Щелочноземельный металл - Alkaline earth metal

Не путать с Щелочной металл.
Щелочноземельные металлы
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанаВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийСвинецВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
щелочных металлов ←    → группа 3
Номер группы ИЮПАК2
Имя по элементугруппа бериллия
Банальное имящелочноземельные металлы
Номер группы CAS
(США, образец A-B-A)
IIA
старый номер ИЮПАК
(Европа, схема A-B)
IIA
↓ Период
2
Изображение: кусок бериллия
Бериллий (Быть)
4
3
Изображение: кристаллы магния
Магний (Мг)
12
4
Изображение: Кальций хранится в атмосфере аргона.
Кальций (Ca)
20
5
Изображение: стронций в парафиновом масле
Стронций (Sr)
38
6
Изображение: Барий хранится в атмосфере аргона.
Барий (Ба)
56
7
Изображение: Радий гальванически нанесен на медную фольгу и покрыт полиуретаном для предотвращения реакции с воздухом.
Радий (Ра)
88

Легенда

изначальный элемент
элемент при радиоактивном распаде
Цвет атомного номера:
черный = сплошной

В щелочноземельные металлы шесть химические элементы в группа 2 из периодическая таблица. Они есть бериллий (Быть), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ра).[1] Элементы имеют очень похожие свойства: все они блестящие, серебристо-белые, несколько реактивный металлы в стандартная температура и давление.[2]

Конструктивно они (вместе с гелий ) имеют общий внешний s-орбитальный который полон;[2][3][4]то есть эта орбиталь содержит полный набор из двух электронов, которые щелочноземельные металлы легко теряют с образованием катионы с обвинять +2 и степень окисления из +2.[5]

Все обнаруженные щелочноземельные металлы встречаются в природе, хотя радий встречается только через цепочка распада из урана и тория, а не как первоэлемент.[6] Были эксперименты, все безуспешные, чтобы попытаться синтезировать элемент 120, следующий потенциальный член группы.

Характеристики

Химическая

Как и в случае с другими группами, члены этой семьи демонстрируют закономерности в своих электронная конфигурация, особенно самые внешние оболочки, что приводит к тенденциям в химическом поведении:

ZЭлементКоличество электронов / оболочкаЭлектронная конфигурация[n 1]
4бериллий2, 2[Он ] 2 с2
12магний2, 8, 2[Ne ] 3 с2
20кальций2, 8, 8, 2[Ar ] 4s2
38стронций2, 8, 18, 8, 2[Kr ] 5 с2
56барий2, 8, 18, 18, 8, 2[Xe ] 6s2
88радий2, 8, 18, 32, 18, 8, 2[Rn ] 7s2

Большая часть химии наблюдалась только у первых пяти членов группы. Химический состав радия не изучен из-за его радиоактивность;[2] таким образом, представление его свойств здесь ограничено.

Все щелочноземельные металлы имеют серебристый цвет, мягкие и имеют относительно низкий плотности, точки плавления, и точки кипения. С химической точки зрения все щелочноземельные металлы реагируют с галогены с образованием щелочноземельного металла галогениды, все из которых ионные кристаллические соединения (кроме хлорид бериллия, который ковалентный ). Все щелочноземельные металлы, кроме бериллия, также реагируют с водой с образованием прочного щелочной гидроксиды и, таким образом, с ними следует обращаться очень осторожно. Более тяжелые щелочноземельные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.[2] Щелочноземельные металлы имеют вторые по низшей степени первые энергии ионизации в их соответствующие периоды периодическая таблица[4] из-за их довольно низкого эффективные ядерные заряды и способность достичь полная внешняя оболочка конфигурации, потеряв всего два электроны. Вторая энергия ионизации всех щелочных металлов также несколько мала.[2][4]

Бериллий является исключением: он не реагирует с водой или паром, а его галогениды ковалентны. Если бы бериллий действительно образовывал соединения со степенью ионизации +2, он бы очень сильно поляризовал электронные облака, которые находятся рядом с ним, и вызвал бы обширные орбитальное перекрытие, поскольку бериллий имеет высокую плотность заряда. Все соединения, в состав которых входит бериллий, имеют ковалентную связь.[7] Даже соединение фторид бериллия, который является наиболее ионным соединением бериллия, имеет низкую температуру плавления и низкую электропроводность при плавлении.[8][9][10]

Все щелочноземельные металлы имеют два электроны в их валентной оболочке, поэтому энергетически предпочтительное состояние достижения заполненного электронная оболочка состоит в том, чтобы потерять два электрона, чтобы образовать дважды заряжен положительный ионы.

Соединения и реакции

Все щелочноземельные металлы реагируют с галогены с образованием ионных галогенидов, таких как хлорид кальция (CaCl
2), а также реагируя с кислород с образованием оксидов, таких как оксид стронция (SrO). Реакция взаимодействия кальция, стронция и бария и воды с образованием водородный газ и их соответствующие гидроксиды (магний тоже реагирует, но гораздо медленнее), а также подвергается трансметалляция реакции на обмен лиганды.

Константы, связанные с растворимостью фторидов щелочноземельных металлов[n 2]
Металл
M2+
ОН
[11][требуется разъяснение ]		F−
ОН
[12][требуется разъяснение ]		«МФ2"
единица измерения
ОН		MF2
решетка
энергии
[13]		Растворимость
[14][требуется разъяснение ]
Быть2,4554583,3713,526растворимый
Mg1,9224582,8382,9780.0012
Ca1,5774582,4932,6510.0002
Sr1,4154582,3312,5130.0008
Ба1,3614582,2772,3730.006

Физический и атомный

В таблице ниже представлены основные физические и атомные свойства щелочноземельных металлов.

