क्षारीय मृदा धातु (एल्कलाइन अर्थ मेटल)

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 प्रतिक्रियाशील धातुएं हैं।

संरचनात्मक रूप से, वे (हीलियम के साथ) प्राय: एक बाह्य एस-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 त्याग कर देती हैं।

सभी खोजी गई क्षारीय मृदा धातुएं प्रकृति में पाई जाती हैं, साधारणतयः रेडियम केवल यूरेनियम और थोरियम की अपक्षय श्रृंखला के माध्यम से प्राप्त होता है न कि एक प्राथमिक तत्व के रूप में। समूह के अगले संभावित सदस्य, तत्व 120 को संश्लेषित करने का प्रयास करने के लिए किये गये सभी प्रयोग असफल रहे हैं।

रासायनिक
अन्य समूहों की तरह, इस परिवार के सदस्य अपने इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में स्वरूप (पैटर्न) दिखाते हैं, विशेष रूप से सबसे बाहरी गोले, जिसके परिणामस्वरूप रासायनिक व्यवहार में प्रवृत्ति होती है:

अधिकांश रसायन विज्ञान, केवल समूह के पहले पांच सदस्यों के लिए ही देखा गया है। रेडियम का रसायन इसकी रेडियोधर्मिता के कारण अच्छी तरह से स्थापित नहीं है। इस प्रकार, इसके गुणों की प्रस्तुति यहाँ सीमित है।

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 धातुओं के सभी क्षारीय मृदा धातु हैलाइड्स बनाने के लिए हैलोजेन 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 हाइड्रॉक्साइड्स 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।

बेरिलियम एक अपवाद है: यह जल या भाप के साथ अभिक्रिया नहीं करता है और इसके हैलाइड्स सहसंयोजक होते हैं। यदि बेरिलियम ने +2 के आयनीकरण अवस्था के साथ यौगिक बनाता है, तो यह इलेक्ट्रॉन अभ्र (क्लाउड) का ध्रुवीकरण करेगा जो इसके पास बहुत दृढ़ता से हैं और व्यापक कक्षीय आच्छादन (ओवरलैप) का कारण बनेंगे, क्योंकि बेरिलियम में एक उच्च चार्ज घनत्व है। बेरिलियम सहित सभी यौगिकों में एक सहसंयोजक बंध होता है। यहां तक कि यौगिक बेरिलियम फ्लोराइड, जो कि सबसे आयनिक बेरिलियम यौगिक है, इसके पिघलने पर कम गलनांक और कम विद्युत चालकता होती है।

सभी क्षारीय मृदा धातुओं के संयोजकता कोश में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए एक भरे हुए इलेक्ट्रॉन कोश को प्राप्त करने के लिए ऊर्जावान रूप से अधिमानित स्थिति, दो इलेक्ट्रॉनों को खो देती है ताकि दोगुना आवेश सकारात्मक आयन बनाया जा सके।

यौगिक और अभिक्रियाएं
क्षारीय मृदा धातु, सभी हैलोजन के साथ अभिक्रिया करके आयनिक हैलाइड बनाते है, जैसे कि कैल्शियम क्लोराइड, साथ ही ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके स्ट्रोंटियम ऑक्साइड (SrO) जैसे ऑक्साइड बनाते हैं। कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, और बेरियम हाइड्रोजन गैस और उनके संबंधित हाइड्रॉक्साइड (मैग्नीशियम भी अभिक्रिया करता है, लेकिन बहुत धीमी गति से) का उत्पादन करने के लिए जलके साथ प्रतिक्रिया करता है , लेकिन बहुत अधिक धीरे -धीरे) का उत्पादन करने के लिए पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, और लिगैंड्स का आदान-प्रदान करने के लिए ट्रांसमिटेशन अभिक्रियाओं से भी गुजरता है।


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! धातु
 * + क्षारीय मृदा धातु फ्लोराइड घुलनशीलता से संबंधित स्थिरांक

! M2+ HE

! F− HE

! "MF2" इकाई HE ! MF2 जालक ऊर्जा

! घुलनशीलता


 * Be
 * 2,455
 * 458
 * 3,371
 * 3,526
 * soluble
 * Mg
 * 1,922
 * 458
 * 2,838
 * 2,978
 * 0.0012
 * Ca
 * 1,577
 * 458
 * 2,493
 * 2,651
 * 0.0002
 * Sr
 * 1,415
 * 458
 * 2,331
 * 2,513
 * 0.0008
 * Ba
 * 1,361
 * 458
 * 2,277
 * 2,373
 * 0.006
 * }
 * 458
 * 2,277
 * 2,373
 * 0.006
 * }

