¿Por qué el punto de fusión del magnesio es menor que el del calcio? ¿Cómo se relaciona con el empaque de átomos en una red metálica?

Excelente pregunta Trataré de responderlo. Usted ve que el calcio y el magnesio son dos elementos del grupo. Los elementos del Grupo 2 son todos metales con unión metálica, por lo que espera que sus puntos de fusión sean altos. En la unión metálica, los cationes metálicos en una red metálica se sienten atraídos por los electrones deslocalizados. Bajando el grupo, suceden las siguientes cosas:

  • el número de electrones deslocalizados sigue siendo el mismo …
  • la carga en cada catión metálico se mantiene igual en 2+, pero …
  • el radio iónico aumenta …
  • entonces la atracción entre los electrones deslocalizados y los cationes metálicos disminuye.

Por lo tanto, los excluiría para mostrar una disminución suave en el punto de fusión. Pero, este es el gráfico:

Ahora, está muy claro que el punto de fusión del magnesio es anormalmente bajo. Ahora la respuesta yace en sus estructuras cristalinas.

Aquí están sus estructuras de cristal:

  • Be – hcp a temperatura ambiente, bcc al derretir.
  • Mg – hcp a temperatura ambiente, hcp al fundir.
  • Ca – fcc a temperatura ambiente, bcc al derretir.
  • Sr -, fcc a temperatura ambiente, bcc al fundir.
  • Ba – bcc a temperatura ambiente y al fundir.

(hcp – empaque hexagonal cerrado, bcc – cúbico centrado en el cuerpo, fcc – cúbico centrado en la cara)

Ahora, está claro que la razón radica en la estructura cristalina, pero no estoy seguro de eso. Lo escribiré / editaré tan pronto como lo resuelva.

Buena pregunta, pero no creo que tenga una respuesta.

En el grupo 1, existe una clara tendencia a una caída en los puntos de fusión, sin embargo, en el grupo 2, el magnesio se destaca como una excepción con un punto de fusión inferior al esperado. Entonces esta es una pregunta interesante. Normalmente, los factores a considerar serían las distancias internucleares, la atracción de los núcleos a los electrones deslocalizados (banda de conductancia) y la estructura cristalina.

El magnesio y el calcio tienen diferentes estructuras cristalinas: el magnesio es un empaquetamiento hexagonal cercano (capas ABAB) y el calcio es cúbico centrado en la cara (capas ABCABC), pero esto no debería hacer mucha diferencia ya que ambos están empacados estrechamente. En términos de radios atómicos metálicos, el calcio es mayor que el magnesio como se esperaba, pero el calcio en realidad es menos denso (este patrón refleja el sodio y el potasio), por lo que esto no explica la diferencia. Esto me deja con la atracción entre los núcleos y los electrones de la banda de conductancia deslocalizada y supongo que debe ser más débil para el magnesio, pero no puedo explicar por qué. Los únicos datos adicionales que tengo, que pueden o no ser relevantes, es que el calcio tiene una conductividad más alta que el magnesio (31.3 en lugar de 22.4 millones de siemens por metro).

La tendencia de aumentar el punto de fusión y bajar la tabla periódica se debe a un aumento en la energía de la red. A medida que avanza un grupo en los metales alcalinotérreos, aumentan las fuerzas intermoleculares entre los átomos individuales. Esto se debe en parte al aumento de la protección nuclear que impide que los núcleos positivos se acerquen (el magnesio tiene una nube de electrones más pequeña, por lo que los núcleos se acercan más que el calcio).

La red metálica de calcio es más fuerte que la de magnesio, lo que significa que se necesita más energía para romper esa red y permitir que el metal entre en un estado líquido.

Primero, no uses este sitio web para hacer trampa en la escuela y segundo, hola.

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