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알칼리 토금속

알칼리 토금속은 주기율표의 2족에 속하는 6개의 화학 원소이다. 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra)이 이에 해당한다. 알칼리 토금속 원소들은 매우 유사한 성질을 가지고 있다. 모두 표준 온도 압력에서 광택이 있는 은백색이며, 다소 반응성이 있는 금속이다.

구조적으로 이들은 (헬륨과 함께) 외곽의 s-궤도가 가득 차 있다는 공통점이 있다. 외곽 궤도의 두 개의 전자를 쉽게 잃어 전하 +2와 산화수 +2인 양이온을 형성한다. 헬륨 자체는 알칼리 토금속이 아닌 비활성 기체지만, 이론적으로는 강제로 결합시킬 경우 베릴륨과 일부 유사성이 있으며 때로는 2족에 속한다고 제안되기도 한다.

발견된 모든 알칼리 토금속은 자연에서 발생하지만, 라듐은 원시 원소가 아니며 우라늄과 토륨의 붕괴 사슬을 통해서만 발생한다. 이 족에 속할 다음 잠재적 후보인 120번 원소를 합성하려는 실험이 있었지만 모두 성공하지 못했다.

성질

화학적

다른 족과 마찬가지로 이 계열의 원소는 전자 배열, 특히 최외각 껍질에 패턴을 보여 화학적 행동의 경향을 나타낸다.

Z	원소	전자 수/껍질	전자 배치
4	베릴륨	2, 2	[He] 2s2
12	마그네슘	2, 8, 2	[Ne] 3s2
20	칼슘	2, 8, 8, 2	[Ar] 4s2
38	스트론튬	2, 8, 18, 8, 2	[Kr] 5s2
56	바륨	2, 8, 18, 18, 8, 2	[Xe] 6s2
88	라돈	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[Rn] 7s2

대부분의 화학적 성질은 족의 처음 다섯 원소에 대해서만 관찰되었다. 라듐의 화학적 성질은 방사능 때문에 잘 확립되어 있지 않으므로, 라듐의 성질에 대한 설명은 제한적이다.

알칼리 토금속은 모두 은색이고 부드러우며 밀도, 녹는점, 끓는점이 상대적으로 낮다. 화학적으로 모든 알칼리 토금속은 할로젠과 반응하여 알칼리 토금속 할로젠화물을 형성하며, 이 할로젠화물은 모두 이온 결정 화합물이다(공유 결합인 염화 베릴륨, 브로민화 베릴륨 및 아이오딘화 베릴륨은 제외). 베릴륨을 제외한 모든 알칼리 토금속은 또한 물과 반응하여 강알칼리성 수산화물을 형성하므로 매우 조심스럽게 다루어야 한다. 무거운 알칼리 토금속은 가벼운 알칼리 토금속보다 더 격렬하게 반응한다. 알칼리 토금속은 주기율표의 각 주기에서 두 번째로 낮은 1차 이온화 에너지를 가지며, 이는 유효 핵 전하가 다소 낮고, 전자를 두 개만 잃어도 완전한 외부 껍질 구성을 얻을 수 있기 때문입니다. 모든 알칼리성 금속의 두 번째 이온화 에너지도 다소 낮다.

베릴륨은 예외이다. 베릴륨은 물이나 증기와 반응하지 않으며 할로젠화물은 공유 결합이다. 베릴륨이 이온화 상태가 +2인 화합물을 형성한다면, 베릴륨은 높은 전하 밀도를 갖기 때문에 근처에 있는 전자 구름을 매우 강하게 분극화시키고 광범위한 궤도 중첩을 일으킬 것이다. 베릴륨을 포함하는 모든 화합물은 공유 결합을 가지고 있다. 가장 이온성 베릴륨 화합물인 아이오딘화 베릴륨 화합물조차도 녹을 때 녹는점이 낮고 전기 전도도가 낮다.

모든 알칼리 토금속은 원자가 껍질에 두 개의 전자를 가지고 있으므로, 채워진 전자 껍질을 달성하기 위해 에너지적으로 선호되는 상태는 두 개의 전자를 잃어 +2로 하전된 양이온을 형성하는 것이다.