Щелочноземельные металлы — это шесть химических элементов в группе 2 периодической таблицы . Это бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). [1] Элементы имеют очень похожие свойства: все они блестящие, серебристо-белые, несколько реактивные металлы при стандартной температуре и давлении . [2]
Вместе с гелием эти элементы имеют общую внешнюю s-орбиталь , которая заполнена [2] [3] [4] — то есть эта орбиталь содержит полный комплект из двух электронов, которые щелочноземельные металлы легко теряют, образуя катионы с зарядом +2 и степенью окисления +2. [5] Гелий относится к группе благородных газов , а не к щелочноземельным металлам, но теоретически предполагается, что он имеет некоторое сходство с бериллием, когда его заставляют связываться, и иногда предполагалось, что он принадлежит к группе 2. [6] [7] [8]
Все обнаруженные щелочноземельные металлы встречаются в природе, хотя радий встречается только в цепочке распада урана и тория , а не как первичный элемент. [9] Были проведены эксперименты, все безуспешные, в попытке синтезировать элемент 120 , следующего потенциального члена группы.
Как и в случае с другими группами, члены этого семейства демонстрируют закономерности в своей электронной конфигурации , особенно на внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении:
Большая часть химии наблюдалась только для первых пяти членов группы. Химия радия не очень хорошо изучена из-за его радиоактивности ; [2] таким образом, представление его свойств здесь ограничено.
Щелочноземельные металлы все серебристого цвета и мягкие, и имеют относительно низкие плотности , температуры плавления и температуры кипения . С химической точки зрения, все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов щелочноземельных металлов , все из которых являются ионными кристаллическими соединениями (за исключением хлорида бериллия , бромида бериллия и иодида бериллия , которые являются ковалентными ). Все щелочноземельные металлы, за исключением бериллия, также реагируют с водой с образованием сильнощелочных гидроксидов и , таким образом, с ними следует обращаться с большой осторожностью. Более тяжелые щелочноземельные металлы реагируют более энергично, чем более легкие. [2] Щелочноземельные металлы имеют вторую по низшей первую энергию ионизации в своих соответствующих периодах периодической таблицы [4] из-за их несколько низких эффективных ядерных зарядов и способности достигать полной конфигурации внешней оболочки , теряя всего два электрона . Вторая энергия ионизации всех щелочных металлов также несколько низкая. [2] [4]
Бериллий является исключением: он не реагирует с водой или паром, если только не при очень высоких температурах, [10] а его галогениды ковалентны. Если бы бериллий действительно образовывал соединения со степенью ионизации +2, он бы очень сильно поляризовал электронные облака, которые находятся рядом с ним, и вызвал бы обширное орбитальное перекрытие , поскольку бериллий имеет высокую плотность заряда. Все соединения, включающие бериллий, имеют ковалентную связь. [11] Даже соединение фторид бериллия , которое является наиболее ионным соединением бериллия, имеет низкую температуру плавления и низкую электропроводность в расплавленном состоянии. [12] [13] [14]
Все щелочноземельные металлы имеют два электрона в своей валентной оболочке, поэтому энергетически предпочтительным состоянием достижения заполненной электронной оболочки является потеря двух электронов с образованием дважды заряженных положительных ионов .
Все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами, образуя ионные галогениды, такие как хлорид кальция ( CaCl
2), а также реагируют с кислородом с образованием оксидов, таких как оксид стронция ( SrO ). Кальций, стронций и барий реагируют с водой с образованием газообразного водорода и соответствующих гидроксидов (магний также реагирует, но гораздо медленнее), а также подвергаются реакциям трансметаллирования для обмена лигандами .
