Kim loại kiềm thổ

Các kim loại kiềm thổ được đặt tên theo các oxit của chúng, các chất kiềm đất, trước đây gọi là berylia, magiêsia, vôi sống, strontia và baryta. Chúng được gọi là kiềm thổ vì chúng có tính chất trung gian giữa các chất kiềm (oxit của các kim loại kiềm) và các chất hiếm (oxit của các kim loại hiếm). Sự phân loại của chúng là một phần của lịch sử hàng thiên niên kỷ. Hệ thống ban đầu được sử dụng bởi người Hy Lạp cổ đại gồm có 4 nguyên tố, bao gồm cả đất. Hệ thống này sau đó được phát triển hơn bởi các triết gia và nhà hóa học như Aristotle (thế kỷ IV TCN), Paracelsus (nửa đầu thế kỷ XVI), John Becher (giữa thế kỷ XVII) và Georg Stahl (cuối thế kỷ XVII), với sự phân chia 'đất' thành ba loại hay nhiều hơn. Nhận thức về 'đất' không phải là một nguyên tố mà là một hợp chất đã được nhà hóa học Antoine Lavoisier chỉ ra. Trong tác phẩm Traité Élémentaire de Chimie (Các nguyên tố hóa học) năm 1789, ông gọi chúng là Các chất đơn giản kiềm đất có thể tạo thành muối. Sau đó, ông nhận thấy rằng các kim loại kiềm thổ có thể là các oxit kim loại, nhưng ông chỉ làm việc với các suy đoán. Năm 1808, dựa trên lý thuyết của Lavoisier, Humphry Davy trở thành người đầu tiên thu được các mẫu kim loại bằng cách điện phân oxit nóng chảy của các kim loại kiềm đất.

Chúng là các nguyên tố hoạt động mạnh và ít khi được tìm thấy dưới dạng nguyên chất trong tự nhiên. Trong vỏ Trái Đất, kim loại kiềm thổ chiếm tỉ lệ 4,16% (67% là canxi, 31% là magiê, 1,4% là bari, 0,6% là stronti và một lượng rất nhỏ beryllium và radium).

Chúng là những nguyên tố hoạt động mạnh và hiếm khi tồn tại dưới dạng nguyên chất trong tự nhiên. Trong vỏ Trái Đất, kim loại kiềm thổ chiếm tỉ lệ 4,16% (trong đó có 67% Canxi, 31% Magiê, 1,4% Bari, 0,6% Stronti và một lượng rất ít Beryllium và Radium).

Các kim loại kiềm thổ là các kim loại có màu trắng bạc, mềm, có khối lượng riêng thấp, phản ứng ngay lập tức với các nguyên tố trong nhóm halogen để tạo thành các muối điện ly và với nước để tạo thành các hydroxit kiềm thổ mạnh hóa học, tức là các bazơ. Ví dụ như sodium và potassium phản ứng với nước ở nhiệt độ phòng, trong khi magnesium chỉ phản ứng với hơi nước nóng, và calcium phản ứng với nước nóng.

Các nguyên tử này chỉ có hai electron ở lớp ngoài cùng, vì vậy trạng thái năng lượng ưa thích của chúng là mất hai electron để tạo thành ion dương có điện tích +2.

Bảng so sánh

Phản ứng hóa học

• Phản ứng với oxi để tạo thành oxit

2X + O₂ → 2XO

• Phản ứng với hidro thành hidrit có cấu trúc ion

X + H₂ → XH₂

• Phản ứng với nước để tạo thành bazơ

X + 2H₂O → X(OH)₂ + H₂

- Trừ Mg: Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

và Mg + H₂O → MgO + H₂

• Phản ứng với Halogen, ví dụ với Clo

X + Cl₂ → XCl₂

• Phản ứng với một số phi kim như C, Si, N₂
• Phản ứng với axit:

1. HCl, H₂SO₄ loãng:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

2. HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng:

n_{SO42-/muối KL}=(n_O.2 + n_SO2.2 + n_S.6 + n_H2S.8):2

Hợp chất

Ngoài ra

• Canxi oxalat (CaC₂O₄) là thành phần chính của sỏi thận
• Canxi cacbua (CaC₂) được sử dụng trong công nghiệp sản xuất axetylen, khử lưu huỳnh từ kim loại thô,...
• Canxi cyanua (CaCN₂) được sử dụng làm phân bón