تحتوي الأرض على ستة معادن قلوية ترابية رئيسية. هذا يعني أن درجة حموضتها أعلى من 7. جميع هذه المعادن الستة لها خصائص متشابهة، مثل اللمعان واللون الفضي على سطحها. كما أن درجات انصهارها وغليانها أعلى من المعادن القلوية. تمتلك المعادن القلوية الترابية إلكترونين تكافؤ، وتُكوّن كاتيونات +2، وسالبية كهربية منخفضة.
تابع قراءة هذه المدونة حتى النهاية لتتعرف أكثر على المعادن القلوية الترابية وأكاسيدها. كما ستتعرف على تطبيقات المعادن القلوية.
وفيما يلي قائمة المعادن القلوية الترابية:
١. البريليوم (Be): البريليوم أحد الفلزات القلوية الترابية الستة الموجودة في المجموعة الثانية من الجدول الدوري. وهو أول معدن في هذه المجموعة. يتميز بصلابته، وموصليته الحرارية، ومقاومته للتآكل، وعدم مغناطيسيته. لا يتفاعل البريليوم مع الماء. يصعب العثور على البريليوم النقي، ولكن يمكن العثور على مركباته في التربة والفحم والصخور المعدنية. درجة انصهار البريليوم ١٢٧٧ درجة مئوية، ودرجة غليانه ٢٧٧٠ درجة مئوية.
أكسيد البريليوم (BeO): يتكون أكسيد البريليوم من البريليوم والأكسيد بنسبة متساوية 1:1. لونه أبيض، ويُطلق غازًا سامًا عند تسخينه. قد يُسبب التعرض المباشر لأكسيد البريليوم لفترات طويلة داء البريليوم، الذي يؤثر على الرئتين، وقد يُسبب سرطان الرئة. تبلغ درجة انصهار أكسيد البريليوم 2507 درجة مئوية، ودرجة غليانه 3905 درجة مئوية.
المغنيسيوم (Mg): هو المثال الثاني على معادن القلوية الترابية. يتميز بخفة وزنه وصلابته ولونه الأبيض كالفضة. كما أنه مقاوم للتآكل، حيث تحميه طبقته العلوية من الهواء. تبلغ درجة انصهار وغليان المغنيسيوم 650 درجة مئوية و1090 درجة مئوية على التوالي. وتوجد أكبر موارد المغنيسيوم في المياه المالحة في البحيرات ومياه البحر.
أكسيد المغنيسيوم (MgO): يُعرف أكسيد المغنيسيوم أيضًا باسم المغنيسيا. يتكون عند تفاعل المغنيسيوم مع الهواء. يمكن عكس هذا التفاعل بتسخين جزيئاته. يوجد في الطبيعة على شكل معدن البيركلاز. كما يمكن تحضير أكسيد المغنيسيوم في المختبرات. عند مزجه بالماء، يُكوّن هيدروكسيد المغنيسيوم (Mg(OH)₂). درجة انصهار أكسيد المغنيسيوم هي 2852 درجة مئوية، ودرجة غليانه 3600 درجة مئوية.
الكالسيوم (Ca): يُعرف الكالسيوم بأنه ثالث أكثر المعادن وفرةً في القشرة الأرضية. يوجد في الجبس والحجر الجيري والفلوريت. يُشكّل الكالسيوم طبقةً داكنةً من أكسيد النيتريد على سطحه عند تعرضه للهواء. وهو معدنٌ مطيلٌ ورديءُ التوصيل للكهرباء. درجة انصهار الكالسيوم هي 839±2 درجة مئوية، ودرجة غليانه 1484 درجة مئوية.
أكسيد الكالسيوم (CaO): يُعرف أيضًا باسم الجير الحي. يُحضّر أكسيد الكالسيوم بتسخين الحجر الجيري أو أي مادة تحتوي على كربونات الكالسيوم في فرن الجير. تبلغ درجة انصهار أكسيد الكالسيوم 2613 درجة مئوية، ودرجة غليانه 2850 درجة مئوية. يذوب في الماء والجلسرين، ويتحمل درجات الحرارة العالية بسهولة. يتألق أكسيد الكالسيوم بشدة عند تسخينه إلى درجات حرارة أعلى من 2643 كلفن.