Изотопы всех шести щелочноземельных металлов присутствуют в земной коре и солнечной системе в различных концентрациях, в зависимости от периодов полураспада нуклидов и, следовательно, их ядерной стабильности. Первые пять имеют один , три , пять , четыре и шесть стабильных (или наблюдательно стабильных) изотопов соответственно, всего 19 стабильных нуклидов, перечисленных здесь: бериллий-9; магний-24, -25, -26; кальций- 40 , -42, -43, -44, -46 ; стронций- 84 , -86, -87, -88; барий -132 , -134, -135, -136, -137, -138. Четыре подчеркнутых изотопа в списке, согласно прогнозам энергетики распада радионуклидов, будут стабильны только с точки зрения наблюдений и будут распадаться с чрезвычайно длительным периодом полураспада посредством двойного бета-распада , хотя по состоянию на 2024 год распадов, однозначно приписываемых этим изотопам, пока не наблюдалось. У радия нет ни стабильных, ни первичных изотопов.
Помимо стабильных видов, кальций и барий имеют по одному чрезвычайно долгоживущему и первичному радионуклиду : кальций-48 и барий-130 с периодами полураспада5,6 × 10 19 и1,6 × 10 21 лет соответственно. Оба намного длиннее нынешнего возраста Вселенной (в 4,7× и 117× миллиардов раз длиннее соответственно) и менее одной части на десять миллиардов распалось с момента образования Земли . Оба изотопа стабильны для практических целей.
Помимо 21 стабильного или почти стабильного изотопа, шесть щелочноземельных элементов обладают большим количеством известных радиоизотопов . Ни один из изотопов, кроме вышеупомянутых 21, не является первичным : все они имеют периоды полураспада, слишком короткие для того, чтобы хотя бы один атом мог выжить с момента образования Солнечной системы, после засевания тяжелых ядер близлежащими сверхновыми и столкновений нейтронных звезд , и любые присутствующие получены в результате продолжающихся естественных процессов. Бериллий-7 , бериллий-10 и кальций-41 являются следовыми , а также космогенными , нуклидами, образованными при воздействии космических лучей на атмосферные или земные атомы. Самые длинные периоды полураспада среди них составляют 1,387 млн лет для бериллия-10, 99,4 тыс. лет для кальция-41, 1599 лет для радия-226 (самый долгоживущий изотоп радия), 28,90 лет для стронция-90 , 10,51 года для бария-133 и 5,75 лет для радия-228. Все остальные имеют периоды полураспада менее полугода, у большинства значительно короче.
Кальций-48 и барий-130, два первичных и нестабильных изотопа, распадаются только посредством двойного бета-излучения [ n 5] и имеют чрезвычайно долгий период полураспада , в силу чрезвычайно низкой вероятности того, что оба бета-распада происходят одновременно. Все изотопы радия высокорадиоактивны и в основном образуются в результате распада более тяжелых радионуклидов. Самым долгоживущим из них является радий-226, член цепочки распада урана -238 . [26] Стронций-90 и барий-140 являются обычными продуктами деления урана в ядерных реакторах, составляя 5,73% и 6,31% продуктов деления урана-235 соответственно при бомбардировке тепловыми нейтронами. [27] Оба изотопа имеют период полураспада 28,90 лет и 12,7 дней каждый. Стронций-90 в значительных количествах производится в действующих ядерных реакторах, работающих на топливе из урана-235 или плутония-239 , а также присутствует незначительная вековая равновесная концентрация из-за редких спонтанных распадов деления в природном уране.
