Berylowce, czyli metale ziem alkalicznych

Metale grupy drugiej, nazywane metalami ziem alkalicznych, o konfiguracji elektronów walencyjnych ns2 są reaktywne i nie występują w stanie wolnym. 
Atomy i jony berylowców są mniejsze niż atomy i jony odpowiadających im (w kwestii liczby powłok) litowców z uwagi na większy ładunek jądra i tę samą liczbę powłok, stąd berylowce mają większą gęstość i twardość, niż litowce. 

Beryl i jego związki.

Beryl występuje jako biało-szary minerał beryl 3Be∙Al₂O₃∙6SiO₂ w formach m.in. szmaragdu, którego barwa wynika z domieszki zielonych jonów chromu(III) oraz akwamarynu (barwa pochodzi od obecności jonów żelaza).  Beryl metaliczny ma bardzo dużą twardość oraz niewielką gęstość, dzięki czemu znajduje zastosowanie przy konstrukcji samolotów czy rakiet. Wykazuje nieznaczny charakter niemetaliczny, np. tlenek i wodorotlenek berylu są amfoteryczne. Związki berylu są silnie toksyczne. Jon Be²⁺ ma mały promień, przez co silnie polaryzuje, jego związki są więc umiarkowanie kowalencyjne (stąd amfoteryczność). Wokół jonu mogą przyłączyć się maksymalnie 4 atomy lub jony, tworząc jednostki tetraedyczne, np. BeCl₂, BeH₂, Be(OH)₄^2-.

Magnez i jego związki

Jon Mg²⁺ wykazuje dużą zdolność polaryzującą i tendencję do związków niejonowych, stąd Mg(OH)₂, podobnie jak Be(OH)₂, praktycznie nie rozpuszcza się w wodzie (IR_Mg=5.5∙10^-12). Magnez jest szarym metalem roztwarzającym się w kwasach, powoli reaguje z wodą. Spala się oślepiającym płomieniem – kiedyś ten efekt stosowano w lampach błyskowych.
Jest składnikiem chlorofilu umożliwiającego roślinom prowadzenie fotosyntezy.
MgO występuje w przyrodzie jako minerał peryklaz. Otrzymać go można poprzez prażenie węglanu – tlenek nosi nazwę magnezji palonej. Wykazuje właściwości zasadotwórcze (zobacz doświadczenie). Stosuje się go do produkcji materiałów ogniotrwałych. Zobacz na IG

Wapń i jego związki

Wapń to szary metal reagujący z wodą i kwasami z wydzieleniem wodoru (E⁰=-2.86V).
Wapń występuje w postaci minerałów: dolomitu  (CaCO₃∙MgCO₃) i kalcytu (CaCO₃) – jako wapień, marmur, kreda, koralowina. Wszystkie odmiany to skamieniałe resztki organizmów wodnych.
Do najważniejszych związków, poza węglanem, zaliczają się:
– CaSO₄: w postaci uwodnionej (gips) jest stosowany w rzeźbiarstwie i medycynie
– CaO: wapno palone – stosowane w budownictwie (zaprawa, tynk)
– CaC: karbid – stosowany do produkcji acetylenu: CaC+2H₂OàCHCH+Ca(OH)₂
– Ca₃(PO₄)₂ – główny składnik kości. Jako Ca₅(PO₄)₃OH, czyli hydroksyapatyt, buduje szkliwo zębów. Z uwagi na grupę OH^–, jest ono wrażliwe na działanie kwasów: Ca₅(PO₄)₃OH+H⁺à5Ca²⁺+3HPO₄^2-+H₂O. Jony fluorkowe hamują zachodzenie tej reakcji poprzez podstawienie w miejsce OH^–: Ca₅(PO₄)₃OH+F^–à Ca₅(PO₄)₃F+OH^–, czyli tworzenie fluoroapatytu.

Doświadczenie: badanie zachowania magnezu metalicznego wobec wody i kwasu solnego.
Lewa probówka zawiera wodę z dodatkiem fenolofltaleiny, prawa – roztwór kwasu solnego. Po dodaniu kawałków magnezu metalicznego do obu probówek w lewej z nich widać lekkie zabarwienie fenoloftaleiny na różowo, co świadczy o zajściu reakcji, w której powstaje wodorotlenek magnezu. Reakcja prowadzona jest w zimnej wodzie, więc zachodzi bardzo powoli – dlatego wydzielanie gazu jest praktycznie niezauważalne. W drugiej probówce obserwuje się intensywne wydzielanie pęcherzyków bezbarwnego gazu, czyli wodoru.

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Bibliografia:
A.Bielański, „Podstawy chemii nieorganicznej” PWN Warszawa 2002
A. Cotton, G.Wilkinson, P.L. Gaus, „Chemia nieorganiczna podstawy” PWN 1998