٤. السترونشيوم (Sr): يوجد السترونشيوم طبيعيًا كمركبات مع عناصر أخرى مثل السترونشيومايت. لا يوجد في الطبيعة بصورته النقية نظرًا لتفاعله السهل مع الماء والأكسجين. الطبقة العليا من السترونشيوم فضية اللون. السترونشيوم أكثر ليونة من الكالسيوم، وهو صلب في درجة حرارة الغرفة. درجة انصهاره ٧٧٧ درجة مئوية، ودرجة غليانه ١٣٧٧ درجة مئوية.
أكسيد السترونشيوم (SrO): يتكون عند تفاعل السترونشيوم مع الأكسجين. يتحول لون السترونشيوم إلى الأصفر عند تكوين الأكاسيد. تبلغ درجة انصهاره 2430 درجة مئوية ودرجة غليانه 3000 درجة مئوية. يذوب تمامًا في محلول هيدروكسيد البوتاسيوم، وقليل الذوبان في الكحول، وغير قابل للذوبان في الأثير والأسيتون. عند تفاعله مع الماء، يُشكل هيدروكسيد السترونشيوم Sr(OH)2، ويُطلق حرارة أثناء التفاعل.
٥. الباريوم (Ba): يُشبه الباريوم السترونشيوم، إذ لا يوجد في صورته النقية في الطبيعة. ويعود ذلك إلى سهولة تفاعله مع الأكسجين والماء. ولذلك، يُستخرج من معدن الباريت. وهو لين مقارنةً بالمعادن الأخرى، إذ يُشكل حوالي ٠.٠٥١TP٣T من قشرة الأرض. يتميز الباريوم بموصلية كهربائية عالية وتفاعل كيميائي عالي. تبلغ درجة انصهاره ٧٢٥ درجة مئوية، ودرجة غليانه ١٦٤٠ درجة مئوية.
أكسيد الباريوم (BaO): يُعرف أيضًا باسم باريا. يُحضّر بتسخين كربونات الباريوم عند درجات حرارة تتراوح بين 1000 و1450 درجة مئوية. يذوب في الإيثانول، ولا يذوب في الأسيتون والأمونيا السائلة. درجة انصهاره 1923 درجة مئوية، ودرجة غليانه 2000 درجة مئوية.
الراديوم (Ra): سادس معادن الأرض القلوية. درجة انصهاره 700 درجة مئوية، ودرجة غليانه 1737 درجة مئوية. يوجد الراديوم بكميات ضئيلة جدًا في الصخور والتربة. عندما يبدأ الراديوم بالتحلل، يُنتج غازًا مشعًا يُسمى الرادون. قد يُسبب التعرض المفرط له سرطان الرئة.
أكسيد الراديوم (RaO): يُمكن تحضير أكسيد الراديوم بتسخين معدن الراديوم في الهواء. يتميز بمظهر صلب، وكتلته المولية 242 غ/مول. يتفاعل أكسيد الراديوم مع الماء لتكوين هيدروكسيد الراديوم Ra(OH)2.
التطبيقات
هناك تطبيقات متنوعة للمعادن القلوية الترابية الرئيسية الستة. وهي مفيدة في صناعات محددة بفضل خصائصها الفريدة. من أهم هذه التطبيقات:
صناعة الطيران والفضاء: يتميز البريليوم بمقاومته للتآكل والتلف، كما يتميز بقوة وصلابة عالية، مما يجعله يُستخدم في مكونات صناعة الطيران والفضاء.
الصناعة النووية: يُستخدم أكسيد البيريليوم على نطاق واسع في الصناعة النووية نظرًا لارتفاع درجة انصهاره. ويُستخدم في دروع المركبات العسكرية، وفوهات الصواريخ، والوقود النووي، والمهدئات النووية.
عامل السبائك: يُسبَك المغنيسيوم مع معادن أخرى متنوعة لتعزيز خصائصه. هذا يجعله أقوى، ومقاومًا للتآكل، وخفيف الوزن.
الألعاب النارية: عند حرق المغنيسيوم، يُنتج ضوءًا أبيض ساطعًا. هذه الخاصية تجعله مثاليًا لتصنيع الألعاب النارية.