Кальций-48 является самым легким из известных нуклидов, претерпевающих двойной бета-распад . [28] Природные кальций и барий очень слабо радиоактивны: кальций содержит около 0,1874% кальция-48, [29] а барий содержит около 0,1062% бария-130. [30] В среднем один двойной бета-распад кальция-48 будет происходить в секунду на каждые 90 тонн природного кальция или 230 тонн известняка (карбоната кальция). [31] Благодаря тому же механизму распада один распад бария-130 будет происходить в секунду на каждые 16 000 тонн природного бария или 27 000 тонн барита (сульфата бария). [32]
Самым долгоживущим изотопом радия является радий-226 с периодом полураспада 1600 лет; он вместе с радием-223 , -224 и -228 встречается в природе в цепочках распада первичного тория и урана . Бериллий-8 примечателен своим отсутствием, поскольку он практически мгновенно разделяется пополам на две альфа-частицы всякий раз, когда он образуется. Тройной альфа-процесс в звездах может происходить только при энергиях, достаточно высоких для того, чтобы бериллий-8 мог соединиться с третьей альфа-частицей, прежде чем он сможет распасться, образуя углерод-12 . Это ограничивающее термоядерную скорость узкое место является причиной того, что большинство звезд главной последовательности тратят миллиарды лет на синтез водорода в своих ядрах, и лишь изредка им удается синтезировать углерод, прежде чем они коллапсируют в звездный остаток, и даже тогда всего лишь в течение ~1000 лет. [33] Радиоизотопы щелочноземельных металлов, как правило, являются « искателями костей », поскольку они ведут себя химически подобно кальцию, неотъемлемому компоненту гидроксиапатита в компактной кости , и постепенно накапливаются в скелете человека. Включенные радионуклиды со временем наносят значительный ущерб костному мозгу посредством испускания ионизирующего излучения, в первую очередь альфа-частиц . Это свойство используется в положительном ключе в радиотерапии некоторых видов рака костей , поскольку химические свойства радионуклидов заставляют их преимущественно нацеливаться на раковые опухоли в костном веществе, оставляя остальную часть тела относительно невредимой.
По сравнению со своими соседями в периодической таблице, щелочноземельные металлы, как правило, имеют большее количество стабильных изотопов, поскольку все они обладают четным числом протонов , из-за их статуса как элементов группы 2. Их изотопы, как правило, более стабильны из-за спаривания нуклонов . Эта стабильность еще больше усиливается, если изотоп также имеет четное число нейтронов, поскольку оба вида нуклонов могут тогда участвовать в спаривании и способствовать стабильности ядер.
Щелочноземельные металлы названы в честь их оксидов , щелочноземельных металлов , чьи старомодные названия были бериллий , магнезия , известь , стронций и барий . Эти оксиды являются основными (щелочными) в сочетании с водой. «Земля» — это термин, применяемый ранними химиками к неметаллическим веществам, которые нерастворимы в воде и устойчивы к нагреванию — свойства, общие для этих оксидов. Осознание того, что эти земли были не элементами, а соединениями , приписывается химику Антуану Лавуазье . В своем Traité Élémentaire de Chimie ( Элементы химии ) 1789 года он назвал их солеобразующими земными элементами. Позже он предположил, что щелочноземельные металлы могут быть оксидами металлов, но признал, что это было всего лишь предположением. В 1808 году, следуя идее Лавуазье, Гемфри Дэви первым получил образцы металлов путем электролиза их расплавленных земель [34] , тем самым подтвердив гипотезу Лавуазье и дав группе название щелочноземельные металлы .
Соединения кальция кальцит и известь были известны и использовались с доисторических времен. [35] То же самое относится к соединениям бериллия берилл и изумруд . [36] Другие соединения щелочноземельных металлов были открыты, начиная с начала 15 века. Соединение магния сульфат магния было впервые обнаружено в 1618 году фермером в Эпсоме в Англии. Карбонат стронция был обнаружен в минералах в шотландской деревне Стронтиан в 1790 году. Последний элемент является наименее распространенным: радиоактивный радий , который был извлечен из уранинита в 1898 году. [37] [38] [39]
Все элементы, кроме бериллия, были выделены электролизом расплавленных соединений. Магний, кальций и стронций были впервые получены Гемфри Дэви в 1808 году, тогда как бериллий был независимо выделен Фридрихом Вёлером и Антуаном Бюсси в 1828 году путем реакции соединений бериллия с калием. В 1910 году радий был выделен как чистый металл Кюри и Андре-Луи Дебьерном также электролизом. [37] [38] [39]
Берилл , минерал, содержащий берилл, был известен со времен Птолемеевского царства в Египте. [36] Хотя изначально считалось, что берилл является силикатом алюминия , [40] позже было обнаружено, что берилл содержит неизвестный тогда элемент, когда в 1797 году Луи-Николя Воклен растворил гидроксид алюминия из берилла в щелочи. [41] В 1828 году Фридрих Вёлер [42] и Антуан Бюсси [43] независимо друг от друга выделили этот новый элемент, бериллий, тем же методом, который включал реакцию хлорида бериллия с металлическим калием ; эта реакция не могла производить большие слитки бериллия. [44] Только в 1898 году, когда Поль Лебо провел электролиз смеси фторида бериллия и фторида натрия , были получены большие чистые образцы бериллия. [44]
Магний был впервые получен Гемфри Дэви в Англии в 1808 году с помощью электролиза смеси магнезии и оксида ртути . [45] Антуан Бюсси получил его в связной форме в 1831 году. Первым предложением Дэви для названия было «магний», [45] но сейчас используется название «магний».