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

परमाणु स्थिरता
छह क्षारीय मृदा धातुओं में से, बेरिलियम, कैल्शियम, बेरियम, और रेडियम में कम से कम एक प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला रेडियोआइसोटोप मैग्नीशियम और स्ट्रोंटियम नहीं है। बेरिलियम-7, बेरिलियम-10, और कैल्शियम-41 ट्रेस रेडियोसोटोप्स हैं। कैल्शियम-48 और बेरियम-130 केवल डबल बीटा क्षय द्वारा क्षय करते हैं और बहुत लंबे अर्ध जीवन काल (ब्रह्मांड की उम्र से अधिक लंबा) होते हैं-इस प्रकार वे प्रारम्भिक रेडियोन्यूक्लाइड हैं और रेडियम के सभी समस्थानिक रेडियोधर्मी होते हैं। डबल बीटा क्षय से गुजरने वाला कैल्शियम-48 सबसे हल्का न्यूक्लाइड है। कैल्शियम और बेरियम कमजोर रेडियोधर्मी हैं, कैल्शियम में लगभग 0.1874% कैल्शियम-48 और बेरियम में लगभग 0.1062% बेरियम-130 होता है। रेडियम का सबसे लंबे समय तक रहने वाला समस्थानिक रेडियम-226 है, जिसकी अर्ध-आयु 1600 वर्ष है। यह और रेडियम -223, -224, और -228 प्रारम्भिक थोरियम और यूरेनियम की क्षय श्रृंखलाओं में स्वाभाविक रूप से होते हैं। बेरिलियम-8, इसकी अनुपस्थिति से उल्लेखनीय है क्योंकि जब भी यह बनता है तो यह दो अल्फा कणों में विघटित हो जाता है। तारों में ट्रिपल अल्फा प्रक्रिया केवल इतनी अधिक ऊर्जा पर हो सकती है कि बेरिलियम-8 के क्षय से पहले एक तीसरा अल्फा कण मिल सके। यही कारण है कि अधिकांश मुख्य अनुक्रम तारे हाइड्रोजन जलने में अरबों वर्ष व्यतीत करते हैं, लेकिन अपने लाल विशाल चरण के दौरान कभी भी या केवल संक्षेप में हीलियम जलने की शुरुआत नहीं करते हैं। स्ट्रोंटियम-90 यूरेनियम के विखंडन का एक सामान्य विखंडन उत्पाद है और यह मानव-परमाणु प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ सहज विखंडन के कारण यूरेनियम में एक छोटे दीर्घकालिक साम्य सांद्रता द्वारा पर्याप्त मात्रा में उत्पादन किया गया है। क्षारीय मृदा धातुओं के रेडियोसोटोप आमतौर पर "अस्थिलक्षी" होते हैं क्योंकि वे रासायनिक रूप से कैल्शियम के समान व्यवहार करते हैं और जब वे वहां जमा होते हैं तो अस्थि मज्जा (तेजी से विभाजित ऊतक) को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकते हैं। इस गुण को कुछ हड्डी के कैंसर के रेडियोथेरेपी में भी उपयोग किया जाता है क्योंकि रासायनिक गुण रेडियोन्यूक्लाइड को हड्डी में कैंसर के विकास को लक्षित करने की अनुमति देते हैं, जबकि शरीर के बाकी हिस्सों को छोड़ देते हैं।

आवर्त सारणी में अपने पड़ोसियों की तुलना में, क्षारीय मृदा धातुओं में अधिक स्थिर समस्थानिक होते हैं, क्योंकि उनके पास एक समान संख्या में प्रोटॉन होते हैं और किसी भी समदाब के लिएसम-सम न्यूक्लाइड आमतौर पर विषम नाभिक की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं।

व्युत्पत्ति
क्षारीय मृदा धातुओं का नाम उनके ऑक्साइड, क्षारीय मृदा के नाम पर रखा गया है, जिनके पुराने जमाने के नाम बेरिलिया, मैग्नेशिया, चूना, स्ट्रोंटिया और बैराइटा थे। जल के साथ मिश्रित करने पर ये ऑक्साइड क्षार (क्षारीय) होते हैं। "मृदा" प्रारंभिक रसायनज्ञों द्वारा अधातु पदार्थों के लिए लागू एकिया गया एक शब्द था। जो जल में अघुलनशील होते हैं और इन ऑक्साइड द्वारा साझा किए गए ताप-गुणों के प्रतिरोधी होते हैं। यह अनुभूति कि ये मृदा तत्व नहीं थे, बल्कि यौगिक थे। इसका श्रेय रसायनज्ञ एंटोनी लावोज़ियर को दिया जाता है। 1789 के अपने ट्रैटे एलेमेंटेयर डी चिमी (रसायन विज्ञान के तत्व) में उन्होंने उन्हें नमक बनाने वाले पृथ्वी तत्व कहा। बाद में, उन्होंने सुझाव दिया कि क्षारीय मृदा धातु ऑक्साइड हो सकती है, लेकिन यह स्वीकार किया कि यह केवल अनुमान था। 1808 में, लैवोज़ियर के विचार पर कार्य करते हुए, हम्फ्री डेवी अपने गलित मृदा तत्व के विद्युत् अपघटन द्वारा धातुओं के नमूने प्राप्त करने वाले पहले व्यक्ति बने, इस प्रकार लैवोज़ियर की परिकल्पना का समर्थन करते हुए और समूह को क्षारीय मृदा धातुओं का नाम दिया जाता है।

