Щёлочноземельные металлы - основные свойства, характеристика и строение элементов

Описание группы веществ

Все элементы этой группы твердые, за исключением разве что стронция (его можно разрезать ножом). Цвет щелочноземельные металлы имеют серый с серебристым оттенком. Все они обладают электропроводностью и теплопроводностью, которые являются классическими свойствами металлов. Согласно современной классификации, к этому классу веществ относятся соединения из следующего списка:

• бериллий;
• барий;
• кальций;
• магний;
• стронций;
• радий;
• унбинилий.

Ранее магний и бериллий, несмотря на то что они располагаются в том же столбце таблицы Менделеева, к этой группе не относили, так как щелочами их гидроксиды не являются. Кроме того, с водой магний реагирует очень медленно, а бериллий не реагирует вообще.

Взаимодействие с другими соединениями

Щелочные и щелочноземельные металлы характеризуются выраженными восстановительными свойствами (выражены они у щелочных металлов в большей степени, чем у щелочноземельных. Запомнить легко: какой столбец левее в таблице Менделеева, там вещества активнее. Хотя по сравнению с щелочными металлами они несколько слабее.

Во избежание окисления на воздухе, хранить вещества этой группы в лабораторных условиях и кабинетах химии предписывается под слоем жира, почему в обычных, «комнатных», условиях их хранить нельзя. Они должны находиться в нейтральной среде. Щелочноземельные металлы способны взаимодействовать со следующими веществами:

• неметаллами;
• кислородом (с образованием оксидов);
• водой (при взаимодействии образуется щелочный раствор и происходит выделение водорода);
• кислотами.

Получение щелочноземельных металлов

Получают вещества этого класса, чтобы использовать их в дальнейшем в промышленных целях. Образование веществ этого класса можно рассмотреть на следующих примерах:

• Результатом электролиза расплава солей соответствующих металлов и является выделение чистых кальция и стронция. Наиболее часто для этой цели используют хлориды.
• Чтобы получить чистый барий, используется реакция, где при взаимодействии оксида бария с алюминием и нагревании образуется оксид алюминия и барий высокой чистоты. Этот способ называется алюмотермическим.

Нахождение в природе

Лидером по распространённости в окружающем мире является кальций. Напротив, наименьшую распространение в природе имеет радиоактивный элемент радий.

Следует отметить, что в природе щелочноземельные металлы встречаются в виде составных частей минералов. Отсутствие в природе этих элементов в чистом виде связано с их высокой химической активностью. В частности, кальциевыми солями насыщены граниты, мраморы и известняки.

Бериллий обнаруживается в составе аквамарина, изумруда и гелиодора.

Соли магния определяют жесткость воды. В большом количестве этот элемент содержится в морской воде (в виде солей).

А обнаружение солей радия является сигналом о близости урановых руд.

Эти соединения встречаются не только в так называемый неживой природе. В частности, кальций и магний — биогенные элементы; они необходимы для нормального функционирования живых организмов.

Кальций в виде солей в изобилии содержится в клетках животных, их зубах и других тканях. Необходим он и для работы мышц, а также свертываемости крови.

Магний — важнейший внутриклеточный элемент. Он регулирует целый ряд жизненно важных процессов:

• синтез нуклеиновых кислот;
• работу нервной системы;
• функционирование ферментативных систем.

Практическое применение

Применение щелочноземельным металлам нашла не только природа. Научились это делать и люди.

Бериллий нашел применение в производстве ракетного топлива, а также сплавов, в том числе для атомных станций. Кальций, хорошо зарекомендовавший себя в качестве основы скелетов живых существ, нашел свое применение и при производстве строительных материалов. Кроме того, этот элемент используется при получении топлива, а также в фармацевтической промышленности.

Магний, основные свойства которого —это легкость и пластичность, хорошо поддаётся прокату и ковке. Из сплавов, содержащих этот металл, изготавливают детали и предметы, для которых важен низкий вес:

• металлические листы и профили;
• корпуса электронной техники.

Такие сплавы востребованы во многих отраслях промышленности (военной, электронной, космической, авиационной, автомобильной, приборостроительной).

Основные сферы применения солей стронция:

• радиоэлектрическая;
• металлургическая;
• пиротехническая;
• энергетическая;
• производство урана;
• производство магнитных материалов;
• изготовление керамики;
• медицинская промышленность, где изотоп этого вещества используется в качестве противоопухолевого средства.

Барий нашёл место это в атомной энергетике, оптики, в производстве вакуумных приборов. Благодаря свойству не растворяется в воде, сульфат этого металла используется в медицине в качестве контрастного вещества при рентгенографии и рентгеноскопии.

Люди нашли применение и редкому элементу радию. Используется он как при исследованиях в ядерной сфере, так и в медицине для лечения опухолей. От изготовления светящейся краски на основе радия пришлось отказаться в связи с опасностью этого вещества для людей.