Do metali drugiej grupy układu okresowego berylowców należą: beryl (Be), magnez (Mg), wapń (Ca), stront (Sr), bar (Ba) i promieniotwórczy rad (Ra). W stanie podstawowym wykazują kofigurację elektronów walencyjnych ns², przy czym n=2 dla Be, 3 dla Mg,.....itd. Z powodu mniejszych promieni od litowców, berylowce posadają nieco większą gęstość, twardość, mniejszą lotność i wyższe potencjały jonizacyjne (tablica 11.2).

Tablica 11.2

Właściwości fizyczne berylowców

Z	Symbol	Elektrony walencyjne	Gęstość (g/cm^3)	Tmp. topnienia (^oK)	Tmp. wrzenia ^(oK)	Promień jonu (^oA)	Energia jonizacji (J/kmol)*10^-6	Energia hydratacji (J/kmol)*10^-6	E^o M^2+/M (V)
4	Be	2s^2	1,84	1556	2750	0,30	1780	2380	-1,70
12	Mg	3s^2	1,74	929	1400	0,65	1470	1910	-2,34
20	Ca	4s^2	1,55	1123	1750	0,94	1140	1650	-2,87
38	Sr	5s^2	2,60	1043	1640	1,10	1050	1480	-2,89
56	Ba	6s^2	3,74	983	1950	1,29	960	1270	-2,90

Metale II grupy spotykane są w przyrodzie wyłącznie w związkach w których występują tylko w stopniu utlenienia +2, głównie jako dwudodatnie jony. Rozpuszczalność w wodzie maleje ze wzrostem masy atomowej. Ze wzrostem wielkości atomów maleje wartość potencjału jonizacyjnego oraz zwiększają się własności zasadowe.
Metale II grupy, podobnie jak litowce, otrzymuje się z ich związków, na drodze redukcji katodowej stopionych soli.
Do najpospolitszych pierwistków II grupy, najczęściej spotykanych w przyrodzie należą wapń i magnez, występujące w postaci następujących związków:

• wapieni CaCO₃

• magnezytów, których głównym składnikiem jest MgCO₃

• węglanu magnezowo-wapniowego

• tzw. dolomitu MgCO₃*CaCO₃

• siarczanu wapniowego CaSO₄

• fosforanu wapniowego Ca₃(PO₄)₂

• chlorku wapniowego CaCl₂ i MgCl₂.

Spalone w powietrzu lub w tlenie tworzą odpowiednie tlenki. Tlenki berylowców otrzymuje się również przez rozkład termiczny węglanów, azotanów, szczawianów lub wodorotlenków. Temperatura topnienia tlenków jest stosunkowo wysoka (MgO - 2800^oC).
Wapń, stront i bar reagują juz z zimną wodą, wydzielając z niej wodór

Ca + 2H₂O --> Ca(OH)₂ + H₂

Beryl i magnez reagują w podobny sposób z wodą wrzącą lub przegrzaną parą wodną.
Beryl różni się zasadniczo od pozostałych pierwiastków II grupy głównie dlatego, że atomy jego maja mniejsze rozmiary, a ponadto jest wśród nich najbardziej elektroujemny.
Stopiony chlorek berylu, w przeciwieństwie do stopionych chlorków pozostałych metali II grupy nie przewodzi prądu elektrycznego. Jest to dowodem, że w związku tym nie występuje wiązanie jonowe jak w pozostałych chlorkach, lecz wiązanie atomowe spolaryzowane.
Beryl wypiera wodę z wodnego roztworu mocnych zasad tworząc berylany

