Zastosowania metali ziem alkalicznych

Metale ziem alkalicznych to błyszczące, miękkie lub półmiękkie metale, które są nierozpuszczalne w wodzie. Są one na ogół twardsze i mniej reaktywne niż metale z grupy IA, takie jak sód, oraz są bardziej miękkie i bardziej reaktywne niż metale z grupy IIIA, takie jak aluminium. Kiedy łączą się z tlenkami (cząsteczki tlenu i inny pierwiastek), tworzą jedne z najpopularniejszych minerałów na Ziemi, o różnych zastosowaniach w przemyśle, medycynie i towarach konsumpcyjnych. Niektóre związki chemiczne wydzielają dużo światła po podgrzaniu, co czyni je kluczowymi składnikami fajerwerków.

W związkach metale ziem alkalicznych tracą dwa elektrony, tworząc jony o ładunku 2+. Łatwo reagują z tlenem, który przyjmuje elektrony, tworząc jony o ładunku 2. Jony dodatnie i ujemne są przyciągane do siebie, w wyniku czego powstaje wiązanie, które ma ładunek netto 0. Powstałe związki nazywane są tlenkami. Roztwory wykonane z tych tlenków i wody to zasady o pH większym niż 7. Alkaliczny charakter tych roztworów nadaje tej grupie metali swoją nazwę. Metale ziem alkalicznych są wysoce reaktywne, a aktywność tych metali wzrasta wraz z przemieszczaniem się w dół grupy. Wapń, stront i bar mogą reagować z wodą w temperaturze pokojowej.

W swojej postaci elementarnej beryl jest miękkim metalem o srebrzystobiałym kolorze. Związki rud zawierające beryl, aluminium i krzem mogą tworzyć zielone i niebieskawe kamienie szlachetne, takie jak szmaragdy, akwamaryn i aleksandryt. Beryl jest przydatny w radiologii, ponieważ promienie rentgenowskie mogą przechodzić przez beryl, dzięki czemu wydaje się przezroczysty. Jest często używany do produkcji lamp rentgenowskich i okien. Beryl zwiększa twardość stopów, z których wykonuje się narzędzia i sprężyny zegarkowe.

Właściwości fizyczne magnezu są podobne do berylu. Nie reaguje z wodą w temperaturze pokojowej, ale łatwo reaguje z kwasami. Magnez jest jednym z najliczniejszych pierwiastków występujących w skorupie ziemskiej i jest kluczowym składnikiem chlorofilu, substancji zawartej w zielonych roślinach wykorzystywanej w fotosyntezie. Magnez jest przydatny w opiece zdrowotnej, ponieważ jest jednym z głównych składników leków zobojętniających, przeczyszczających i soli Epsom. Spalanie magnezu daje jasny, biały, długotrwały płomień, co czyni go przydatnym w fajerwerkach i racach.

Wapnia jest na Ziemi jeszcze więcej niż magnezu. Srebrzysty, półmiękki metal łatwo tworzy związki zarówno z cząsteczkami tlenu, jak iz wodą. W naturze zwykle występuje jako węglan wapnia lub wapień. Wapń jest kluczowym składnikiem struktur żywych organizmów, w tym kości, zębów, muszli i egzoszkieletów. Wapń jest również ważną substancją w konstrukcjach wykonanych przez człowieka, ponieważ jest używany do produkcji tynku, cementu, płyt kartonowo-gipsowych i innych materiałów budowlanych.

Błyszczący i miękki stront tworzy związki z tlenem i innymi tlenkami, takimi jak węglan (CO₃), azotan (NO₃), siarczan (SO₄) i chloran (ClO₃). Sole pochodzące ze związków strontu palą się na czerwono i są używane w fajerwerkach i racach sygnalizacyjnych.

W przeciwieństwie do przezroczystości berylu, promienie rentgenowskie nie mogą przeniknąć baru. Siarczan baru jest powszechnie stosowany do pomocy w wykorzystywaniu promieni rentgenowskich do wykrywania problemów w przewodzie pokarmowym. Związek ten jest nierozpuszczalny w wodzie i po połknięciu pokrywa przełyk, żołądek i jelita. Azotan baru i chloran baru są używane w fajerwerkach, aby po podgrzaniu emitować zielone światło. Bar jest również składnikiem pigmentów do farb.

Rad ma biały kolor, jest miękki i lśniący jak inne metale ziem alkalicznych. Jednak jego radioaktywność odróżnia go od reszty swojej grupy. Wkrótce po jego odkryciu przez Curie pod koniec XIX wieku rad był używany do terapii medycznych oraz do produkcji świecących w ciemności zegarów i zegarków. Kilkadziesiąt lat później zaprzestano używania radu, gdy ludzie odkryli niebezpieczeństwa związane z promieniowaniem. Obecnie rad stosuje się w leczeniu niektórych rodzajów nowotworów.