खोज
कैल्शियम यौगिक कैल्साइट और चूने को प्रागैतिहासिक काल से जाना और इस्तेमाल किया जाता रहा है। बेरिलियम यौगिकों बेरिल और पन्ना के लिए भी यही सच है। क्षारीय मृदा धातुओं के अन्य यौगिकों की खोज 15वीं शताब्दी की शुरुआत में हुई थी। मैग्नीशियम यौगिक मैग्नीशियम सल्फेट को पहली बार 1618 में इंग्लैंड के एप्सोम में एक किसान द्वारा खोजा गया था। 1790 में स्ट्रोंटियन के स्कॉटिश गांव में खनिजों में स्ट्रोंटियम कार्बोनेट की खोज की गई थी। अंतिम तत्व सबसे कम प्रचुर मात्रा में है रेडियोधर्मी रेडियम, जिसे 1898 में यूरेननाइट से निकाला गया था।

बेरिलियम को छोड़कर सभी तत्व पिघले हुए यौगिकों के विद्युत् अपघटन द्वारा अलग किए गए थे। मैग्नीशियम, कैल्शियम और स्ट्रोंटियम को पहली बार 1808 में हम्फ्री डेवी द्वारा निर्मित किया गया था, जबकि बेरिलियम को पोटेशियम के साथ बेरिलियम यौगिकों पर अभिक्रिया करके 1828 में फ्रेडरिक वोहलर और एंटोनी बुसी द्वारा स्वतंत्र रूप से अलग किया गया था। 1910 में, रेडियम को क्यूरी और आंद्रे-लुइस डेबिएर द्वारा एक शुद्ध धातु के रूप में अलग किया गया था।

बेरिलियम बेरिल, एक खनिज जिसमें बेरिलियम होता है, को मिस्र में टॉलेमिक साम्राज्य के समय से जाना जाता है। हालांकि मूल रूप से यह सोचा गया था कि बेरिल एक एल्यूमीनियम सिलिकेट था, बाद में बेरिल में एक अज्ञात तत्व पाया गया। जब 1797 में, लुई-निकोलस वाउक्वेलिन ने एक क्षार में बेरिल से एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को विघटित कर दिया। 1828 में, फ्रेडरिक वोहलर और एंटोनी बस्सी ने स्वतंत्र रूप से इस नए तत्व, बेरिलियम को उसी विधि से अलग किया, जिसमें धात्विक पोटेशियम के साथ बेरिलियम क्लोराइड की प्रतिक्रिया शामिल थी। यह प्रतिक्रिया बेरिलियम के बड़े पिंड उत्पादन करने में सक्षम नहीं थी। यह 1898 तक नहीं था, जब पॉल लेब्यू ने बेरिलियम फ्लोराइड और सोडियम फ्लोराइड के मिश्रण का विद्युत् अपघटन किया, कि बेरिलियम के बड़े शुद्ध नमूनों का उत्पादन किया गया था।

मैग्नीशियम

मैग्नीशियम को पहली बार 1808 में इंग्लैंड में हम्फ्री डेवी द्वारा मैग्नेशिया और मर्क्यूरिक ऑक्साइड के मिश्रण को विद्युत् अपघटन का उपयोग करके निर्मित किया गया था। एंटोनी बसी ने इसे 1831 में सुसंगत रूप में तैयार किया। डेवी का नाम के लिए पहला सुझाव मैग्नियम था, लेकिन अब मैग्नीशियम नाम का उपयोग किया जाता है।

कैल्शियम
7000 से 14,000 ईसा पूर्व से चूने का उपयोग निर्माण सामग्री के रूप में किया जा रहा है और चूने के लिए उपयोग किए जाने वाले भट्टे मेसोपोटामिया के खफाजा में 2,500 ईसा पूर्व के हैं। एक सामग्री के रूप में कैल्शियम को कम से कम पहली शताब्दी के बाद से जाना जाता है, क्योंकि प्राचीन रोमनों को चूने से तैयार करके कैल्शियम ऑक्साइड का उपयोग करने के लिए जाना जाता था। कैल्शियम सल्फेट को दसवीं शताब्दी के बाद से टूटी हुई हड्डियों को सेट करने में सक्षम होने के लिए जाना जाता है। यद्यपि, कैल्शियम को 1808 तक पृथक नहीं किया गया था, जब इंग्लैंड में हम्फ्री डेवी ने चूने और मर्क्यूरिक ऑक्साइड के मिश्रण पर विद्युत् अपघटन का उपयोग किया था, यह सुनने के बाद कि जोन्स जैकब बर्ज़ेलियस ने पारा में चूने के विद्युत् अपघटन से एक कैल्शियम अमलगम तैयार किया था।

