cima à fondu di u gruppu. Questu hè ligatu à l'aumentu di u raghju atomicu è à a diminuzione di l'energia di ionizazione. Mentre scendite, l'elettroni di valenza sò più luntani da u nucleu è più facilmente rimossi, cusì l'elementu diventa più reattivu.
L'ordine generale di e tendenze di reattività hè:
Be < Mg < Ca < Sr < Ba < Ra
Tuttavia, si deve nutà chì u berilliu hè unicu è assai menu reattivu chè l'altri membri. Ùn reagisce mancu rapidamente cù l'acqua in cundizioni nurmali perchè si forma un stratu d'ossidu finu chì prutege a so superficia. 3. Reazione cù l'acqua Una di e proprietà chimiche eccezziunali di i metalli alcalino-terrosi hè a so capacità di reagisce cù l'acqua, ancu s'ellu ùn hè micca cusì rapidamente cum'è i metalli alcalini (gruppu 1). - Be: praticamente ùn reagisce micca cù l'acqua per via di u stratu stabile di BeO. - Mg: reagisce assai lentamente cù l'acqua fredda, ma reagisce più rapidamente cù l'acqua calda o u vapore. - Ca, Sr, Ba: reagiscenu cù l'acqua fredda per pruduce idrossidi è gasu d'idrogenu. Esempi di reazioni: - Per u calciu: Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g) - Per u magnesiu cù u vapore: Mg(s) + H₂O(g) → MgO(s) + H₂(g) Queste reazioni mostranu chì i metalli alcalino-terrosi sò agenti riduttori abbastanza forti, perchè ponu riduce l'acqua à gasu d'idrogenu. 4. Reazzioni cù l'ossigenu è a furmazione d'ossidi L'elementi alcalino-terrosi reagiscenu generalmente cù l'ossigenu per furmà ossidi. U pruduttu primariu hè di solitu un ossidu simplice (MO). Tuttavia, l'elementi più pesanti ponu ancu furmà perossidi. - Mg + O₂ → MgO - 2Ca + O₂ → 2CaO (primariu) - Ba tende à furmà BaO₂ (perossidu) sottu certe cundizioni: Ba + O₂ → BaO₂ A basicità di l'ossidi aumenta da cima à fondu. BeO hè anfotero (pò esse sia acidicu sia basicu), MgO hè debulemente basicu, mentre CaO, SrO è BaO sò fortemente basichi è reagiscenu cù l'acqua per furmà idrossidi. 5. Furmazione è basicità di l'idrossidu L'idrossidi alcalino-terrosi anu a formula generale M(OH)₂. A forza basica è a solubilità di l'idrossidi aumentanu da cima à fondu di u gruppu: - Be(OH)₂: anfotero, pocu solubile. - Mg(OH)₂: basa debule, bassa solubilità (cunnisciuta cum'è "latte di magnesia" per l'antiacidi). - Ca(OH)₂: abbastanza solubile, cunnisciutu cum'è calce spenta. - Sr(OH)₂ è Ba(OH)₂: basi più solubili è più forti. Questu aumentu di a solubilità hè influenzatu da una diminuzione di l'energia di u reticolo è da cambiamenti in l'energia di idratazione. In generale, per l'idrossidi di u gruppu 2, a solubilità aumenta in calata perchè l'energia di u reticolo diminuisce più significativamente chè a diminuzione di l'energia di idratazione. 