5 مواد البناء: تُستخدم مركبات الكالسيوم بشكل شائع في مواد البناء مثل الخرسانة والأسمنت والملاط.
٦ مكملات غذائية: يُعد الكالسيوم عنصرًا أساسيًا لتحسين صحة العظام لدى البشر والحيوانات. ومن أهم مكملات الكالسيوم: الكربونات والسترات.
التصوير بالأشعة السينية: كبريتات الباريوم، وهو مركب من الباريوم، تُستخدم على نطاق واسع في التصوير بالأشعة السينية. وهي غير قابلة للذوبان في الماء، وتُضفي تباينًا في صور الأشعة السينية.
٨. الألعاب النارية: يُنتج السترونشيوم لهبًا أحمر ساطعًا عند احتراقه. هذا يجعله مناسبًا لإنتاج الألعاب النارية والصواريخ.
9 الاستخدام التاريخي: حتى سبعينيات القرن العشرين، كان الراديوم يستخدم كأداة في صناعة الموانئ، ومفاتيح الطائرات، والساعات، والدهانات المضيئة ذاتيا للساعات.
السيارات: يُستخدم المغنيسيوم والبريليوم في إنتاج المحركات، بينما يُستخدم الكالسيوم في صناعة البطاريات. كما يُستخدم المغنيسيوم في تصنيع أجزاء هياكل السيارات.
١١. إزالة الكبريت: يُستخدم المغنيسيوم في إزالة الكبريت من الحديد والصلب، حيث يزيل شوائب الكبريت أثناء عملية التكرير.
الأسئلة الشائعة
1 كم عدد المعادن الموجودة في الجدول الدوري للعناصر؟
يبلغ إجمالي عدد العناصر في الجدول الدوري الحديث ١١٨ عنصرًا. منها ٨٩ فلزًا، و٢٢ لا فلزًا، و٧ أشباه فلزات.
2 كم عدد العناصر الأرضية النادرة؟
هناك 17 عنصرًا أرضيًا نادرًا في العالم.
3 ما هي العناصر التي تحتوي عليها المجموعة أ في الجدول الدوري للعناصر؟
تحتوي المجموعة 1A من الجدول الدوري على المعادن القلوية، وتحتوي المجموعة 2A على المعادن القلوية الترابية، وتحتوي المجموعة 7A على الهالوجينات، وتحتوي المجموعة 8A على الغازات النبيلة، وتحتوي المجموعات من 3 إلى 12 على العناصر الانتقالية.
4 ما هو الجانب الذي توجد فيه المعادن القلوية في الجدول الدوري؟
تتواجد المعادن القلوية على الجانب الأيسر من الجدول الدوري.
5 ما هي أسماء مجموعات الجدول الدوري؟
يضم الجدول الدوري 18 مجموعة، وهي: الفلزات القلوية، والفلزات القلوية الترابية، وعائلة السكانديوم، وعائلة التيتانيوم، وعائلة الفاناديوم، وعائلة الكروم، وعائلة المنغنيز، وعائلة الحديد، وعائلة الكوبالت، وعائلة النيكل، وعائلة النحاس، وعائلة الزنك، وعائلة البورون، وعائلة الكربون، وعائلة النيتروجين، وعائلة الأكسجين، وعائلة الفلور، وعائلة النيون.
6 أين توجد المعادن القلوية في الجدول الدوري؟
تتواجد المعادن القلوية الترابية الستة على الجانب الأيسر من عمود المجموعة 1 في الجدول الدوري.
7 هل تشكل المعادن القلوية الترابية كاتيونات أم أنيونات؟
تُشكّل الفلزات القلوية الترابية كاتيونات. عند تفاعلها مع عناصر أخرى، تفقد إلكترونين بدلًا من اكتسابهما، ما يجعلها كاتيونًا.
خاتمة
بعد قراءة هذه المدونة حتى نهايتها، لا بد أنك اكتسبت معرفة كافية بالمعادن القلوية الترابية وأكاسيدها وتطبيقاتها. لكل معدن خصائصه الفريدة التي تجعله مناسبًا لمختلف الاستخدامات الصناعية. تُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل صناعة الطيران، والصناعة النووية، ومواد البناء، وصناعة السيارات.