Ba + NaOH + H₂O --> NaHBeO₂ + H₂

Reakcja ta dowodzi, że tlenek berylu ma własności amfoteryczne.
Beryl jest to metal twardy i trudny w obróbce mechanicznej. Stosowany jest jako dodatek do stopów glinu, kobaltu, srebra, platyny, stali, niklu i miedzi. Podwyższa twardość i odporność na korozję oraz niewrażliwość na zmiany temperatury.
Stop beryl-nikiel jest bardziej wytrzymały niż najlepsza stal, a sprężyny praktycznie niezniszczalne (wytrzymują 20 miliardów zmian obciążeń).
Stop beryl-miedź (brąz berylowy) nie iskrzy w czasie pracy pod dużym obciążeniem (zastosowanie: fabryki materiałów wybuchowych, gazownie, kopalnie).
Tlenek berylu Be o temperaturze topnienia 2585^oC wchodzi w skład cermwtów (spieki metaloorganiczne) stosowane do budowy silników odrzutowych, które mogą pracować w temperaturze do 2000^oC. Pary berylu wywołują schorzenia płuc i serca.
Magnez Mg jest czystym składnikiem stopów glinu, cynku, manganu, tworzy bardzo lekkie stopy (elektron o ciężarze właściwym 1,85g/cm³.
Berylowce z wyjatkiem berylu, ogrzewane z węglem tworzą węgliki MC₂. Najbardziej znanym jest CaC₂ (karbid).

CaC₂ + 2H₂O --> Ca(OH)₂ + C₂H₂

Wapń jest metalem otrzymywanym przez elektrolizę stopionego chlorku wapnia CaCl₂. Jest barwy srebrzystobiałej i nieco twardszy od ołowiu. reaguje z wodą i pali się na powietrzu po podpaleniu. Powstaje wtedy mieszanina tlenku wapnia CaO i azotku wapnia Ca₃N₂.
Wapń reaguje z zimną wodą tworząc wodorotlenek wapnia Ca(OH)₂.
Wapń ma wiele praktycznych zastosowań, jako odtleniacz do żelaza, stali, miedzi i stopów miedzi i jako składnik stopów ołowiu (metali łożyskowych i powłok do kabli elektrycznych) i stopów glinu oraz jako środek redukujący do wytwarzania innych metali z ich tlenków.
Najważniejszym związkiem wapnia jest węglan wapnia CaCO₃. W przyrodzie występuje jako minerał kalcyt. Mikrokrystaliczną postacią wapnia jest marmur, a skałą złożoną głównie z CaCO₃ jest wapniak, czyli kamień wapienny. Znanymi minerałami zawierającymi wapń są poza tym gips CaSO₄*2H₂O i fosforyty Ca₃(PO₄)₂ fosforan wapnia.
Bardzo ważnym połączeniem dla życia organizmów żywych na ziemi jest chlorofil (patrz rysunek), zielony barwnik roślinny. Jest to związek kompleksowy magnezu z pierścieniami porfirynowymi.

Barwnik ten umożliwia syntezę węglowodanów z dwutlenku węgla i wody według sumerycznego równania

6CO₂ + 6H₂O --> C₆H₁₂O₆ + 6O₂

• W skład berylowców wchodzą:

• Wiadomości ogólne
  Żaden z pierwiastków 2 grupy nie występuje w przyrodzie w stanie wolnym, jedynie w związkach (spowodowane jest to ich dużą reaktywnością. Berylowce są srebrzystobiałymi metalami. Reaktywność berylowców, mimo, iż mniejsza niż litowców, jest znaczna i wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej. Beryl jest kruchy, ale reszta berylowców daje się kroić nożem, twardość maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej. Temperatury topnienia i wrzenia oraz gęstość są wyższe niż w przypadku litowców, ale mniejsze niż metali ciężkich. Wszystkie berylowce występują na +II stopniu utlenienia.

• Reakcje

• z tlenem: wszystkie berylowce utleniają się do tlenków MO, Bar tworzy nadtlenek BaO₂

• z wodą: M + 2H₂O -> M(OH)₂ +H₂

• z kwasami: M+HCl -> MCl₂+H₂

• Amfoteryczność berylu
  Beryl, jest jedynym pierwiastkiem bloku s wykazującym charakter amfoterycznym, pozostałe wykazują charakter zasadowy.