Известь использовалась в качестве строительного материала с 7000 по 14000 г. до н. э. [35], а печи для обжига извести датируются 2500 г. до н. э. в Хафадже , Месопотамия . [46] [47] Кальций как материал известен по крайней мере с первого века, поскольку древние римляне, как известно, использовали оксид кальция , получая его из извести. Известно, что сульфат кальция способен сращивать сломанные кости с десятого века. Однако сам кальций не был выделен до 1808 года, когда Хэмфри Дэви в Англии использовал электролиз смеси извести и оксида ртути [48] , услышав, что Йенс Якоб Берцелиус приготовил амальгаму кальция путем электролиза извести в ртути.
В 1790 году врач Адэр Кроуфорд открыл руды с отличительными свойствами, которые в 1793 году Томас Чарльз Хоуп , профессор химии в Университете Глазго , назвал стронтитами , [49] который подтвердил открытие Кроуфорда. Стронций был в конечном итоге выделен в 1808 году Хэмфри Дэви электролизом смеси хлорида стронция и оксида ртути . Открытие было объявлено Дэви 30 июня 1808 года на лекции в Королевском обществе. [50]
Барит , минерал, содержащий барий, был впервые обнаружен как содержащий новый элемент в 1774 году Карлом Шееле , хотя он смог выделить только оксид бария . Оксид бария был снова выделен два года спустя Иоганном Готлибом Ганом . Позже, в 18 веке, Уильям Уизеринг заметил тяжелый минерал в свинцовых рудниках Камберленда , которые, как теперь известно, содержат барий. Сам барий был окончательно выделен в 1808 году, когда Гемфри Дэви использовал электролиз с расплавленными солями, и Дэви назвал элемент барием , в честь барита . Позже Роберт Бунзен и Август Маттиссен выделили чистый барий электролизом смеси хлорида бария и хлорида аммония . [51] [52]
Изучая уранинит , 21 декабря 1898 года Мария и Пьер Кюри обнаружили, что даже после распада урана образовавшийся материал все еще был радиоактивным. Материал вел себя несколько похоже на соединения бария , хотя некоторые свойства, такие как цвет пламени и спектральные линии, сильно отличались. Они объявили об открытии нового элемента 26 декабря 1898 года Французской академии наук . [53] Радий был назван в 1899 году от слова radius , означающего луч , поскольку радий испускал энергию в виде лучей. [54]
Бериллий встречается в земной коре в концентрации от двух до шести частей на миллион (ppm), [55] большая часть которого находится в почвах, где его концентрация составляет шесть ppm. Бериллий является одним из самых редких элементов в морской воде, даже более редким, чем такие элементы, как скандий , с концентрацией 0,2 части на триллион. [56] [57] Однако в пресной воде бериллий встречается несколько чаще, с концентрацией 0,1 части на миллиард. [58]
Магний и кальций очень распространены в земной коре, являясь соответственно пятым и восьмым наиболее распространенными элементами. Ни один из щелочноземельных металлов не встречается в их элементарном состоянии. Распространенными минералами, содержащими магний, являются карналлит , магнезит и доломит . Распространенными минералами, содержащими кальций, являются мел , известняк , гипс и ангидрит . [2]