स्ट्रोंटियम
1790 में, फिजिशियन एडेयर क्रॉफर्ड ने विशिष्ट गुणों के साथ अयस्कों की खोज की, जिन्हें 1793 में ग्लासगो विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर थॉमस चार्ल्स होप द्वारा स्ट्रोंटाइट्स नाम दिया गया था, जिन्होंने क्रॉफर्ड की खोज की पुष्टि की। स्ट्रोंटियम को अंततः 1808 में हम्फ्री डेवी द्वारा स्ट्रोंटियम क्लोराइड और मर्क्यूरिक ऑक्साइड के मिश्रण को विद्युत् अपघटन द्वारा अलग किया गया था। डेवी द्वारा 30 जून 1808 को रॉयल सोसाइटी के एक व्याख्यान में इस खोज की घोषणा की गई थी।

बेरियम बैरिट, बैरियम युक्त एक खनिज, को पहली बार 1774 में कार्ल शीले द्वारा एक नए तत्व के रूप में मान्यता दी गई थी, यद्यपि वह केवल बेरियम ऑक्साइड को अलग करने में सक्षम था। बेरियम ऑक्साइड को दो साल बाद जोहान गोटलिब गेन द्वारा फिर से अलग किया गया था। बाद में 18 वीं शताब्दी में, विलियम विथरिंग ने कंबरलैंड की प्रमुख खानों में एक भारी खनिज पर ध्यान दिया, जो अब बेरियम युक्त होने के लिए जाने जाते हैं। बेरियम को अंततः 1808 में अलग कर दिया गया था जब हम्फ्री डेवी ने पिघले हुए लवण के साथ िद्युत् अपघटनक ा इस्तेमाल किया था और डेवी ने बेराइटा के बाद तत्व बेरियम का नाम दिया था। बाद में, रॉबर्ट बन्सेन और ऑगस्टस मैथीसेन ने बेरियम क्लोराइड और अमोनियम क्लोराइड के मिश्रण का विद्युत् अपघटन करके शुद्ध बेरियम को अलग कर दिया।

रेडियम

21 दिसंबर 1898 को यूरेनाइट का अध्ययन करते हुए, मैरी और पियरे क्यूरी ने पाया कि यूरेनियम के क्षय होने के बाद भी, निर्मित सामग्री अभी भी रेडियोधर्मी थी। सामग्री कुछ हद तक बेरियम यौगिकों के समान व्यवहार करती थी, यद्यपि कुछ गुण, जैसे कि लौ परीक्षण और वर्णक्रमीय रेखाओं के रंग, बहुत भिन्न थे। उन्होंने 26 दिसंबर 1898 को फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज में एक नए तत्व की खोज की घोषणा की। रेडियम को 1899 में रेडियस शब्द से नामित किया गया था, जिसका अर्थ है रे, रेज़ के रूप में रेडियम उत्सर्जित शक्ति।

घटना
बेरिलियम पृथ्वी की पपड़ी (क्रस्ट) में दो से छह भाग प्रति मिलियन (ppm) की सांद्रता में होता है। जिनमें से अधिकांश मिट्टी में होता है, जहां इसमें छह ppm की सांद्रता होती है। बेरिलियम समुद्री जल में सबसे दुर्लभ तत्वों में से एक है, यहां तक कि स्कैंडियम जैसे तत्वों की तुलना में दुर्लभ है, जिसकी सांद्रता 0.2 भाग प्रति ट्रिलियन है। हालांकि, मीठे पानी में, बेरिलियम कुछ अधिक सामान्य है, जिसकी सांद्रता 0.1 भाग प्रति बिलियन है।

मैग्नीशियम और कैल्शियम पृथ्वी की पपड़ी (क्रस्ट) में बहुत सामान्य हैं, क्रमशः पाँचवें-आठवें-सबसे प्रचुर तत्व हैं। कोई भी क्षारीय मृदा धातु अपनी मौलिक अवस्था में नहीं पाई जाती है। सामान्य मैग्नीशियम युक्त खनिज कार्नेलाइट, मैग्नेसाइट और डोलोमाइट हैं। सामान्य कैल्शियम युक्त खनिज चाक, चूना पत्थर, जिप्सम और एनहाइड्राइट हैं।

स्ट्रोंटियम पृथ्वी की पपड़ी में पंद्रहवां सबसे बहुतायत तत्व है। प्रमुख खनिज सेलेस्टाइट और स्ट्रॉन्टियानाइट हैं। बेरियम थोड़ा कम सामान्य है, इसका अधिकांश हिस्सा खनिज बाराइट में है।

रेडियम, यूरेनियम का क्षय उत्पाद होने के कारण, सभी यूरेनियम-युक्त अयस्कों में पाया जाता है। इसके अपेक्षाकृत कम अर्ध जीवन काल के कारण, पृथ्वी के प्रारंभिक इतिहास से रेडियम क्षय हो गया है और वर्तमान के सभी नमूने यूरेनियम के बहुत धीमी क्षय गति से आए हैं।