Щелочноземельный металлСтандарт атомный вес
(ты )[n 3][16][17]		Температура плавления
(K )		Температура плавления
(° C )		Точка кипения
(K )[4]		Точка кипения
(° C )[4]		Плотность
(г / см3)		Электроотрицательность
(Полинг )		Первый энергия ионизации
(кДж · моль−1 )		Ковалентный радиус
(вечера )[18]		Испытание пламенем цвет
Бериллий9.012182(3)15601287274224691.851.57899.5105белый[19]
Магний24.3050(6)923650136310901.7381.31737.7150Бриллиантово-белый[2]
Кальций40.078(4)1115842175714841.541.00589.8180Красный кирпич[2]FlammenfärbungCa.png
Стронций87.62(1)1050777165513822.640.95549.5200малиновый цвет[2]FlammenfärbungSr.png
Барий137.327(7)1000727217018973.5940.89502.9215Зеленое яблоко[2]
Радий[226][n 4]973700201017375.50.9509.3221Малиново-красный[n 5]

Ядерная стабильность

Из шести щелочноземельных металлов бериллий, кальций, барий и радий имеют по крайней мере один встречающийся в природе радиоизотоп; магний и стронций нет. Бериллий-7, бериллий-10, и кальций-41 находятся следовые радиоизотопы; кальций-48 и барий-130 очень давно период полураспада и таким образом первичные радионуклиды; и все изотопы радия находятся радиоактивный. Кальций-48 - самый легкий нуклид, которому подвергается двойной бета-распад.[21] Кальций и барий слабо радиоактивны: кальций содержит около 0,1874% кальция-48,[22] а барий содержит около 0,1062% бария-130.[23] Самый долгоживущий изотоп радия - это радий-226 с периодом полураспада 1600 лет; это и радий-223, -224 и -228 встречаются в природе в цепочки распада изначального торий и уран.

История

Этимология

Щелочноземельные металлы названы в честь их оксиды, то щелочноземельные земли, чьи старомодные имена были бериллия, магнезия, Лайм, стронция, и барита. Эти оксиды являются основными (щелочными) в сочетании с водой. «Земля» - это термин, применявшийся первыми химиками к неметаллическим веществам, нерастворимым в воде и устойчивым к нагреванию - свойствам, присущим этим оксидам. Осознание того, что эти земли были не элементами, а соединения приписывается химику Антуан Лавуазье. В его Traité Élémentaire de Chimie (Элементы химии) 1789 года он назвал их солеобразующими элементами земли. Позже он предположил, что щелочноземельные земли могут быть оксидами металлов, но признал, что это было всего лишь предположением. В 1808 году, следуя идее Лавуазье, Хэмфри Дэви стал первым, кто получил образцы металлов электролиз их расплавленных земель,[24] таким образом подтверждая гипотезу Лавуазье и заставляя группу быть названной щелочноземельные металлы.

Открытие

Соединения кальция кальцит и Лайм были известны и использовались с доисторических времен.[25] То же самое и с соединениями бериллия. берилл и изумруд.[26] Остальные соединения щелочноземельных металлов были открыты в начале 15 века. Соединение магния сульфат магния был впервые обнаружен в 1618 году фермером в Эпсом в Англии. Карбонат стронция был обнаружен в минералах в шотландской деревне Стронцианский в 1790 г. Последний элемент наименее распространен: радиоактивный радий, который был извлечен из уранинит в 1898 г.[27][28][29]

Все элементы, кроме бериллия, были выделены электролизом расплавов. Магний, кальций и стронций были впервые произведены Хэмфри Дэви в 1808 г., тогда как бериллий был независимо выделен Фридрих Вёлер и Антуан Бюсси в 1828 г. путем реакции соединений бериллия с калием. В 1910 г. радий как чистый металл был выделен Кюри и Андре-Луи Дебьерн также электролизом.[27][28][29]

Бериллий

Изумруд представляет собой форму берилла, основного минерала бериллия.

Берил, минерал, содержащий бериллий, был известен со времен Птолемеевское царство в Египте.[26] Хотя изначально считалось, что берилл был силикат алюминия,[30] Позже было обнаружено, что берилл содержит неизвестный тогда элемент, когда в 1797 году Луи-Николя Воклен растворенный гидроксид алюминия из берилла в щелочи.[31] В 1828 г. Фридрих Вёлер[32] и Антуан Бюсси[33] независимо изолировал этот новый элемент, бериллий, тем же методом, который включал реакцию хлорид бериллия с металлическим калий; эта реакция не смогла произвести большие слитки бериллия.[34] Так продолжалось до 1898 года, когда Поль Лебо выполнил электролиз смеси фторид бериллия и фторид натрия, что были получены большие образцы чистого бериллия.[34]

Магний

Магний был впервые произведен Хэмфри Дэви в Англии в 1808 г., используя электролиз смеси магнезии и оксид ртути.[35] Антуан Бюсси подготовил его в связной форме в 1831 году. Первым предложением Дэви для названия было магний,[35] но теперь используется название магний.

Кальций

Лайм использовался в качестве материала для строительства с 7000 по 14000 гг. до н.э.,[25] и печи для обжига извести были датированы 2500 г. до н. э. в Khafaja, Месопотамия.[36][37] Кальций как материал известен по крайней мере с первого века, как древние римляне известно, что использовали оксид кальция приготовив его из извести. Сульфат кальция с десятого века известно, что он способен восстанавливать сломанные кости. Однако сам кальций не был изолирован до 1808 г., когда Хэмфри Дэви, в Англия, использовал электролиз на смеси извести и оксид ртути,[38] услышав это Йенс Якоб Берцелиус приготовил амальгаму кальция из электролиза извести в ртути.