Стронций — 15-й по распространенности элемент в земной коре. Основные минералы — целестин и стронцианит . [59] Барий встречается немного реже, большая его часть содержится в минерале барите . [60]
Радий, являющийся продуктом распада урана , содержится во всех урансодержащих рудах . [61] Из-за своего относительно короткого периода полураспада [62] радий из ранней истории Земли распался, и все современные образцы получены в результате гораздо более медленного распада урана. [61]
Большая часть бериллия извлекается из гидроксида бериллия. Одним из методов производства является спекание , которое осуществляется путем смешивания берилла , фторсиликата натрия и соды при высоких температурах для образования фторбериллата натрия, оксида алюминия и диоксида кремния . Затем раствор фторбериллата натрия и гидроксида натрия в воде используется для образования гидроксида бериллия путем осаждения. В качестве альтернативы, в методе расплава порошкообразный берилл нагревают до высокой температуры, охлаждают водой, затем снова слегка нагревают в серной кислоте , в конечном итоге получая гидроксид бериллия. Гидроксид бериллия из любого метода затем производит фторид бериллия и хлорид бериллия через довольно длительный процесс. Электролиз или нагревание этих соединений затем может производить бериллий. [11]
В общем, карбонат стронция извлекается из минерала целестина двумя способами: выщелачиванием целестина карбонатом натрия или более сложным способом с использованием угля . [63]
Для получения бария барит (нечистый сульфат бария) преобразуется в сульфид бария путем карботермического восстановления (например, с коксом ). Сульфид растворим в воде и легко реагирует с образованием чистого сульфата бария, используемого для коммерческих пигментов, или других соединений, таких как нитрат бария . Они, в свою очередь, прокаливаются до оксида бария , который в конечном итоге дает чистый барий после восстановления алюминием . [60] Самым важным поставщиком бария является Китай , который производит более 50% мировых поставок. [64]
Бериллий используется в основном в военных целях, [65] но существуют и невоенные применения. В электронике бериллий используется как легирующая примесь p-типа в некоторых полупроводниках, [66] а оксид бериллия используется как высокопрочный электроизолятор и теплопроводник . [67] Бериллиевые сплавы используются для механических деталей, когда требуются жесткость, малый вес и размерная стабильность в широком диапазоне температур. [68] [69] Бериллий-9 используется в малогабаритных источниках нейтронов , которые используют реакцию 9 Be + 4 He (α) → 12 C + 1 n , реакцию, которую использовал Джеймс Чедвик , когда он открыл нейтрон . Его низкий атомный вес и низкое сечение поглощения нейтронов сделали бы бериллий подходящим в качестве замедлителя нейтронов , но его высокая цена и легкодоступные альтернативы, такие как вода, тяжелая вода и ядерный графит, ограничили его нишевыми приложениями. В эвтектике FLiBe , используемой в реакторах на расплавленных солях , роль бериллия как замедлителя скорее случайна, чем желаемое свойство, обусловливающее его использование.