उत्पादन
अधिकांश बेरिलियम को बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड से निकाला जाता है। एक उत्पादन विधि सिंटरिंग है। सोडियम फ्लोरोबेरीलेट, एल्यूमीनियम ऑक्साइड और सिलिकॉन डाइऑक्साइड के निर्माण के लिए उच्च तापमान पर बेरिल, सोडियम फ्लोरोसिलिकेट और सोडा को मिलाया जाता है। जल में सोडियम फ्लोरोबेरिलेट और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के एक घोल का उपयोग, तब वर्षा द्वारा बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए किया जाता है। वैकल्पिक रूप से, पिघल विधि में, पाउडर बेरिल को उच्च तापमान तक गर्म किया जाता है और जल के साथ ठंडा किया जाता है, फिर सल्फ्यूरिक अम्ल में थोड़ा गर्म किया जाता है। अंततः बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड उत्पन्न होता है। बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड किसी भी विधि से कुछ लंबी प्रक्रिया के माध्यम से बेरिलियम फ्लोराइड और बेरिलियम क्लोराइड का उत्पादन करता है। इन यौगिकों के विद्युत अपघटन (इलेक्ट्रोलिसिस) या हीटिंग से बेरिलियम उत्पन्न हो सकता है।

सामान्य तौर पर, स्ट्रोंटियम कार्बोनेट को दो तरीकों के माध्यम से खनिज सेलेस्टाइट से निकाला जाता है। प्रथम सोडियम कार्बोनेट के साथ सेलेस्टाइट को लीचिंग करके तथा द्वितीय कोयले को शामिल करने वाले अधिक जटिल तरीके से।

बेरियम का उत्पादन करने के लिए, बैराइट (अशुद्ध बेरियम सल्फेट) को कार्बोथर्मिक कमी (जैसे कोक के साथ) द्वारा बेरियम सल्फाइड में परिवर्तित किया जाता है। सल्फाइड जल में घुलनशील है और आसानी से शुद्ध बेरियम सल्फेट बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है, जिसका उपयोग व्यावसायिक रंजक (पिगमेंट) या अन्य यौगिकों जैसे कि बेरियम नाइट्रेट के लिए किया जाता है। बदले में इन्हें बेरियम ऑक्साइड में निस्तापित किया जाता है, जो अंततः एल्यूमीनियम के साथ अपचयन के बाद शुद्ध बेरियम का उत्पादन करता है। बेरियम का सबसे महत्वपूर्ण आपूर्तिकर्ता चीन है, जो विश्व आपूर्ति का 50% से अधिक उत्पादन करता है।

अनुप्रयोग
बेरिलियम मुख्य रूप से सैन्य अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है, लेकिन गैर-सैन्य उपयोग भी उपस्थित हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स में, बेरिलियम का उपयोग पी-टाइप सेमीकंडक्टर के रूप में किया जाता है। कुछ अर्धचालक में पी-टाइप डोपेंट और बेरिलियम ऑक्साइड का उपयोग उच्च शक्ति वाले विद्युत रोधी (इन्सुलेटर) और ऊष्मा चालक के रूप में किया जाता है। बेरिलियम मिश्र धातुओं का उपयोग यांत्रिक भागों के लिए किया जाता है जब एक विस्तृत तापमान सीमा पर कठोरता, हल्के वजन और आयामी स्थिरता की आवश्यकता होती है। बेरिलियम-9 का उपयोग छोटे पैमाने पर न्यूट्रॉन स्रोतों में किया जाता है जो अभिक्रिया 9Be + 4He (α) → 12C + 1n का उपयोग करते हैं, जेम्स चैडविक द्वारा उपयोग की जाने वाली अभिक्रिया, जब उन्होंने न्यूट्रॉन की खोज की। इसका कम परमाणु भार और कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन बेरिलियम को न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में उपयुक्त बना देगा, लेकिन इसकी उच्च कीमत और आसानी से उपलब्ध विकल्प जैसे कि पानी, भारी पानी और परमाणु ग्रेफाइट ने इसे विशिष्ट अनुप्रयोगों तक सीमित कर दिया है। पिघले हुए नमक रिएक्टरों में उपयोग किए जाने वाले फ्लिब यूटेक्टिक में, एक मॉडरेटर के रूप में बेरिलियम की भूमिका वांछित गुण की तुलना में अधिक आकस्मिक है जो इसके उपयोग के लिए अग्रणी है।

मैग्नीशियम के कई उपयोग हैं। यह एल्यूमीनियम जैसे अन्य संरचनात्मक सामग्रियों पर लाभ प्रदान करता है, लेकिन मैग्नीशियम का उपयोग इसकी ज्वलनशीलता से बाधित होता है। मैग्नीशियम को अक्सर एल्यूमीनियम, जस्ता और मैंगनीज के साथ मिश्रित किया जाता है ताकि इसे मज़बूत और जंग प्रतिरोधक बनाया जा सके। मैग्नीशियम के कई अन्य औद्योगिक अनुप्रयोग हैं, जैसे लोहे और स्टील के उत्पादन में इसकी भूमिका, और टाइटेनियम के उत्पादन के लिए क्रोल प्रक्रिया में।

