Do grupy berylowców zaliczamy pierwiastki drugiej grupy układu okresowego: beryl, magnez wapń, stront, bar, rad ( Rys. 1 ).

Tabela 1 zawiera najważniejsze dane dotyczące berylowców.

Występowanie i otrzymywanie

Beryl obecny w przyrodzie na ilości 0,0006 \( \% \), tworzy nieliczne i rzadkie minerały: glinokrzemiany np. \( Be_3Al_2[Si_6O_{18}] \) (beryl), zabarwiony śladową ilością chromu beryl to kamień szlachetny – szmaragd [1].

Magnez, którego ilość w skorupie ziemskiej określono na 2,1 \( \% \), występuje w wielu minerałach: najczęściej w krzemianach \( (Mg, Fe)_2SiO_4 \) (oliwin), \( Mg_6(OH)_8(Si_4O_{10}) \) (serpentyn), \( Mg_3(OH)_2 (Si_4O_{10}) \)(talk) oraz w węglanach, siarczanach i chlorkach: \( MgCO_3 \) (magnezyt), \( CaCO_3 \cdot MgCO_3 \) (dolomit), \( KCl \cdot MgSO_4 \cdot 3H_2O \) (kainit), \( KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O \) (karnalit), \( MgSO_4 \cdot H_2O \) (kizeryt), \( MgSO_4 \), a także w chlorofilu – zielonym barwniku roślin (mieszanina 3:1 chlorofilu a i b).

Wapń jest najbardziej rozpowszechnionym berylowcem (ok. 3,63 \( \% \)) ( Rys. 2 ), występuje w krzemianach i glinokrzemianach, w postaci węglanu \( CaCO_3 \) (kalcyt), jako wapień, marmur i kreda, bezwodnego siarczanu \( CaSO_4 \) (anhydryt) oraz w formie uwodnionej \( CaSO_4 \cdot 2H_2O \) (gips, odmiana drobnokrystaliczna – alabaster), we fluorkach \( CaF_2 \) (fluoryt), w fosforanach \( Ca_3(PO_4)_2 \) (fosforyt), \( Ca_3(PO_4)_2 \cdot 2Ca(Cl, F)_2 \) (apatyt). Hydroksyapatyt - \( 3Ca_3(PO_4)_2 \cdot Ca(OH)_2 \) jest głównym składnikiem kości i zębów.

Stront i bar występują w siarczanach \( SrSO_4 \) (celestyn), \( BaSO_4 \) (baryt) oraz węglanach \( SrCO_3 \) (stroncjanit), \( BaCO_3 \) (witeryt).
Rad został odkryty w 1898 roku przez Marię Skłodowską-Curie ( Rys. 3 ) podczas przeróbki blendy smolistej – rudy uranu. Za odkrycie radu (oraz polonu) Maria Skłodowska-Curie została uhonorowana nagrodą Nobla z chemii w 1911 roku [2].

Rysunek 3: Maria Skłodowska-Curie w roku 1920. Fot. Henri Manuel, licencja CC0, źródło: Wikimedia Commons.

Właściwości fizyczne

Beryl jest twardym, kruchym metalem w powietrzu pokrywającym się warstwą tlenku. Związki berylu są silnie trujące. Pozostałe berylowce to miękkie, lekkie metale o srebrzystym połysku.
Podobnie, jak litowce, niektóre berylowce zabarwiają płomień na charakterystyczny kolor, np. Mg spala się jaskrawym, białym płomieniem, wapń barwi płomień na kolor ceglasto-czerwony, stront na karminowo-czerwony, a bar na zielony ( Rys. 4 ). Zjawisko charakterystycznego zabarwienia płomienia można wykorzystywać do wykrywania tych pierwiastków w związkach.

Właściwości chemiczne

Berylowce są aktywne chemicznie.
Magnez spala się w powietrzu jaskrawo białym płomieniem:

Pozostałe reagują z tlenem z powietrza w temperaturze pokojowej:

Reagują z kwasami:

Ba reaguje z wodą równie gwałtownie, jak litowce:

Wapń i pozostałe berylowce reagują z wodą niezbyt szybko.

Informacja dodatkowa 1: Zastosowanie

Sole berylowców barwią płomień na charakterystyczne kolory, co zostało wykorzystane do otrzymywania kolorowych fajerwerków ( Rys. 5 ).

Rysunek 5: Kolory sztucznych ogni uzyskane, dzięki wykorzystaniu właściwości niektórych berylowców.

Beryl, ze względu na dobrą wytrzymałość mechaniczną i małą gęstość, stosowany przy konstrukcji pojazdów kosmicznych, znajduje również zastosowanie jako moderator w rektorach jądrowych oraz do budowy osłon na pręty paliwowe (silnie pochłania neutrony).

Magnez jest składnikiem lekkich stopów (np. Elektron – 90 \( \% \) Mg z dodatkiem Al, Zn, Mn, Cu i Si), dawniej stosowany był w lampach błyskowych.

Wapń, stront, bar w stanie wolnym nie mają większego zastosowania. Rad stosowany był w radioterapii.

Najważniejsze związki

\( BeO \) tlenek berylu – (temperatura topnienia \( 2800 K \)) wchodzi w skład cermetów (cermetale – spieki metaloceramiczne) stosowanych do budowy silników odrzutowych, gdyż nie zmieniając swych właściwości mogą pracować w temperaturze nawet do \( 2300K \).
\( MgO \) tlenek magnezu – stosowany do wyrobu cementów, lek na nadkwasotę, zmieszany ze stężonym roztworem chlorku magnezu - \( MgCl_2 \) stanowi cement Sorela.
\( CaO \) tlenek wapnia (wapno palone) – otrzymywany w procesie prażenia węglanu wapnia (kamienia wapiennego) w reakcji z wodą (gaszenie wapna) przechodzi w wodorotlenek wapnia \( Ca(OH)_2 \) (wapno gaszone) – składnik zapraw murarskich i cementów, służy także do zmiękczania wody kotłowej, jako mleko wapienne (zawiesina w wodzie) stosowany jako biała farba.

\( CaCO_3 \) węglan wapnia – krystaliczna substancja służy m.in. do wyrobu kredy do pisana i pasty do zębów, surowiec do otrzymywania wapna palonego.
\( Ca(HCO_3)_2 \) wodorowęglan wapnia – nadaje wodom mineralnym dobry smak, powoduje przemijającą twardość wody.
\( CaC_2 \)węglik wapnia (karbid) – reaguje z wodą dając etyn (acetylen):

środek redukujący w hutnictwie metali ciężkich, służy do produkcji acetylenu dla potrzeb spawalnictwa, dawniej jako źródło światła w przenośnych lampach karbidówkach oraz w latarniach morskich.
\( CaF_2 \) fluorek wapnia – topnik w metalurgii (produkcja aluminium), dodatek do emalii, surowiec do produkcji fluorowodoru:

\( CaSO_4 \cdot 2H_2O \) siarczan (VI) wapnia – gips stosowany w budownictwie i medycynie.
\( BaSO_4 \) siarczan (VI) baru – wypełniacz masy papierowej, kontrast do wypełniania żołądka i jelit w badaniach rentgenowskich.
Pozostałe związki baru są silnie trujące.