Название «щелочноземельные металлы» происходит из времен, когда химия только начинала развиваться, и связано со старинным названием оксидов — их называли «земли». Гидроксиды металлов этого семейства являются щелочами. Отсюда и такое комбинированное название — щелочноземельные, то есть металлы, способные образовывать гидроксиды (щёлочи) и оксиды (земли).
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.