कैल्शियम का उपयोग अन्य धातुओं जैसे यूरेनियम को अयस्क से अलग करने वाले घटक के रूप में किया जाता है। यह कई मिश्र धातुओं, विशेष रूप से एल्यूमीनियम और तांबे के मिश्र धातुओं का एक प्रमुख घटक है, और इसका उपयोग मिश्र धातुओं को डीओक्सिडाइज़ करने के लिए भी किया जाता है। पनीर, मोर्टार और सीमेंट बनाने में कैल्शियम की भूमिका है।

स्ट्रोंटियम और बेरियम में हल्के क्षारीय मृदा धातुओं की तुलना में कम अनुप्रयोग होते हैं। लाल आतिशबाजी के निर्माण में स्ट्रोंटियम कार्बोनेट का उपयोग किया जाता है। न्यूरॉन्स में न्यूरोट्रांसमीटर रिलीज के अध्ययन में शुद्ध स्ट्रोंटियम का उपयोग किया जाता है। रेडियोधर्मी स्ट्रोंटियम-90 RTGs में कुछ उपयोग पाता है,  जो इसकी क्षय ऊष्मा का उपयोग करता है। बेरियम का उपयोग वैक्यूम ट्यूबों में गैसों को हटाने के लिए विगैसक (गेटर) के रूप में किया जाता है। पेट्रोलियम उद्योग में बेरियम सल्फेट के कई उपयोग हैं और अन्य उद्योग भी कई उपयोग हैं।

रेडियम में रेडियोधर्मिता के आधार पर कई पूर्व अनुप्रयोग हैं, लेकिन इसका उपयोग अब प्रतिकूल स्वास्थ्य प्रभाव और लंबे अर्ध जीवन काल के कारण सामान्य नहीं है। रेडियम का उपयोग अक्सर चमकदार पेंट में किया जाता था, हालांकि इसका उपयोग श्रमिकों के बीमार होने के बाद बंद कर दिया गया था। परमाणु क्वैकरी, जोकि रेडियम के स्वास्थ्य लाभों के कथित रूप से पूर्व में पीने के पानी, टूथपेस्ट और कई अन्य उत्पादों के अलावा हुई। रेडियम का उपयोग अब तब भी किया जाता है जब इसके रेडियोधर्मी गुण वांछित होते हैं क्योंकि इसका लंबा अर्ध जीवन काल सुरक्षित निपटान को चुनौतीपूर्ण बनाता है। उदाहरण के लिए, ब्रैकीथेरेपी में, इसके स्थान पर सामान्यत: इरिडियम-192 जैसे अल्प-आयु विकल्प का उपयोग किया जाता है।

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

 अम्लीय ऑक्साइड के साथ अभिक्रिया

क्षारीय मृदा धातुएं अधातु को उसके ऑक्साइड से अपचयित करती हैं।
 * 2Mg + SiO2 → 2MgO + Si
 * 2Mg + CO2 → 2MgO + C (ठोस कार्बन डाइऑक्साइड में)

 एसिड के साथ अभिक्रिया
 * Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
 * Be + 2HCl → BeCl2 + H2

 क्षारों के साथ अभिक्रिया

Be उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करता है। यह सांद्र सोडियम हाइड्रॉक्साइड में घुल जाता है।
 * Be + NaOH + 2H2O → Na[Be(OH)3] + H2

ऐल्किल हैलाइड के साथ अभिक्रिया

मैग्नीशियम, ग्रिग्नर्ड अभिकर्मकों को उत्पन्न करने के लिए एक सम्मिलन अभिक्रिया के माध्यम से एल्काइल हैलाइड्स के साथ अभिक्रिया करता है।
 * RX + Mg → RMgX (निर्जल ईथर में)

क्षारीय मृदा के धनायनों की पहचान
 ज्वाला परीक्षण

नीचे दी गई तालिका में देखे गए रंगों को प्रस्तुत किया गया है, जब एक बुन्सेन बर्नर की लौ क्षारीय मृदा धातुओं के लवण के संपर्क में आती है। Be और Mg अपने छोटे आकार के कारण लौ को रंग नहीं देते हैं।

मिश्रण में

Mg2+

डाईसोडियम फॉस्फेट मैग्नीशियम आयनों के लिए एक बहुत ही विशिष्ट अभिकर्मक है और अमोनियम लवण और अमोनिया की उपस्थिति में, अमोनियम मैग्नीशियम फॉस्फेट का एक सफेद अवक्षेप बनाता है।
 * Mg2+ + NH3 + Na2HPO4 → (NH4)MgPO4 + 2Na+

Ca2+

Ca2+ अमोनियम ऑक्सालेट के साथ एक सफेद अवक्षेप बनाता है। कैल्शियम ऑक्सालेट पानी में अघुलनशील है, लेकिन खनिज अम्ल में घुलनशील है।
 * Ca2+ + (COO)2(NH4)2 → (COO)2Ca + NH4+

