क्षारीय मृदा धातुएँ

क्षारीय मृदा धातुएँ, क्षारीय धातुओं से भिन्न हैं। आवर्त सारणी के द्वितीय समूह में क्षारीय मृदा धातुओं के छह रासायनिक तत्व बेरिलियम (Be), मैग्नीशियम (Mg), कैल्शियम (Ca), स्ट्रोंटियम (Sr), बेरियम (Ba), और रेडियम (Ra) हैं। तत्वों में बहुत से समान गुण होते हैं, वे सभी चमकदार, सिल्वर-व्हाइट, मानक तापमान और दाब पर कुछ अभिक्रियाशील धातुएं हैं।

संरचनात्मक रूप से, वे (हीलियम के साथ) प्राय: एक बाह्य s-कक्षीय हैं जो पूर्ण हैं। अर्थात्, इस कक्षा में दो इलेक्ट्रॉनों का पूरक पूर्ण होता है, जिसे क्षारीय मृदा धातुएं +2 आवेश और +2 ऑक्सीकरण की अवस्था के साथ धनायन बनाने के लिए सरलता से इलेक्ट्रॉन त्याग कर देती हैं।

विशेषताएँ

रासायनिक

अन्य समूहों की तरह, इस परिवार के सदस्यों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns² है, विशेष रूप से सबसे बाह्य कोश का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास, जिसके परिणामस्वरूप रासायनिक व्यवहार में प्रवृत्ति होती है:

Z	तत्व	इलेक्ट्रॉनों/कोश की संख्या	इलेक्ट्रॉन विन्यास
4	बेरीलियम	2, 2	[He] 2s2
12	मैग्नीशियम	2, 8, 2	[Ne] 3s2
20	कैल्शियम	2, 8, 8, 2	[Ar] 4s2
38	स्ट्रोंटियम	2, 8, 18, 8, 2	[Kr] 5s2
56	बेरियम	2, 8, 18, 18, 8, 2	[Xe] 6s2
88	रेडियम	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[Rn] 7s2

सभी क्षारीय मृदा धातुएँ चांदी के रंग की और मुलायम होती हैं तथा अपेक्षाकृत कम घनत्व, गलनांक और क्वथनांक वाले होते हैं। रासायनिक शब्दों में, क्षारीय मृदा धातु हैलाइड्स बनाने के लिए हैलोजन के साथ अभिक्रिया करते हैं, जिनमें से सभी आयनिक क्रिस्टलीय यौगिक हैं (बेरिलियम क्लोराइड को छोड़कर, जो सहसंयोजक है)। बेरिलियम को छोड़कर सभी क्षारीय मृदा धातुओं ने भी जल के साथ अभिक्रिया करते हुए दृढ़ता से क्षारीय हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए प्रतिक्रिया दी और इस प्रकार, इसे बहुत सावधानी से व्यवस्थित किया जाना चाहिए। भारी क्षारीय मृदा धातुएं हल्की धातुओं की तुलना में अधिक तीव्रता से अभिक्रिया करती हैं। क्षारीय मृदा धातुओं में आवर्त सारणी के अपने संबंधित अवधियों में दूसरा सबसे कम आयनीकरण ऊर्जा होती है। क्योंकि उनके पास कुछ कम प्रभावी परमाणु आवेशों और केवल दो इलेक्ट्रॉनों को खोकर एक पूर्ण बाहरी आवरण विन्यास प्राप्त करने की क्षमता होती है। सभी क्षारीय धातुओं की दूसरी आयनीकरण ऊर्जा भी कुछ हद तक कम है।

भौतिक गुण

नीचे दी गई तालिका क्षारीय मृदा धातुओं के प्रमुख भौतिक और परमाणु गुणों का सारांश है।

क्षारीय मृदा धातु	मानक परमाणु भार (u)	गलनांक (K)	गलनांक (°C)	क्वथनांक (K)	क्वथनांक (°C)	घनत्व (g/cm3)	विद्युतीय ऋणात्मकता (Pauling)	पहली आयनीकरण ऊर्जा (kJ·mol−1)	सहसंयोजक त्रिज्या (pm)	लौ परीक्षण रंग
बेरीलियम	9.012182(3)	1560	1287	2742	2469	1.85	1.57	899.5	105	सफेद
मैगनीशियम	24.3050(6)	923	650	1363	1090	1.738	1.31	737.7	150	चमकदार-सफेद
कैल्शियम	40.078(4)	1115	842	1757	1484	1.54	1.00	589.8	180	ईंट जैसा लाल
स्ट्रोंटियम	87.62(1)	1050	777	1655	1382	2.64	0.95	549.5	200	गहरा लाल
बेरियम	137.327(7)	1000	727	2170	1897	3.594	0.89	502.9	215	सेब जैसा हरा
रेडियम	[226]	973	700	2010	1737	5.5	0.9	509.3	221	सिंदूरी लाल

क्षारीय मृदा धातुओं की प्रतिनिधि अभिक्रियायें

हैलोजन के साथ अभिक्रिया

Ca + Cl₂ → Cacl₂

निर्जल कैल्शियम क्लोराइड एक आर्द्रताग्राही ( हाइग्रोस्कोपिक ) पदार्थ है जिसका उपयोग एक अवशोषक के रूप में किया जाता है। हवा के संपर्क में आने पर, यह हवा से जल वाष्प को सोख लेगा, जिससे एक विलयन बनेगा। इस गुणधर्म को प्रस्वेदन के रूप में जाना जाता है।

ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया

Ca + 1/2O₂ → CaO

Mg + 1/2O₂ → MgO

सल्फर के साथ अभिक्रिया

Ca + 1/8S₈ → CaS

कार्बन के साथ अभिक्रिया

कार्बन के साथ, वे सीधे एसिटाइलाइड बनाते हैं। बेरिलियम कार्बाइड बनाता है:

2Be + C → Be₂C

CaO + 3C → CaC₂ + CO (भट्ठी में 2500 डिग्री सेल्सियस पर)

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

Mg₂C₃ + 4H₂O → 2Mg(OH)₂ + C₃H₄

नाइट्रोजन के साथ अभिक्रिया

केवल Be और Mg ही सीधे नाइट्राइड बनाते हैं।

3Be + N₂ → Be₃N₂

3Mg + N₂ → Mg₃N₂

हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया

क्षारीय मृदा धातुएं हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके लवणीय हाइड्राइड उत्पन्न करती हैं जो जल में अस्थिर होते हैं।

Ca + H₂ → CaH₂

जल के साथ अभिक्रिया

Ca, Sr और Ba जल के साथ शीघ्रता से अभिक्रिया करके हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाते हैं। Be और Mg ऑक्साइड की एक प्रबल परत द्वारा निष्क्रिय होते हैं। हालांकि, समामेलित मैग्नीशियम जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करेगा।

Mg + H₂O → MgO + H₂

अभ्यास प्रश्न

• क्षारीय मृदा धातुओं से क्या समझते हैं ? इनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास बनाइये।
• क्षारीय मृदा धातुओं के भौतिक गुणों को विस्तार पूर्वक समझाइये।
• क्या होता है जब क्षारीय मृदा धातुएँ हैलोजन से अभिक्रिया करती हैं।
• क्या होता है जब क्षारीय मृदा धातुएँ जल से अभिक्रिया करती हैं।