Стронций

В 1790 г. врач Адэр Кроуфорд обнаружены руды с отличительными свойствами, которые были названы стронтиты в 1793 г. Томас Чарльз Хоуп, профессор химии Университет Глазго,[39] который подтвердил открытие Кроуфорда. Стронций был выделен в 1808 г. Хэмфри Дэви электролизом смеси хлорид стронция и оксид ртути. Об открытии было объявлено Дэви 30 июня 1808 года на лекции в Королевском обществе.[40]

Барий

Барит - материал, в котором впервые обнаружен барий.

Барит, минерал, содержащий барий, был впервые признан содержащим новый элемент в 1774 г. Карл Шееле, хотя он смог выделить только оксид бария. Оксид бария был снова выделен два года спустя Йохан Готтлиб Ган. Позже, в 18 веке, Уильям Уизеринг заметил тяжелый минерал в Камберленд свинцовые рудники, которые, как теперь известно, содержат барий. Сам барий был окончательно выделен в 1808 г., когда Хэмфри Дэви использовал электролиз с расплавленными солями, и Дэви назвал элемент барий, после барита. Потом, Роберт Бунзен и Август Маттиссен выделен чистый барий электролизом смеси хлорида бария и хлорида аммония.[41][42]

Радий

Во время учебы уранинит 21 декабря 1898 г., Мари и Пьер Кюри обнаружил, что даже после того, как уран распался, созданный материал все еще был радиоактивным. Материал вел себя примерно так же, как соединения бария, хотя некоторые свойства, такие как цвет пробы пламени и спектральные линии, сильно различались. Они объявили об открытии нового элемента 26 декабря 1898 г. Французская Академия Наук.[43] Радий был назван в 1899 году от слова радиус, смысл луч, поскольку радий излучает мощность в форме лучей.[44]

Вхождение

Серия щелочноземельных металлов.

Бериллий встречается в земной коре в концентрации от двух до шести частей на миллион (ppm),[45] большая часть которого находится в почвах, где его концентрация составляет шесть частей на миллион. Бериллий - один из самых редких элементов в морской воде, даже реже, чем такие элементы, как скандий, с концентрацией 0,2 части на трлн.[46][47] Однако в пресной воде бериллий встречается несколько чаще, его концентрация составляет 0,1 части на миллиард.[48]

Магний и кальций очень распространены в земной коре, занимая соответственно пятое-восьмое место по содержанию элементов. Ни один из щелочноземельных металлов не находится в элементарном состоянии. Обычные минералы, содержащие магний: карналлит, магнезит, и доломит. Обычные кальцийсодержащие минералы: мел, известняк, гипс, и ангидрит.[2]

Стронций является пятнадцатым элементом земной коры по распространенности. Основные минералы: целестит и стронтианит.[49] Барий встречается немного реже, его много в минералах. барит.[50]

Радий, будучи продукт распада из уран, встречается во всех урансодержащих руды.[51] Из-за относительно короткого периода полураспада[52] радий из ранней истории Земли распался, и все современные образцы появились в результате гораздо более медленного распада урана.[51]

Производство

Изумруд, окрашен в зеленый цвет со следами хром, это разновидность минерала берилл который представляет собой силикат бериллия и алюминия.

Большая часть бериллия извлекается из гидроксида бериллия. Один из методов производства спекание, осуществляется путем смешивания берилл, фторсиликат натрия, и сода при высоких температурах с образованием фторобериллат натрия, оксид алюминия, и диоксид кремния. Раствор фторобериллата натрия и едкий натр в воды затем используется для формирования гидроксид бериллия по осадкам. В качестве альтернативы, в методе плавления порошкообразный берилл нагревают до высокой температуры, охлаждают водой, затем снова слегка нагревают в серная кислота, в конечном итоге давая гидроксид бериллия. Гидроксид бериллия из любого метода затем дает фторид бериллия и хлорид бериллия через довольно долгий процесс. Затем электролиз или нагревание этих соединений может привести к образованию бериллия.[7]

Как правило, карбонат стронция извлекается из минерала. целестит двумя способами: выщелачиванием целестита карбонат натрия, или более сложным способом с участием каменный уголь.[53]

Для производства бария барит (нечистый сульфат бария) превращается в сульфид бария к карботермическое восстановление (например, с кокс ). Сульфид растворим в воде и легко реагирует с образованием чистого сульфата бария, используемого для коммерческих пигментов, или других соединений, таких как нитрат бария. Это, в свою очередь, кальцинированный в оксид бария, который в конечном итоге дает чистый барий после восстановления алюминий.[50] Самый важный поставщик бария - Китай, на который приходится более 50% мировых поставок.[54]

Приложения

Бериллий используется в основном в военных целях,[55] но есть и другие применения бериллия. В электронике бериллий используется как р-тип присадка в некоторых полупроводниках,[56] и оксид бериллия используется как высокопрочный электрический изолятор и проводник тепла.[57] Из-за своего легкого веса и других свойств бериллий также используется в механике, когда требуются жесткость, легкий вес и стабильность размеров в широком диапазоне температур.[58][59]

Магний имеет множество применений. Он имеет преимущества перед другими материалами, такими как алюминий, хотя это использование вышло из употребления из-за горючести магния.[60] Магний также часто легируют алюминием или цинк для формирования материалов с более желательными свойствами, чем любой чистый металл.[61] Магний имеет много других применений в промышленности, например, в производстве утюг и стали, и производство титан.[62]

Кальций также имеет множество применений. Одно из его применений - как Восстановитель при отделении других металлов от руды, таких как уран. Он также используется в производстве сплавов многих металлов, таких как алюминий и медь сплавы, а также используется для раскисления сплавов. Кальций также играет роль в создании сыр, минометы, и цемент.[63]