Sr2+

स्ट्रोंटियम आयन घुलनशील सल्फेट लवण के साथ अवक्षेपित होते हैं।
 * Sr2+ + Na2SO4 → SrSO4 + 2Na+

क्षारीय मृदा धातुओं के सभी आयन अमोनियम क्लोराइड और अमोनिया की उपस्थिति में अमोनियम कार्बोनेट के साथ सफेद अवक्षेप बनाते हैं।

क्षारीय मृदा धातुओं के यौगिक
 ऑक्साइड 

क्षारीय मृदा धातुओं के ऑक्साइड संबंधित कार्बोनेट के ऊष्मीय अपघटन से बनती हैं।
 * CaCO3 → CaO + CO2 (लगभग 900 डिग्री सेल्सियस पर)

प्रयोगशाला में, ये हाइड्रॉक्साइड से प्राप्त होते हैं:
 * Mg(OH)2 → MgO + H2O

या नाइट्रेट्स:
 * Ca(NO3)2 → CaO + 2NO2 + 1/2O2

ऑक्साइड मूल चरित्र प्रदर्शित करते हैं, ये फेनोल्फथेलिन को लाल और लिटमस को नीला कर देते हैं। ये जल के साथ अभिक्रिया करके ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया में हाइड्रॉक्साइड बनाते हैं।
 * CaO + H2O → Ca(OH)2 + Q

कैल्शियम ऑक्साइड कार्बन के साथ क्रिया करके एसिटाइलाइड बनाता है।
 * CaO + 3C → CaC2 + CO (2500 डिग्री सेल्सियस पर)
 * CaC2 + N2 → CACN2 + C
 * CaCN2 + H2SO4 → CaSo4 + H2N—CN
 * H2N—CN + H2O → (H2N)2CO (यूरिया)
 * CaCN2 + 2H2O → CaCO3 + NH3

 हाइड्रॉक्साइड्स 

वे पानी के साथ प्रतिक्रिया करने पर संबंधित ऑक्साइड से उत्पन्न होते हैं। वे मूल चरित्र का प्रदर्शन करते हैं, वे फिनोलफथेलिन को गुलाबी और लिटमस को नीला कर देते हैं। बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड एक अपवाद है क्योंकि यह उभयधर्मी चरित्र प्रदर्शित करता है।
 * Be(OH)2 + 2HCl → BeCl2 + H2O
 * Be(OH)2 + NaOH → Na[Be(OH)3]

 लवण 

कैल्शियम (Ca) और मैग्नीशियम (Mg) प्रकृति में कई यौगिकों जैसे डोलोमाइट, अर्गोनाइट, मैग्नेसाइट (कार्बोनेट चट्टानों) में पाए जाते हैं। कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन कठोर जल में पाए जाते हैं। कठोर जल एक बहुआयामी समस्या दर्शाता को है। इन आयनों को हटाने में बहुत लाभ है, जिससे जल मृदु हो जाता है। यह प्रक्रिया कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, सोडियम कार्बोनेट या सोडियम फॉस्फेट जैसे अभिकर्मकों का उपयोग करके की जा सकती है। आयन-एक्सचेंज एल्युमिनोसिलिकेट्स या आयन-एक्सचेंज रेजिन का उपयोग करने के लिए एक बहुत सामान्य विधि है जो Ca2+ और Mg2+ को ट्रैप करें और इसके स्थान पर Na+ को मुक्त करें:
 * Na2O·Al2O3·6SiO2 + Ca2+ → CaO·Al2O3·6SiO2 + 2Na+

जैविक भूमिका और सावधानियां
मैग्नीशियम और कैल्शियम सभी ज्ञात जीवित जीवों के लिए सर्वव्यापी और आवश्यक हैं। वे एक से अधिक भूमिकाओं में शामिल होते हैं, उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम या कैल्शियम आयन पंप कुछ कोशीय प्रक्रियाओं में भूमिका निभाते हैं। मैग्नीशियम कुछ एंजाइमों में सक्रिय केंद्र के रूप में कार्य करता है और कैल्शियम लवण एक संरचनात्मक भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से हड्डियों में।

स्ट्रोंटियम समुद्री जलीय जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। विशेष रूप से कठोर मूंगा, जो अपने बहिःआवरण के निर्माण के लिए स्ट्रोंटियम का उपयोग करते हैं। इसका और बेरियम का दवा में कुछ उपयोग होता हैं, उदाहरण के लिए रेडियोग्राफिक इमेजिंग में "बेरियम भोजन", जबकि कुछ टूथपेस्ट में स्ट्रोंटियम यौगिकों का उपयोग किया जाता है। स्ट्रोंटियम-90 की अत्यधिक मात्रा इसकी रेडियोधर्मिता और स्ट्रोंटियम-90 मिमिक कैल्शियम (अर्थात एक हड्डी साधक के रूप में व्यवहार करती है) के कारण विषाक्त होती है। जहां यह एक महत्वपूर्ण जैविक अर्ध जीवन काल के साथ जैव संचय करता है। जबकि हड्डियों में स्वयं अन्य ऊतकों की तुलना में अधिक विकिरण सहनशीलता होती है, तेजी से विभाजित अस्थि मज्जा यह नहीं करती है और इस प्रकार SR-90 द्वारा काफी नुकसान पहुंचाया जा सकता है। अस्थि मज्जा पर आयनकारी विकिरण का प्रभाव भी एक कारण है कि तीव्र विकिरण सिंड्रोम में एनीमिया जैसे लक्षण हो सकते हैं और लाल रक्त कोशिकाओं के दान से उत्तरजीविता बढ़ सकती है।