Магний имеет множество применений. Он имеет преимущества по сравнению с другими конструкционными материалами, такими как алюминий , но его использование затруднено его воспламеняемостью. [70] Магний часто сплавляют с алюминием, цинком и марганцем для повышения его прочности и коррозионной стойкости. [71] Магний имеет много других промышленных применений, таких как его роль в производстве железа и стали , [ необходимо дополнительное объяснение ] и в процессе Кролла для производства титана . [72]
Кальций используется в качестве восстановителя при разделении других металлов, таких как уран, из руды. Он является основным компонентом многих сплавов, особенно алюминиевых и медных сплавов, а также используется для раскисления сплавов. Кальций играет роль в производстве сыра , растворов и цемента . [73]
Стронций и барий имеют меньше применений, чем более легкие щелочноземельные металлы. Карбонат стронция используется в производстве красных фейерверков . [74] Чистый стронций используется при изучении высвобождения нейротрансмиттеров в нейронах. [75] [76] Радиоактивный стронций-90 находит некоторое применение в РИТЭГах , [77] [78] которые используют его тепло распада . Барий используется в вакуумных трубках в качестве геттера для удаления газов. [60] Сульфат бария имеет множество применений в нефтяной промышленности, [4] [79] и других отраслях. [4] [60] [80]
Радий имеет много прежних применений, основанных на его радиоактивности, но его использование больше не распространено из-за неблагоприятных последствий для здоровья и длительного периода полураспада. Радий часто использовался в светящихся красках , [81] хотя это использование было прекращено после того, как он вызывал у рабочих заболевания. [82] Ядерное шарлатанство , которое утверждало, что радий полезен для здоровья, ранее привело к его добавлению в питьевую воду , зубную пасту и многие другие продукты. [70] Радий больше не используется, даже когда его радиоактивные свойства желательны, потому что его длительный период полураспада делает безопасную утилизацию сложной. Например, в брахитерапии вместо него обычно используются альтернативы с коротким периодом полураспада, такие как иридий-192 . [83] [84]
Реакция с галогенами
Безводный хлорид кальция — гигроскопичное вещество, которое используется в качестве осушителя. Под воздействием воздуха он поглощает водяной пар из воздуха, образуя раствор. Это свойство известно как расслаивание .
Реакция с кислородом
Реакция с серой
Реакция с углеродом
С углеродом они образуют ацетилиды напрямую. Бериллий образует карбид.
Реакция с азотом
Только Be и Mg образуют нитриды напрямую.
Реакция с водородом
Щелочноземельные металлы реагируют с водородом, образуя солевые гидриды, которые нестабильны в воде.
Реакция с водой
Ca, Sr и Ba легко реагируют с водой, образуя гидроксид и водород . Be и Mg пассивируются непроницаемым слоем оксида. Однако амальгамированный магний будет реагировать с водяным паром.
Реакция с кислотными оксидами
Щелочноземельные металлы восстанавливают неметалл из его оксида.
Реакция с кислотами
Реакция с основаниями
Be проявляет амфотерные свойства. Растворяется в концентрированном гидроксиде натрия .
Реакция с алкилгалогенидами
Магний реагирует с алкилгалогенидами посредством реакции внедрения, образуя реактивы Гриньяра .
Испытание пламенем
В таблице ниже [85] представлены цвета, наблюдаемые при воздействии солей щелочноземельных металлов на пламя горелки Бунзена . Be и Mg не придают цвет пламени из-за их малого размера. [86]
В растворе
Мг2 +
Динатрийфосфат является весьма селективным реагентом для ионов магния и в присутствии солей аммония и аммиака образует белый осадок фосфата аммония и магния.
Са 2+
Ca 2+ образует белый осадок с оксалатом аммония. Оксалат кальция нерастворим в воде, но растворим в минеральных кислотах.
Ср 2+
Ионы стронция осаждаются растворимыми сульфатными солями.
Все ионы щелочноземельных металлов образуют белый осадок с карбонатом аммония в присутствии хлорида аммония и аммиака.
Оксиды
Оксиды щелочноземельных металлов образуются в результате термического разложения соответствующих карбонатов .
В лаборатории их получают из гидроксидов:
или нитраты:
Оксиды проявляют основные свойства: они окрашивают фенолфталеин в красный цвет, а лакмус — в синий. Они реагируют с водой, образуя гидроксиды в экзотермической реакции.
Оксид кальция реагирует с углеродом, образуя ацетилид.
Гидроксиды
Они образуются из соответствующих оксидов при реакции с водой. Они проявляют основные свойства: окрашивают фенолфталеин в розовый цвет, а лакмус — в синий. Гидроксид бериллия является исключением, поскольку он проявляет амфотерные свойства.