• Be + 2HCl -> BeCl₂ + H₂

• Be + 2NaOH + 2H₂O -> Na₂[Be(OH)₄] + H₂

• Na₂[Be(OH)₄]_(s) ^T> Na₂BeO_(s)+2H₂

• Twardość wody
  Obecność różnych soli, głównie wodorowęglanów, chlorków i siarczanów wapnia i magnezu wywołuje tzw. twardość wody, która utrudnia pienienie się mydła i innych środków piorących. Przy gotowaniu wody wodorowęglany przechodzą w znacznie trudniej rozpuszczalne węglany, które strącają się w postaci tzw. kamienia kotłowego:

Ca(HCO₃)₂ -> CaCO₃ + CO₂ + H₂O

Twardość wody wywołana obecnością wodorowęglanów zwana jest twardością przemijającą, którą poza gotowaniem wody, da się usunąć poprzez wprowadzienie roztworu zasadowego:

Ca(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ -> 2CaCO₃ + 2H₂O

gdy w wodzie znajduje się wodorowęglan magnezu, strąca się jeszcze wodorotlenek magnezu:

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ -> 2CaCO₃ + Mg(OH)₂ + 2H₂O

Trwała twardość wody (czyli taka, która spowodowana jest obecnością chlorków lub siarczanów), usuwana jest poprzez destylację lub demineralizację za pomocą jonitów (wymieniaczy jonowych). Jonity to substancje wielocząsteczkowe, o skomplikowanej budowie, które możan przedstawić schematycznie Kt-H (wodór połączony z zespołem atomów Kt) lub An-OH (grupa OH połączona z zespołem An). Jonity Kt-H to wymieniacze kationowe czyli katonity, a An-OH - wymieniacze anionowe, czyli anionity. Kationity mają zdolność do wymiany kationów z roztworu na jony H⁺:

2Kt-H + Ca²⁺ ->(Kt)₂Ca + 2H⁺

Nasycony jonami wapnia katonit, należy regenerować w celu "wyciągania" kolejnych kationów, poprzez przepuszczenie go przez roztwór kwasu:

(Kt)₂Ca + 2HCl_(aq) -> 2Kt-H + CaCl_2(aq)

Anionity służą do usuwania anionów:

2An-OH + SO₄^2- -> (An)₂SO₄ + 2OH^-

Regenerację anionitu przeprowadza się roztworem mocnej zasady:

(An)₂SO₄ + 2NaOH -> Na₂SO₄ + 2AN-OH

• Wapno palone i wapno gaszone
  Wapno palone - CaO, to higroskopijny, biały proszek. Jest powszechnie stosowany w budownictwie do produkcji zapraw wiążących. Zaprawę murarską stanowi woda, piasek (SiO₂) i wapno gaszone (Ca(OH)₂). Gaszenie wapna, czyli przeprowadzenie wapna palonego w gaszone przegieba w następujący sposób:

CaO + H₂O -> Ca(OH)₂

Zastyganie zaprawy murarskie powodowane jest odparowaniem wody, a wieloletni proces twardnięcia przebiega przy udziale atmosferycznego dwutlenku węgla:

Ca(OH)₂ + CO₂ -> CaCO₃ + H₂O

• Gips
  Gips to dwuhydrat siarczanu wapnia (CuSO₄ · 2H₂O), jest to biała, trudno rozpuszczalna, krystaliczna substancja. Produktem handlowym jest tzw. gips palony (półhydrat otrzymywany w temperatucze 100° C):

2(CuSO₄ · 2H₂O) -> (CaSO₄)₂ · H₂O + 3H₂O

Zaprawa gipsowa powstaje w wyniku zmieszania gipsu palonego z wodą, która dość szybko twardnieje, na skutek tworzenia się kryształu dwuhydratu (reakcja odwrotna do palenia gipsu)

• Zjawiska krasowe

CaCO₃ - bezbarwna krystaliczna substancja występująca jako kreda, marmur czy wapień, trudno rozpuszczalna w wodzie. Zjawiska krasowe, czyli rozpuszczanie się skał wapiennych i osadzanie się wapienia w innym miejscu spowodowane jest tym, że skały wapienne, składają się głównie z węglanu wapnia, który rozpuszcza się w wodzie zawierającej dwutlenek węgla:

CaCO₃ + H₂O + CO_2(aq) -> Ca(HCO₃)_2(aq)

Wodorowęglan wapnia rozpuszczony w wodzie przemieszcza się w inny rejon i przy obniżeniu ciśnienia, lub wzroście temperatury następuje proces odwrotny.

---