Стронций и барий не имеют такого широкого применения, как более легкие щелочноземельные металлы, но все же имеют применение. Карбонат стронция часто используется при производстве красного фейерверк,[64] а чистый стронций используется при изучении нейротрансмиттер выброс в нейронах.[65][66] Радиоактивный стронций-90 находит применение в РИТЭГи,[67][68] которые используют свои спад тепла. Барий находит применение в вакуумные трубки для удаления газов,[50] и сульфат бария имеет много применений в нефть промышленность,[4] а также в других отраслях.[4][50][69]

Из-за своей радиоактивности радий уже не имеет многих применений, но раньше имел много. Раньше радий часто использовали в светящиеся краски,[70] хотя это использование было прекращено после того, как рабочие заболели.[71] Поскольку раньше люди думали, что радиоактивность - это хорошо, радий добавляли к питьевая вода, зубная паста, и многие другие продукты, хотя они больше не используются из-за их воздействия на здоровье.[60] Радий больше не используется из-за его радиоактивных свойств, поскольку есть более мощные и безопасные излучатели, чем радий.[72][73]

Типичные реакции щелочноземельных металлов

Реакция с галогенами

Ca + Cl2 → CaCl2

Безводный хлорид кальция - это гигроскопичный вещество, которое используется как осушитель. Находясь на воздухе, он впитывает водяной пар из воздуха, образуя раствор. Это свойство известно как расплывание.

Реакция с кислородом

Ca + 1 / 2O2 → СаО
Mg + 1 / 2O2 → MgO

Реакция с серой

Ca + 1 / 8S8 → CaS

Реакция с углеродом

С углеродом они напрямую образуют ацетилиды. Бериллий образует карбид.

2Be + C → Be2C
CaO + 3C → CaC2 + CO (при 25000C в печи)
CaC2 + 2H2О → Са (ОН)2 + C2ЧАС2
Mg2C3 + 4H2O → 2Mg (ОН)2 + C3ЧАС4

Реакция с азотом

Только Be и Mg напрямую образуют нитриды.

3Be + N2 → Быть3N2
3Mg + N2 → Mg3N2

Реакция с водородом

Щелочноземельные металлы реагируют с водородом с образованием солевого гидрида, нестабильного в воде.

Ca + H2 → CaH2

Реакция с водой

Ca, Sr и Ba легко реагируют с водой с образованием гидроксид и водород газ. Be и Mg являются пассивирован непроницаемым слоем оксида. Однако амальгамированный магний будет реагировать с водяным паром.

Mg + H2О → MgO + H2

Реакция с кислыми оксидами

Щелочноземельные металлы восстанавливают неметалл из его оксида.

2Mg + SiO2 → 2MgO + Si
2Mg + CO2 → 2MgO + C (в твердый диоксид углерода )

Реакция с кислотами

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Be + 2HCl → BeCl2 + H2

Реакция с основаниями

Be проявляет амфотерные свойства. Растворяется в концентрированных едкий натр.

Be + NaOH + 2H2O → Na [Be (OH)3] + H2

Реакция с алкилгалогенидами

Магний реагирует с алкилгалогенидами через реакция вставки чтобы генерировать Реактивы Гриньяра.

RX + Mg → RMgX (в безводном эфире)

Идентификация щелочноземельных катионов

Испытание пламенем

Таблица ниже[74] представляет цвета, наблюдаемые, когда пламя бунзеновская горелка подвергается воздействию солей щелочноземельных металлов. Be и Mg не придают цвет пламени из-за своего небольшого размера.[75]

МеталлЦвет
CaКрасный кирпич
SrМалиново-красный
БаЖелто-зеленый
РаКарминно-красный

В растворе

Mg2+

Динатрий фосфат является очень селективным реагентом для ионов магния и в присутствии солей аммония и аммиака образует белый осадок фосфата аммония и магния.

Mg2+ + NH3 + Na2HPO4 → (NH4) MgPO4 + 2Na+

Ca2+

Ca2+ образует белый осадок с оксалатом аммония. Оксалат кальция не растворим в воде, но растворим в минеральных кислотах.

Ca2+ + (COO)2(NH4)2 → (COO)2Ca + NH4+

Sr2+

Ионы стронция осаждаются растворимыми сульфатными солями.

Sr2+ + Na2ТАК4 → SrSO4 + 2Na+

Все ионы щелочноземельных металлов образуют белый осадок с карбонатом аммония в присутствии хлорида аммония и аммиака.

Соединения щелочноземельных металлов

Оксиды

Оксиды щелочноземельных металлов образуются в результате термического разложения соответствующих карбонаты.

CaCO3 → CaO + CO2 (примерно при 9000C)

В лаборатории их получают из кальция:

Mg (OH)2 → MgO + H2О

или нитраты:

Ca (НЕТ3)2 → CaO + 2NO2 + 1 / 2O2

Оксиды имеют основной характер: они превращаются фенолфталеин красный и лакмусовая бумажка, синий. Они реагируют с водой с образованием гидроксидов в экзотермической реакции.

CaO + H2О → Са (ОН)2 + Q

Оксид кальция реагирует с углеродом с образованием ацетилида.

CaO + 3C → CaC2 + CO (при 25000)
CaC2 + N2 → CaCN2 + C
CaCN2 + H2ТАК4 → CaSO4 + H2N — CN
ЧАС2N — CN + H2O → (H2N) CO (мочевина )
CaCN2 + 2H2O → CaCO3 + NH3

Гидроксиды

Они образуются из соответствующих оксидов при реакции с водой. Они проявляют основной характер: они поворачиваются фенолфталеин розовый и лакмусовая бумажка, синий. Гидроксид бериллия является исключением, так как он имеет амфотерный характер.