Соли
Ca и Mg встречаются в природе во многих соединениях, таких как доломит , арагонит , магнезит (карбонатные породы). Ионы кальция и магния встречаются в жесткой воде . Жесткая вода представляет собой многогранную проблему. Большой интерес представляет удаление этих ионов, тем самым смягчая воду. Эту процедуру можно выполнить с использованием таких реагентов, как гидроксид кальция , карбонат натрия или фосфат натрия . Более распространенным методом является использование ионообменных алюмосиликатов или ионообменных смол , которые улавливают Ca 2+ и Mg 2+ и высвобождают Na + :
Магний и кальций вездесущи и необходимы для всех известных живых организмов. Они участвуют в более чем одной роли, например, насосы ионов магния или кальция играют роль в некоторых клеточных процессах, магний функционирует как активный центр в некоторых ферментах , а соли кальция играют структурную роль, особенно в костях.
Стронций играет важную роль в морской водной жизни, особенно в твердых кораллах, которые используют стронций для построения своих экзоскелетов . Он и барий имеют некоторые применения в медицине, например, « бариевая еда » в рентгенографии, в то время как соединения стронция используются в некоторых зубных пастах . Избыточные количества стронция-90 токсичны из-за его радиоактивности, а стронций-90 имитирует кальций (т. е. ведет себя как « искатель костей »), где он бионакапливается со значительным биологическим периодом полураспада . В то время как сами кости имеют более высокую устойчивость к радиации, чем другие ткани, быстро делящийся костный мозг не имеет и, таким образом, может быть значительно поврежден Sr-90. Влияние ионизирующего излучения на костный мозг также является причиной того, почему острый лучевой синдром может иметь симптомы, подобные анемии , и почему донорство эритроцитов может повысить выживаемость.
Однако бериллий и радий токсичны. Низкая растворимость бериллия в воде означает, что он редко доступен биологическим системам; он не играет известной роли в живых организмах и, когда они сталкиваются с ним, обычно оказывается высокотоксичным. [11] Радий малодоступен и высокорадиоактивен, что делает его токсичным для жизни.
Следующим щелочноземельным металлом после радия считается элемент 120 , хотя это может быть не так из-за релятивистских эффектов . [87] Синтез элемента 120 был впервые предпринят в марте 2007 года, когда группа в Лаборатории ядерных реакций имени Флерова в Дубне бомбардировала плутоний -244 ионами железа -58; однако, не было получено ни одного атома, что привело к пределу в 400 фб для сечения при изучаемой энергии. [88] В апреле 2007 года группа в GSI попыталась создать элемент 120, бомбардируя уран -238 никелем -64, хотя никаких атомов обнаружено не было, что привело к пределу в 1,6 фб для реакции. Синтез был снова предпринят при более высокой чувствительности, хотя никаких атомов обнаружено не было. Были испробованы и другие реакции, хотя все они потерпели неудачу. [89]
Химия элемента 120, как предсказывают, будет ближе к химии кальция или стронция [90], а не бария или радия . Это заметно контрастирует с периодическими тенденциями , которые предсказывают, что элемент 120 будет более реактивным, чем барий и радий. Эта пониженная реактивность обусловлена ожидаемыми энергиями валентных электронов элемента 120, увеличивающими энергию ионизации элемента 120 и уменьшающими металлические и ионные радиусы . [90]
Следующий щелочноземельный металл после элемента 120 пока не был точно предсказан. Хотя простая экстраполяция с использованием принципа Ауфбау предполагает, что элемент 170 является конгенером 120, релятивистские эффекты могут сделать такую экстраполяцию недействительной. Следующим элементом со свойствами, аналогичными свойствам щелочноземельных металлов, был предсказан элемент 166, хотя из-за перекрывающихся орбиталей и более низкой энергетической щели ниже подоболочки 9s, элемент 166 может быть помещен в группу 12 , ниже коперниция . [91] [92]
«Бериллий не реагирует с водой или паром даже при температуре красного каления». Это часто цитировалось в учебниках... Однако один исследователь... прислал мне фотографию, показывающую результат воздействия пара на бериллий при температуре 800°C. Он определенно реагирует. Я думаю, проблема в том, что бериллий и дорог, и несет в себе серьезные риски для здоровья... Утверждения учебников (или, в наши дни, веб-сайтов) о нем никогда не проверяются.
{{cite journal}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )