Periodiek systeem/Aardalkalimetalen, eigenschappen chemisch

Aardalkalimetalen, chemische eigenschappen

Net als de andere groepen in het periodiek systeem vertonen de leden van deze groep patronen in hun elektronenconfuguraties, die zich vervolgens vertalen in hun chemisch gedrag.

Z	Element	Aantal elektronen per schil	Elektronenconfiguratie
4	beryllium	2, 2	[He] 2s2
12	magnesium	2, 8, 2	[Ne] 3s2
20	calcium	2, 8, 8, 2	[Ar] 4s2
38	strontium	2, 8, 18, 8, 2	[Kr] 5s2
56	barium	2, 8, 18, 18, 8, 2	[Xe] 6s2
88	radium	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[Rn] 7s2

Het grootste deel va de chemie van deze elementen is slechts waargenomen bij de eerste vijf. De chemie van radium is, door zijn radioactieve karakter niet erg bestudeerd. De weergave van eigenschappen van radium is hier daarom beperkt.

Alle aardalkali-metalen zijn zachte, zilverkleurige vaste stoffen met relatief lage dichtheid, smelt- en kookpunten. In het chemische bereik reageren alle aardalkalimetalen met de halogenen waarbij de aardalkali-halogeniden ontstaan, allemaal ionogene, kristallijne verbindingen, behalve berylliumchloride, berylliumbromide en berylliumjodide waarin de covalnte binding overheerst. Alle aardalkalimetalen, weer met uitzondering van beryllium, reageren met water, waarbij sterk basische hydroxides ontstaan. De zwaardere aardalkalimetalen reageren heftiger dan de de lichtere. De aardalkalimetalen hebben in hun periode de op een na laagste eerste ionisatie-potentiaal vanwege hun relatief lage effectieve kernlading en de mogelijkheid een volledig gevulde buitenste elektronenschil te verkrijgen door het afstaan van twee elektronen. Als gevolg is ook de twee ionisatiepotentiaal voor de aardalkalimetalen tamelijk laag.

Alle aardalkalimetalen hebben twee elektronen in hun buitenste, valentie, schil zodat de energetisch voordelige gevulde geheel buitenste schil het makkelijkst bereikbaar is via het afstaan van twee eleketronen en daarbij dubbel geladen positieve ioen te vormen:

$\mathrm{M}⟶\mathrm{M}{\phantom{A}}^{2+}+2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}$

Beryllium

In de aardalkalimetalen is beryllium een buitenbeentje. Het reageert niet met water of stoom, en zijn halides zijn covalente verbindingen. Als beryllium verbindingen zou vormen met oxidatiegetal (+2), dan zou dat tot een aanzienlijke polaristaie van nabijgelegen elektronenwolken betekenen en een ruime overlap van orbitalen. het gevolg is dat alle berylliumverbindingen covalent zijn. Zelfs $\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{F}{\phantom{A}}_2$, berylliumfluoride, de meest ionogene berylliumverbinding, heeft een laag smeltpunt en geleid elektrische stroom in gesmolten toestand slecht.

Verbindingen en reacties

Halogenen

De aardalkali-metalen reageren met de halogenen, waarbij ionogene halides ontstaan zoals $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$.

Zuurstofgroep

Met zuurstof worden oxides gevormd zoals $\mathrm{S}\mathrm{r}\mathrm{O}$.

Water

Calcium, strontium en barium reageren met water, waarbij de respectievelijke hydroxides ontstaan en waterstofgas:

$\mathrm{C}\mathrm{a}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+2\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Ca \ + \ 2 H2O \ ->[\ce{water}] \ Ca^{2+}_{(aq)} \ + \ 2 OH^{-}_{(aq)} \ + \ H2 \uparrow

Magnesium reageert ook, maar veel langzamer. De aardalkalimetalen ondergaan ook transmetallatie waarbij liganden rond de metaal-atomen wworden uitgewisseld.