6. Reazzioni cù alogeni è furmazione di alogenuri I metalli alcalino-terrosi reagiscenu cù l'alogeni (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) per furmà alogenuri ionichi cù a formula MX₂. Esempi: - Mg + Cl₂ → MgCl₂ - Ca + Br₂ → CaBr₂ L'alogenuri alcalino-terrosi sò generalmente ionichi è anu punti di fusione elevati. Tuttavia, ci sò eccezioni impurtanti: BeCl₂ hè più covalente è pò furmà strutture polimeriche. Inoltre, a solubilità di l'alogenuri varia; per esempiu, CaF₂ hè pocu solubile per via di a so energia di reticolo assai alta. 7. Reazioni cù Acidi è Proprietà cum'è Agenti Riducenti L'alogenuri alcalino-terrosi generalmente reagiscenu cù l'acidi per pruduce sali è gasu d'idrogenu, dimustrendu u so rolu cum'è agenti riducenti. Esempi: - Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g) - Ca(s) + H₂SO₄(aq) → CaSO₄(s) + H₂(g) A reazione di u calciu cù l'acidu sulfuricu pò esse rallentata per via di a furmazione di un stratu di CaSO₄ chì hè piuttostu pocu solubile. In generale, più bassu hè u gruppu, più rapida hè a reazione cù l'acidi perchè u metallu hè più facilmente ossidatu. 8. Furmazione di sali di carbonatu, sulfatu è nitratu I sali alcalino-terrosi anu un mudellu di solubilità caratteristicu: a) Carbonatu (MCO₃) I carbonati alcalino-terrosi sò generalmente difficiuli da dissolve in acqua, in particulare CaCO₃, SrCO₃ è BaCO₃. Ancu MgCO₃ hè relativamente difficiule da dissolve. CaCO₃ hè assai cumunu cum'è calcariu, marmaru è calcite. Questi carbonati si decomponenu quandu sò riscaldati: - CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) b) Sulfatu (MSO₄) A solubilità di i sulfati diminuisce da cima à fondu: - MgSO₄ hè ben solubile, - CaSO₄ hè pocu solubile, - BaSO₄ hè assai pocu solubile (spessu adupratu in e procedure di raggi X cum'è mezu di cuntrastu perchè hè sicuru è insolubile). c) Nitratu (M(NO₃)₂) I nitrati alcalino-terrosi sò generalmente solubili in acqua. Quandu sò riscaldati, questi nitrati tendenu à decompone si in ossidi, diossidu d'azotu è ossigenu: - 2Ca(NO₃)₂ → 2CaO + 4NO₂ + O₂ 9. Cumplessu è Proprietà Anfotere di u Berilliu U berilliu hè u membru u più deviante. A causa di a so piccula dimensione è di l'alta carica +2, Be²⁺ hà un grande putere polarizzante dunque i so cumposti sò più covalenti. Be(OH)₂ è BeO sò anfoteri, capaci di reagisce cù l'acidi è e basi: - Cù l'acidi: Be(OH)₂ + 2HCl → BeCl₂ + 2H₂O - Cù basi forti (furmendu cumplessu di berillatu): Be(OH)₂ + 2OH⁻ → [Be(OH)₄]²⁻ Queste proprietà cumplesse indicanu chì a chimica di u berilliu hè più simile à quella di certi nonmetalli chè à quella di altri metalli alcalino-terrosi. 10. Conclusione E proprietà chimiche di l'elementi alcalino-terrosi sò fortemente influenzate da a so cunfigurazione elettronica ns² chì li rende stabili in forma di ioni M²⁺. A reattività aumenta da Be à Ba quandu l'energia di ionizazione diminuisce. Reagiscenu cù l'acqua, l'acidi, l'alogeni è l'ossigenu in un schema caratteristicu: furmendu ossidi, idrossidi è sali ionichi. Inoltre, i cambiamenti in a solubilità di cumposti cum'è idrossidi, carbonati è sulfati mostranu tendenze periodiche impurtanti in l'analisi chimica. Trà elli, u berilliu hè unicu per e so proprietà anfotere è e so forti tendenze covalenti. Capisce e proprietà chimiche di i metalli alcalino-terrosi hè impurtante micca solu in a teoria periodica, ma ancu in l'applicazioni industriali, ambientali è di ogni ghjornu - per esempiu, in a calce (CaO/Ca(OH)₂), i minerali carbonatici, l'antiacidi Mg(OH)₂, è ancu u BaSO₄ in medicina.