बेरिलियम और रेडियम, हालांकि, विषाक्त होते हैं। बेरिलियम की कम जलीय घुलनशीलता का अर्थ है कि यह जैविक प्रणालियों के लिए शायद ही कभी उपलब्ध हो। जीवित जीवों में इसकी कोई ज्ञात भूमिका नहीं है और जब उनका सामना करना पड़ता है तो आमतौर पर अत्यधिक जहरीला होता है। रेडियम की उपलब्धता कम है और यह अत्यधिक रेडियोधर्मी है, जो इसे जीवन के लिए विषाक्त बनाता है।

विस्तार
रेडियम के बाद अगली क्षारीय मृदा धातु को तत्व 120 माना जाता है। यद्यपि यह सापेक्षतावादी प्रभाव के कारण सच नहीं हो सकता है। तत्व 120 के संश्लेषण का प्रयास पहली बार मार्च 2007 में किया गया था, जब डबना (रूस का एक शहर) में परमाणु प्रतिक्रियाओं की फ्लेरोव प्रयोगशाला में एक टीम ने आयरन-58 आयनों के साथ प्लूटोनियम-244 पर बमबारी की। हालांकि, कोई भी परमाणुओं का उत्पादन नहीं किया गया, जिससे अध्ययन की गई ऊर्जा में क्रॉस-सेक्शन के लिए 400 fb की सीमा हो गई। अप्रैल 2007 में, जीएसआई की एक टीम ने निकेल-64 के साथ यूरेनियम-238 पर बमबारी करके तत्व 120 बनाने का प्रयास किया। हालांकि, प्रतिक्रिया के लिए 1.6 pb की सीमा तक किसी भी परमाणु का पता नहीं चला था। संश्लेषण को फिर से उच्च संवेदनशीलता पर प्रयास किया गया था, हालांकि किसी भी परमाणु का पता नहीं चला था। अन्य प्रतिक्रियाओं की कोशिश की गई है, हालांकि सभी को असफलता मिली है।

तत्व 120 के रसायन, बेरियम या रेडियम के स्थान पर कैल्शियम या स्ट्रोंटियम के समीप होने की भविष्यवाणी की जाती है। बेरियम या रेडियम के स्थान पर यह समय-समय पर प्रवृत्तियों के विपरीत है, जो तत्व 120 को बेरियम और रेडियम की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होने की भविष्यवाणी करेगा। यह कम अभिक्रियाशीलता तत्व 120 के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की अपेक्षित ऊर्जा के कारण है, तत्व 120 के आयनीकरण ऊर्जा को बढ़ाता है और धातु और आयनिक त्रिज्या को कम करता है।

तत्व 120 के बाद निश्चित रूप से अगली क्षारीय मृदा धातु की भविष्यवाणी नहीं की गई है। यद्यपि औफबाऊ सिद्धांत का उपयोग करते हुए एक साधारण विद्युत् अपघटन (एक्सट्रपलेशन) यह सुझाव देगा कि तत्व 170 120 का एक जन्मदाता है, सापेक्षतावादी प्रभाव इस तरह के विद्युत् अपघटन को अमान्य बना सकते हैं। क्षारीय मृदा धातुओं के समान गुणों वाले अगले तत्व को तत्व 166 होने की भविष्यवाणी की गई है, हालांकि अतिव्यापी कक्षकों और 9s उपकोश के नीचे कम ऊर्जा अंतराल के कारण, तत्व 166 को कॉपरनिकियम के नीचे समूह 12 में रखा जा सकता है।

यह भी देखें

 * क्षारीय मृदा ऑक्टाकार्बोनिल कॉम्प्लेक्स

अग्रिम पठन

 * Group 2 – Alkaline Earth Metals, Royal Chemistry Society.
 * Hogan, C. Michael. 2010. "Calcium". A. Jorgensen, C. Cleveland, eds. Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment.
 * Maguire, Michael E. "Alkaline Earth Metals". Chemistry: Foundations and Applications. Ed. J. J. Lagowski. Vol. 1. New York: Macmillan Reference USA, 2004. 33–34. 4 vols. Gale Virtual Reference Library. Thomson Gale.
 * Petrucci R.H., Harwood W.S., and Herring F.G., General Chemistry (8th edition, Prentice-Hall, 2002)
 * Silberberg, M.S., Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (3rd edition, McGraw-Hill, 2009)