اقرأ في هذا المقال
- ما هي عناصر الفلزات القلوية الترابية؟
- ما هو أقدم معدن قلوي ترابي؟
- استخدامات الفلزات القلوية الترابية
- الخصائص الفيزيائية والكيميائية للفلزات القلوية الترابية
الفلزات القلوية الترابية: هي معادن الأرض القلوية وتقع في المجموعة الثانية من الجدول الدوري وهذه هي ثاني أكثر مجموعة عناصر تفاعلية في الجدول الدوري، ويطلق عليها اسم القلوية لأنّه عندما يتم خلط هذه المركبات في المحاليل فمن المحتمل أن تشكل محاليل ذات أس هيدروجيني (PH) أكبر من 7 وتعني هذه المستويات الأعلى من الأس الهيدروجيني أنّه يتم تعريفها على أنّها حلول “أساسية” أو “قلوية“.
ما هي عناصر الفلزات القلوية الترابية؟
تشمل عناصر معادن الأرض القلوية: البريليوم (Be) والمغنيسيوم (Mg) والكالسيوم (Ca) والسترونشيوم (Sr) والباريوم (Ba) والراديوم (Ra). كما هو الحال مع جميع العائلات تشترك هذه العناصر في السمات وعلى الرغم من أنّها ليست تفاعلية مثل المعادن القلوية إلّا أنّ هذه العائلة تعرف كيفية تكوين الروابط بسهولة بالغة، كل واحد منهم لديه إلكترونين في غلافه الخارجي وإنّهم مستعدون للتخلي عن هذين الإلكترونين في روابط كهربية / أيونية، وفي بعض الأحيان قد نرى هذه العناصر مع ذرتين من الهالوجين كما هو الحال مع فلوريد البريليوم (BeF2) وأحيانًا قد يشكلون رابطة مزدوجة كما هو الحال مع أكسيد الكالسيوم (CaO)، الأمر كله يتعلق بالتخلي عن تلك الإلكترونات للحصول على غلاف خارجي كامل.
قبل القرن التاسع عشر كانت المواد غير المعدنية وغير القابلة للذوبان في الماء وغير المتغيرة بالنار تُعرف باسم التراب، هذه الأتربة مثل الجير (أكسيد الكالسيوم) التي تشبه القلويات (رماد الصودا والبوتاس) تمّ تحديدها بأتربة قلوية وهكذا تميزت الأتربة القلوية عن القلويات والأتربة الأخرى مثل الألومينا والأتربة النادرة.
بحلول أوائل القرن التاسع عشر أصبح من الواضح أنّ الأرض التي كانت تُعتبر سابقًا عناصر كانت في الواقع أكاسيد ومركبات من معدن وأكسجين ثمّ أصبحت المعادن التي تشكل أكاسيدها الأتربة القلوية تُعرف باسم معادن الأرض القلوية، وتمّ تصنيفها في المجموعة 2 (IIa) من الجدول الدوري منذ أن اقترح الكيميائي الروسي ديمتري مندلييف جدوله الأول في عام 1869م.
ما هو أقدم معدن قلوي ترابي؟
أقدم التراب القلوي المعروف كان الجير (الكالكس اللاتيني) والذي يُعرف الآن باسم أكسيد الكالسيوم تمّ استخدامه في العصور القديمة في تكوين الملاط المغنيسيا (الاسم مشتق على الأرجح من Magnesia وهي إحدى مقاطعات Thessaly في اليونان).
استخدامات الفلزات القلوية الترابية:
عندما نصل إلى أسفل قائمة الفلزات القلوية الترابية سنجد عنصر الراديوم المشع فقد اعتاد أن يكون عنصرًا في الدهانات المتوهجة في الظلام، تمّ خلطه في الأصل مع كبريتيد الزنك (ZnS) وتوجد العناصر الأخرى في العديد من العناصر بما في ذلك الألعاب النارية والبطاريات والمصابيح الكهربائية والسبائك الخاصة، وتعتبر المعادن الأرضية القلوية الأخف مثل المغنيسيوم والكالسيوم مهمة جدًا في فسيولوجيا الحيوان والنبات فقد نعلم جيداً أنّ الكالسيوم يساعد في بناء العظام ويمكن أيضاً العثور على المغنيسيوم في جزيئات الكلوروفيل.
كما هو الحال مع الفلزات القلوية للمجموعة 1 (Ia) تفقد ذرات الفلزات القلوية الترابية الإلكترونات بسهولة لتصبح أيونات موجبة (كاتيونات)، لذلك فإنّ معظم مركباتها النموذجية هي أيونية: الأملاح التي يحدث فيها المعدن مثل الكاتيون (M2 +)، حيث يمثل M أيّ ذرة من المجموعة 2. الأملاح عديمة اللون ما لم تحتوي على أنيون ملون (أيون سالب). قد تتناقض صيغ مركبات الأرض القلوية النموذجية مثل كلوريد الكالسيوم (CaCl2) وأكسيد الكالسيوم (CaO) مع المركبات المقابلة للمعادن القلوية (التي تحتوي على أيونات M +) وكلوريد الصوديوم (NaCl) وأول أكسيد الصوديوم (Na2O).
أكاسيد الفلزات القلوية الترابية أساسية (أي قلوية على عكس الحمضية). لوحظت زيادة ثابتة إلى حد ما في الطابع الإلكتروستاتيكي في الانتقال من البريليوم وهو أخف عضو في المجموعة إلى الراديوم الأثقل، ونتيجةً لهذا الاتجاه فإنّ أكسيد البريليوم هو في الواقع مذبذب وليس أساسيًا، في حين أنّ أكسيد الباريوم أساسي بقوة. المعادن نفسها هي عوامل اختزال عالية التفاعل أي أنّها تتخلى بسهولة عن الإلكترونات لمواد أخرى يتم تقليلها في هذه العملية.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية للفلزات القلوية الترابية
العناصر القلوية الترابية فلزية للغاية وموصلات جيدة للكهرباء ولديهم بريق أبيض رمادي عند قطعهم حديثًا، ولكن يتلوث بسهولة في الهواء خاصةً الأعضاء الأثقل في المجموعة، يعتبر البريليوم صعبًا بما فيه الكفاية لخدش الزجاج لكنّ الباريوم أصعب قليلاً من الرصاص. نقاط الانصهار (mp) ونقاط الغليان (bp) للمجموعة أعلى من تلك الخاصة بالمعادن القلوية المقابلة حيث أنّها تختلف بطريقة غير منتظمة، يحتوي المغنيسيوم على أدنى درجة درجة انصهار 650 درجة مئوية و1,090 درجة مئوية والبريليوم أعلى درجة مئوية 1,287 درجة مئوية وتتبلور العناصر في واحد أو أكثر من الأشكال البلورية المعدنية الثلاثة المنتظمة.
كيميائياً هم جميعاً عوامل اختزال قوية، المعادن الحرة قابلة للذوبان في الأمونيا السائلة وتثير المحاليل الزرقاء الداكنة من الكالسيوم والسترونتيوم والباريوم اهتمامًا كبيرًا لأنّه يُعتقد أنّها تحتوي على أيونات المعادن والأنواع الأكثر غرابة والإلكترونات الناتجة عن تفاعل المعدن مع المذيب. المحاليل عالية التركيز لهذه العناصر لها مظهر معدني يشبه النحاس ويؤدي التبخر الإضافي إلى مخلفات تحتوي على الأمونيا مع مرور الوقت إلى تحلل الأمونيا لتشكيل الأميدات.