Будь (ОН)2 + 2HCl → BeCl2 + H2О
Будь (ОН)2 + NaOH → Na [Be (ОН)3]

Соли

Ca и Mg встречаются в природе во многих соединениях, таких как доломит, арагонит, магнезит (карбонатные породы) .Ионы кальция и магния содержатся в жесткая вода. Жесткая вода представляет собой сложную проблему. Удаление этих ионов и смягчение воды представляет большой интерес. Эта процедура может быть выполнена с использованием таких реагентов, как гидроксид кальция, карбонат натрия или же фосфат натрия. Более распространенным методом является использование ионообменных алюмосиликатов или ионообменные смолы эта ловушка Ca2+ и Mg2+ и освободить Na+ вместо:

Na2O · Al2О3· 6SiO2 + Ca2+ → CaO · Al2О3· 6SiO2 + 2Na+

Биологическая роль и меры предосторожности

Магний и кальций присутствуют повсеместно и необходимы всем известным живым организмам. Они участвуют более чем в одной роли, например, с магнием или кальцием. ионные насосы играет роль в некоторых клеточных процессах, магний действует как активный центр в некоторых ферменты и соли кальция, играющие структурную роль, особенно в костях.

Стронций играет важную роль в морской водной жизни, особенно в твердых кораллах, которые используют стронций для создания своих экзоскелеты. Он и барий находят применение в медицине, например "бариевая мука "в радиографической визуализации, в то время как соединения стронция используются в некоторых зубные пасты. Чрезмерные количества стронция-90 токсичны из-за своей радиоактивности, а стронций-90 имитирует кальций, а затем может убить.

Однако бериллий и радий токсичны. Низкая растворимость бериллия в воде означает, что он редко доступен для биологических систем; он не играет известной роли в живых организмах и, когда они встречаются, обычно очень токсичен.[7] Радий мало доступен и очень радиоактивен, что делает его токсичным для жизни.

Расширения

Считается, что следующим щелочноземельным металлом после радия является элемент 120, хотя это может быть неверно из-за релятивистские эффекты.[76] Впервые синтез элемента 120 была предпринята в марте 2007 г., когда группа специалистов Лаборатория ядерных реакций им. Флерова в Дубна засыпанный плутоний -244 с утюг -58 ионов; однако атомы не были произведены, что привело к пределу в 400 fb для сечения при исследуемой энергии.[77] В апреле 2007 года команда GSI попытался создать элемент 120 путем бомбардировки уран -238 с никель -64, хотя никаких атомов обнаружено не было, что привело к пределу для реакции 1,6 pb. Снова была предпринята попытка синтеза при более высокой чувствительности, хотя никаких атомов обнаружено не было. Были опробованы и другие реакции, но все они потерпели неудачу.[78]

Предполагается, что химический состав элемента 120 будет ближе к химическому составу кальций или же стронций[79] вместо барий или же радий. Это необычно, поскольку периодические тенденции предсказывает, что элемент 120 будет более реактивным, чем барий и радий. Это понижено реактивность происходит из-за ожидаемой энергии валентных электронов элемента 120, увеличивая энергия ионизации и уменьшение металлический и ионные радиусы.[79]

Следующий щелочноземельный металл после элемента 120 точно не предсказан. Хотя простая экстраполяция с использованием Принцип Ауфбау предполагает, что элемент 170 является родственником 120, релятивистские эффекты может сделать такую ​​экстраполяцию недействительной. Следующим элементом со свойствами, подобными щелочноземельным металлам, будет элемент 166, хотя из-за перекрытия орбиталей и более низкой энергетической щели под подоболочкой 9s элемент 166 может вместо этого быть помещен в группа 12, ниже Copernicium.[80][81]

Примечания

  1. ^ Обозначение благородных газов используется для краткости; ближайший благородный газ, который предшествует рассматриваемому элементу, записывается первым, а затем электронная конфигурация продолжается с этой точки вперед.
  2. ^ Энергия дана в -кДж / моль, растворимость в моль / л; ОН означает "энергия гидратации ".
  3. ^ Число, указанное в скобки относится к погрешность измерения. Эта неопределенность относится к наименее значимая цифра (s) числа перед значением в скобках (т. е. отсчет от крайней правой цифры до левой). Например, 1.00794(7) означает 1.00794±0.00007, в то время как 1.00794(72) означает 1.00794±0.00072.[15]
  4. ^ Элемент не имеет стабильной нуклиды, а значение в скобках указывает массовое число из самых долгоживущих изотоп элемента.[16][17]
  5. ^ Цвет пламени чистого радия никогда не наблюдался; малиново-красный цвет является экстраполяцией цвета его соединений при испытании пламенем.[20]

