مفهوم المحاليل القاعدية
يشير مصطلح القلوية إلى أي مادة يكون الرقم الهيدروجيني لها أعلى من 7. هذه المواد تتفاعل مع الأحماض لتكوين أملاح. بعبارة أخرى، القلويات هي مواد تطلق أيونات الهيدروكسيد (OH-) عند إذابتها في الماء.
نظرة على المعادن القلوية
الفلزات القلوية هي عناصر المجموعة الأولى في الجدول الدوري، باستثناء الهيدروجين. هذه العناصر تشمل: الليثيوم (Li)، والصوديوم (Na)، والبوتاسيوم (K)، والروبيديوم (Rb)، والسيزيوم (Cs)، والفرانسيوم (Fr). تتميز هذه الفلزات بخصائص مشتركة:
- تتفاعل الفلزات القلوية مع الماء، حيث تحل ذرة الفلز محل ذرة الهيدروجين في جزيء الماء، مما يؤدي إلى تكوين غاز الهيدروجين وهيدروكسيد الفلز.
- تمتلك جميع عناصر المجموعة الأولى إلكترون واحد في غلافها الخارجي (s1)، مما يجعلها نشطة كيميائياً وتميل إلى فقد هذا الإلكترون لتكوين أيونات موجبة (+1).
- تتميز الفلزات القلوية ببريقها، وليونتها التي تسمح بتقطيعها بالسكين. غالباً ما تكون بيضاء اللون، باستثناء السيزيوم الذي يميل إلى الأصفر. عند تعريضها للهب، تعطي ألوانًا مميزة: الليثيوم (أحمر فاتح)، الصوديوم (أصفر ساطع)، البوتاسيوم (بنفسجي)، الروبيديوم (أحمر داكن)، والسيزيوم (أزرق فاتح).
- يعد الصوديوم سادس أكثر العناصر وفرة على الأرض (2.6%)، والبوتاسيوم سابعًا (2.4%). الليثيوم والروبيديوم أقل وفرة، والسيزيوم نادر جداً، أما الفرانسيوم فيوجد بكميات ضئيلة جداً في خامات اليورانيوم.
- بسبب نشاطها الكيميائي العالي، لا توجد الفلزات القلوية حرة في الطبيعة، بل تتحد مع عناصر أخرى لتكوين مركبات. توجد في معادن بسيطة مثل الهاليت (كلوريد الصوديوم) والسيلفيت (كلوريد البوتاسيوم) والكارناليت (كلوريد البوتاسيوم وكلوريد المغنيسيوم)، والتي تذوب في الماء مما يسهل استخلاص الفلزات منها. توجد أيضاً في معادن معقدة غير ذائبة، ولكنها أقل وفرة.
- تتفاعل الفلزات القلوية بسهولة مع الأكسجين وبخار الماء في الهواء، ومع الماء بقوة لإنتاج الهيدروجين ومحاليل كاوية قوية. كما تتفاعل مع اللافلزات الشائعة (الهالوجينات، الكبريت، الفسفور) والمركبات العضوية التي تحتوي على الهالوجين أو ذرة هيدروجين سهلة الاستبدال.
- عند تفاعلها مع اللافلزات، تميل الفلزات القلوية إلى تكوين أيونات موجبة (كاتيونات)، مما يؤدي إلى مركبات ذات درجات انصهار عالية، وتكون على شكل بلورات صلبة تترابط فيما بينها بروابط أيونية ناتجة عن قوى الجذب بين الشحنات الموجبة والسالبة.
معلومات عن مجموعة الفلزات الترابية القلوية
الفلزات القلوية الترابية هي عناصر المجموعة الثانية في الجدول الدوري، وتشمل: البيريليوم (Be)، والمغنيسيوم (Mg)، والكالسيوم (Ca)، والسترونتيوم (Sr)، والباريوم (Ba)، والراديوم (Ra). تتميز هذه الفلزات بالخصائص التالية:
- تشكل جميع الفلزات القلوية الترابية، باستثناء البيريليوم، هيدروكسيدات قلوية أكالة.
- تستخدم الفلزات القلوية الترابية ومركباتها في تطبيقات تجارية، خاصةً سبائك المغنيسيوم ومركبات الكالسيوم المتنوعة. الراديوم هو الاستثناء، فهو نادر وجميع نظائره مشعة.
- تعتبر الفلزات القلوية الترابية نشطة كيميائياً، ولكنها أقل نشاطاً من الفلزات القلوية. لا توجد حرة في الطبيعة بسبب نشاطها، بل توجد في مجموعة واسعة من المركبات والمعادن. الكالسيوم والمغنيسيوم وفيران، وهما من العناصر الستة الأكثر وفرة على الأرض، ولهما أدوار مهمة في العمليات البيولوجية والجيولوجية.
- تمتلك الفلزات القلوية الترابية إلكترونين في غلافها الخارجي (s2).
- تتميز الفلزات القلوية الترابية بانخفاض الألفة الإلكترونية والكهروسلبية.
- تمتلك الفلزات القلوية الترابية كثافة منخفضة نسبياً.
- تمتلك الفلزات القلوية الترابية نقاط انصهار ونقاط غليان منخفضة نسبياً مقارنةً بالفلزات الأخرى.
- تشكل عناصر هذه المجموعة بسهولة الكاتيونات ثنائية التكافؤ مثل Ca+2 و Mg+2.
- تكون الفلزات القلوية الترابية عادةً لينة، وقابلة للطرق والسحب، وقوية نسبياً.
- تتفاعل جميع الفلزات القلوية الترابية مع الهالوجينات لتكوين الهاليدات الأيونية، باستثناء كلوريد البريليوم الذي يشكل مركباً تساهمياً.
- تعتبر الفلزات القلوية الترابية موصلات جيدة للكهرباء.
- تتميز الفلزات القلوية الترابية النقية بلمعانها ولونها الأبيض الفضي، ولكنها تتفاعل بسرعة مع الهواء لتكوين طبقات أكسيد خارجية.
- يمكن استخدام اختبار اللهب لتحديد المركبات التي تحتوي على الفلزات القلوية الترابية. الكالسيوم يحترق بلهب أحمر برتقالي، والسترونتيوم بلهب قرمزي، والباريوم بلهب أخضر. تستخدم هذه الفلزات في صناعة الألعاب النارية.
- يستخدم الباريوم في التصوير الطبي للمرضى الذين يعانون من مشاكل في الجهاز الهضمي. يتم إعطاؤهم محلول من الباريوم ليشربوه، والذي يظهر في الأشعة السينية.
المصادر والمراجع
- “alkali”, www.en.oxforddictionaries.com. تم الاطلاع عليه في 25 ديسمبر 2018.
- “Definition of ‘alkali'”, www.collinsdictionary.com. تم الاطلاع عليه في 25 ديسمبر 2018.
- “Alkali Metals”, www.encyclopedia.com. تم الاطلاع عليه في 22 ديسمبر 2018.
- Frederick Tepper, James Dye, “Alkali metal”, www.britannica.com. تم الاطلاع عليه في 22 ديسمبر 2018.
- Timothy Hanusa, Courtenay Phillips, “Alkaline-earth metal”, www.britannica.com. تم الاطلاع عليه في 25 ديسمبر 2018.
- Anne Marie Helmenstine (2018-1-7), “Alkaline Earth Metals: Properties of Element Groups”, www.thoughtco.co. تم الاطلاع عليه في 25 ديسمبر 2018.
- Mary Lougee (2018-5-16), “Properities of Alkaline Earth Metals”, www,sciencing.com. تم الاطلاع عليه في 25 ديسمبر 2018.