Рекомендации

  1. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC –ИЮПАК. ISBN  0-85404-438-8. С. 51. Электронная версия..
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j Королевское химическое общество. «Визуальные элементы: группа 2 - щелочноземельные металлы». Визуальные элементы. Королевское химическое общество. В архиве из оригинала 5 октября 2011 г.. Получено 13 января 2012.
  3. ^ «Периодическая таблица: атомные свойства элементов» (PDF). nist.gov. Национальный институт стандартов и технологий. Сентябрь 2010 г. В архиве (PDF) из оригинала 2012-08-09. Получено 17 февраля 2012.
  4. ^ а б c d е ж грамм Лиде, Д. Р., изд. (2003). CRC Справочник по химии и физике (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
  5. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  6. ^ «Изобилие в земной коре». WebElements.com. В архиве из оригинала от 9 марта 2007 г.. Получено 14 апреля 2007.
  7. ^ а б c Якубке, Ханс-Дитер; Jeschkeit, Hans, eds. (1994). Краткая энциклопедия химии. пер. rev. Иглсон, Мэри. Берлин: Вальтер де Грюйтер.
  8. ^ Белл, Н. А. (1972). «Галогенид и псевдогалогениды бериллия». В Эмелеусе - Гарри Юлий; Шарп А.Г. (ред.). Успехи неорганической химии и радиохимии, Том 14. Нью-Йорк: Academic Press. С. 256–277. ISBN  978-0-12-023614-5.
  9. ^ Уолш, Кеннет А. (1 августа 2009 г.). Химия и переработка бериллия. ASM International. С. 99–102, 118–119. ISBN  978-0-87170-721-5.
  10. ^ Герц, Раймонд К. (1987). «Общая аналитическая химия бериллия». В Койле, Фрэнсис Т. (ред.). Химический анализ металлов: симпозиум. ASTM. С. 74–75. ISBN  978-0-8031-0942-1.
  11. ^ Виберг, Виберг и Холлеман, 2001 г., стр. XXXVI – XXXVII.
  12. ^ Виберг, Виберг и Холлеман, 2001 г., п. XXXVI.
  13. ^ Лиде 2004, п. 12-23.
  14. ^ Виберг, Виберг и Холлеман, 2001 г., п. 1073.
  15. ^ «Стандартная неопределенность и относительная стандартная неопределенность». CODATA ссылка. Национальный институт стандартов и технологий. В архиве из оригинала 16 октября 2011 г.. Получено 26 сентября 2011.
  16. ^ а б Визер, Майкл Э .; Берглунд, Майкл (2009). «Атомный вес элементов 2007 (Технический отчет IUPAC)» (PDF). Pure Appl. Chem. ИЮПАК. 81 (11): 2131–2156. Дои:10.1351 / PAC-REP-09-08-03. S2CID  98084907. В архиве (PDF) из оригинала 2 ноября 2012 г.. Получено 7 февраля 2012.
  17. ^ а б Визер, Майкл Э .; Коплен, Тайлер Б. (2011). «Атомный вес элементов 2009 г. (Технический отчет IUPAC)» (PDF). Pure Appl. Chem. ИЮПАК. 83 (2): 359–396. Дои:10.1351 / PAC-REP-10-09-14. S2CID  95898322. В архиве (PDF) из оригинала 11 февраля 2012 г.. Получено 11 февраля 2012.
  18. ^ Слейтер, Дж. К. (1964). «Атомные радиусы в кристаллах». Журнал химической физики. 41 (10): 3199–3205. Bibcode:1964ЖЧФ..41.3199С. Дои:10.1063/1.1725697.
  19. ^ Дженсен, Уильям Б. (2003). «Место цинка, кадмия и ртути в Периодической таблице» (PDF). Журнал химического образования. Американское химическое общество. 80 (8): 952–961. Bibcode:2003JChEd..80..952J. Дои:10.1021 / ed080p952. Архивировано из оригинал (PDF) на 2010-06-11. Получено 2012-05-06.
  20. ^ Кирби, H.W; Салуцкий, Мюррелл L (1964). Радиохимия радия. Национальная академия прессы.
  21. ^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (2003), "ТогдаUBASE оценка ядерных и распадных свойств », Ядерная физика A, 729: 3–128, Bibcode:2003НуФА.729 .... 3А, Дои:10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001
  22. ^ Ричард Б. Файерстоун (15 марта 2010 г.). «Изотопы кальция (Z = 20)». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинал 6 мая 2012 г.. Получено 12 июн 2012.
  23. ^ Ричард Б. Файерстоун (15 марта 2010 г.). «Изотопы бария (Z = 56)». Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинал 6 мая 2012 г.. Получено 12 июн 2012.
  24. ^ Роберт Э. Кребс (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочное руководство. Издательская группа "Гринвуд". С. 65–81. ISBN  0-313-33438-2.
  25. ^ а б Миллер, М. Майкл. «Товарный отчет: Лайм» (PDF). Геологическая служба США. В архиве (PDF) из оригинала от 11.11.2011. Получено 2012-03-06.
  26. ^ а б Недели 1968, п. 535.
  27. ^ а б Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. X. Щелочноземельные металлы и магний и кадмий». Журнал химического образования. 9 (6): 1046. Bibcode:1932JChEd ... 9.1046W. Дои:10.1021 / ed009p1046.
  28. ^ а б Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XII. Другие элементы, выделенные с помощью калия и натрия: бериллий, бор, кремний и алюминий». Журнал химического образования. 9 (8): 1386. Bibcode:1932JChEd ... 9.1386W. Дои:10.1021 / ed009p1386.
  29. ^ а б Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования. 10 (2): 79. Bibcode:1933JChEd..10 ... 79Вт. Дои:10.1021 / ed010p79.
  30. ^ Недели 1968, п. 537.
  31. ^ Воклен, Луи-Николя (1798). "De l'Aiguemarine, ou Béril; et découverie d'une terre nouvelle dans cette Pierre". Annales de Chimie (26): 155–169. В архиве из оригинала от 27.04.2016.
  32. ^ Велер, Фридрих (1828). «Убер дас бериллий и иттрий». Annalen der Physik. 89 (8): 577–582. Bibcode:1828AnP .... 89..577Вт. Дои:10.1002 / andp.18280890805.
  33. ^ Бюсси, Антуан (1828). "D'une travail qu'il a entrepris sur le glucinium". Journal de Chimie Médicale (4): 456–457. В архиве из оригинала от 22 мая 2016 г.
  34. ^ а б Недели 1968, п. 539.
  35. ^ а б Дэви, Х. (1808). «Электрохимические исследования разложения земли; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака». Философские труды Лондонского королевского общества. 98: 333–370. Bibcode:1808РСПТ ... 98..333Д. Дои:10.1098 / рстл.1808.0023. JSTOR  107302. В архиве из оригинала от 30.09.2015.
  36. ^ Уильямс, Ричард (2004). Печи для обжига извести и сжигание извести. п. 4. ISBN  978-0-7478-0596-0.
  37. ^ Оутс, Дж. А. Х (2008-07-01). Известь и известняк: химия и технология, производство и использование. ISBN  978-3-527-61201-7.
  38. ^ Дэви Х. (1808). «Электрохимические исследования разложения земли; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака». Философские труды Лондонского королевского общества. 98: 333–370. Bibcode:1808РСПТ ... 98..333Д. Дои:10.1098 / рстл.1808.0023. В архиве из оригинала от 30.09.2015.
  39. ^ Мюррей, Т. (1993). "Элементарные шотландцы: открытие стронция". Шотландский медицинский журнал. 38 (6): 188–189. Дои:10.1177/003693309303800611. PMID  8146640. S2CID  20396691.
  40. ^ Дэви, Хамфри (1808). исследования по разложению земель; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака. 98. Философские труды Лондонского королевского общества. С. 333–370. В архиве из оригинала от 30.09.2015.
  41. ^ "Masthead". Annalen der Chemie und Pharmacie. 93 (3): fmi. 1855 г. Дои:10.1002 / jlac.18550930301.
  42. ^ Вагнер, Руд .; Neubauer, C .; Девиль, Х. Сент-Клер; Сорель; Wagenmann, L .; Техник; Жирар, Эме (1856 г.). «Нотизен». Journal für Praktische Chemie. 67: 490–508. Дои:10.1002 / prac.18560670194.
  43. ^ Кюри, Пьер; Кюри, Мари; Бемон, Гюстав (1898). "Sur une nouvelle субстанция fortement radio-active, contenue dans la pechblende (О новом сильно радиоактивном веществе, содержащемся в урановой обманке)". Comptes Rendus. 127: 1215–1217. В архиве из оригинала от 06.08.2009. Получено 2009-08-01.
  44. ^ "радий". Интернет-словарь этимологии. В архиве из оригинала 13 января 2012 г.. Получено 20 августа 2011.
  45. ^ Участники Merck (2006). О'Нил, Мэридейл Дж .; Heckelman, Patricia E .; Роман, Чери Б. (ред.). Индекс Merck: энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов (14-е изд.). Станция Уайтхаус, Нью-Джерси, США: Merck Research Laboratories, Merck & Co., Inc. ISBN  0-911910-00-X.
  46. ^ Эмсли, Джон (2001). Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я. Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-850340-7.
  47. ^ «Изобилие океанов». Марк Уинтер, Шеффилдский университет и WebElements Ltd, Великобритания. WebElements. Архивировано из оригинал 5 августа 2011 г.. Получено 6 августа 2011.
  48. ^ «Изобилие в ручье». Марк Уинтер, Шеффилдский университет и WebElements Ltd, Великобритания. WebElements. Архивировано из оригинал 4 августа 2011 г.. Получено 6 августа 2011.
  49. ^ Обер, Джойс А. «Обзор минерального сырья за 2010 г .: стронций» (PDF). Геологическая служба США. В архиве (PDF) из оригинала от 16.07.2010. Получено 2010-05-14.
  50. ^ а б c d Кресс, Роберт; Баудис, Ульрих; Егер, Пол; Рихерс, Х. Германн; Вагнер, Хайнц; Винклер, Джохер; Вольф, Ханс Уве (2007). «Барий и соединения бария». В Ульмане, Франц (ред.). Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a03_325.pub2. ISBN  978-3527306732.
  51. ^ а б «Радий» В архиве 2012-11-15 на Wayback Machine, Лос-Аламосская национальная лаборатория. Проверено 5 августа 2009.
  52. ^ Малли, Марджори С. (25 августа 2011 г.). Радиоактивность. С. 115–. ISBN  978-0-19-983178-4. В архиве из оригинала от 05.09.2015.
  53. ^ Кемаль, Мевлют; Арслан, В; Акар, А; Канбазоглу, М. (1996). Производство SrCO методом черной золы: Определение параметров восстановительного обжига. п. 401. ISBN  9789054108290. В архиве из оригинала от 27.04.2016.
  54. ^ Миллер, М.М. «Барит» (PDF). USGS.gov. В архиве (PDF) из оригинала от 07.07.2012.
  55. ^ Petzow, G. N .; Aldinger, F .; Jönsson, S .; Welge, P .; Ван Кампен, В .; Mensing, T .; Брюнинг, Т. (2005). «Бериллий и соединения бериллия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a04_011.pub2. ISBN  3527306730.
  56. ^ Диль, Роланд (2000). Мощные диодные лазеры. Springer. п.104. ISBN  3-540-66693-1.
  57. ^ «Инженеры Purdue создают более безопасное и эффективное ядерное топливо, моделируют его характеристики». Университет Пердью. 27 сентября 2005 г. В архиве из оригинала 27 мая 2012 г.. Получено 18 сентября 2008.
  58. ^ Дэвис, Джозеф Р. (1998). «Бериллий». Справочник по металлам. ASM International. стр.690–691. ISBN  978-0-87170-654-6.
  59. ^ Шварц, Мел М. (2002). Энциклопедия материалов, деталей и отделки. CRC Press. п. 62. ISBN  1-56676-661-3.
  60. ^ а б Грей, Теодор (2009). Элементы: визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной. Нью-Йорк: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN  978-1-57912-814-2.
  61. ^ Бейкер, Хью Д. Р .; Avedesian, Майкл (1999). Магний и магниевые сплавы. Парк материалов, Огайо: информационное общество материалов. п. 4. ISBN  0-87170-657-1.
  62. ^ Амундсен, К .; Aune, T. K .; Bakke, P .; Eklund, H.R .; Haagensen, J. Ö .; Nicolas, C .; Rosenkilde, C .; Van Den Bremt, S .; Валлевик, О. (2003). «Магний». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a15_559. ISBN  3527306730.
  63. ^ Лиде, Д. Р., изд. (2005). CRC Справочник по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN  0-8493-0486-5.
  64. ^ Морено, Тереза; Querol, Ксавье; Аластуэй, Андрес; Крус Мингвильон, Мари; Пей, Хорхе; Родригес, Серхио; Висенте Миро, Хосе; Фелис, Карлес; Гиббонс, Уэс (2007). «Эпизоды загрязнения атмосферы в рекреационных целях: вдыхаемые металлосодержащие частицы от фейерверков» (PDF). Атмосферная среда. 41 (5): 913. Bibcode:2007Atmen..41..913M. Дои:10.1016 / j.atmosenv.2006.09.019. HDL:10261/185836.
  65. ^ Миледи, Р. (1966). «Стронций как заменитель кальция в процессе высвобождения передатчика в нервно-мышечном соединении». Природа. 212 (5067): 1233–4. Bibcode:1966Натура.212.1233М. Дои:10.1038 / 2121233a0. PMID  21090447. S2CID  11109902.
  66. ^ Хаглер Д.Дж., младший; Года Ю. (2001). «Свойства синхронного и асинхронного высвобождения во время депрессии последовательности импульсов в культивируемых нейронах гиппокампа». J. Neurophysiol. 85 (6): 2324–34. Дои:10.1152 / ян.2001.85.6.2324. PMID  11387379.
  67. ^ Standring, WJF; Selns, ØG; Сневе, М; Финн, ИП; Хоссейни, А; Амундсен, я; Стрэнд, П (2005), Оценка последствий вывода из эксплуатации радиоизотопных тепловых генераторов (РИТЭГ) для окружающей среды, здоровья и безопасности на Северо-Западе России (PDF), Остерос: Норвежское управление радиационной защиты
  68. ^ «Источники энергии для удаленных арктических приложений» (PDF). Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление оценки технологий. Июнь 1994 г. OTA-BP-ETI-129.
  69. ^ Джонс, Крис Дж .; Торнбэк, Джон (2007). Медицинские применения координационной химии. Королевское химическое общество. п.102. ISBN  978-0-85404-596-9.
  70. ^ Террилл-младший, JG; Ingraham Sc, 2-й; Меллер, DW (1954). «Радий в искусстве исцеления и в промышленности: радиационное воздействие в США». Отчеты общественного здравоохранения. 69 (3): 255–62. Дои:10.2307/4588736. JSTOR  4588736. ЧВК  2024184. PMID  13134440.
  71. ^ «СМИ и экологический конфликт - Radium Girls». Архивировано из оригинал на 2009-07-21. Получено 2009-08-01.
  72. ^ Комитет по использованию и замене источников излучения, Национальный исследовательский совет (США); Совет по ядерным и радиационным исследованиям, Национальный исследовательский совет (США) (январь 2008 г.). Использование и замена источников излучения: сокращенная версия. п. 24. ISBN  978-0-309-11014-3. В архиве из оригинала от 05.09.2015.
  73. ^ Бентел, Гунилла Карлесон (1996). Планирование лучевой терапии. п. 8. ISBN  978-0-07-005115-7. В архиве из оригинала от 05.09.2015.
  74. ^ http://www.docbrown.info/page13/ChemicalTests/ChemicalTestsc.htm
  75. ^ https://www.askiitians.com/forums/Physical-Chemistry/beryllium-and-magnesium-do-not-give-colour-to-flam_83845.htm
  76. ^ Геггелер, Хайнц В. (5–7 ноября 2007 г.). «Газофазная химия сверхтяжелых элементов» (PDF). Курс лекций Texas A&M. Архивировано из оригинал (PDF) 20 февраля 2012 г.. Получено 26 февраля 2012.
  77. ^ Оганесян, Ю. Ц .; Утёнков, В .; Лобанов Ю.А. Абдуллин, Ф .; Поляков, А .; Sagaidak, R .; Широковский, И .; Цыганов Ю.А. Воинов, А. (2009). "Попытка произвести элемент 120 в 244Pu +58Fe реакция ». Phys. Ред. C. 79 (2): 024603. Bibcode:2009PhRvC..79b4603O. Дои:10.1103 / PhysRevC.79.024603.
  78. ^ http://fias.uni-frankfurt.de/kollo/Duellmann_FIAS-Kolloquium.pdf[постоянная мертвая ссылка ]
  79. ^ а б Сиборг, Г. Т. (ок. 2006 г.). «трансурановый элемент (химический элемент)». Британская энциклопедия. В архиве из оригинала 30 ноября 2010 г.. Получено 16 марта 2010.
  80. ^ Fricke, B .; Greiner, W .; Вабер, Дж. Т. (1971). «Продолжение таблицы Менделеева до Z = 172. Химия сверхтяжелых элементов». Теоретика Chimica Acta. 21 (3): 235–260. Дои:10.1007 / BF01172015. S2CID  117157377.
  81. ^ Hoffman, Darleane C .; Ли, Диана М .; Першина, Валерия (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». In Morss; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media. ISBN  978-1-4020-3555-5.

Библиография

дальнейшее чтение