Головна підгрупа ІІ групи періодичної системи елементів містить берілій Be, магній Mg і лужноземельні метали: кальцій Ca, стронцій Sr, барій Ba. Шостий елемент – радій Rа – є штучним радіоактивним елементом, одержаним під час ядерних реакцій. Берилій та магній не належать до лужноземельних металів, оскільки за своїми властивостями вони помітно відрізняються від лужноземельних металів: берилій за реакційною здатністю більше походить на алюміній, а магній окремими властивостями нагадує літій, а деякими іншими – цинк.
Електронна структура s-металів ІІ групи – ns2. Найбільш характерний ступінь окиснення дорівнює +2. Перший потенціал йонізації І1 вищий, ніж у s-металів ІА-підгрупи, що є наслідком зростання заряду ядра і зменшення атомних радіусів порівняно з лужними металами, а також підвищеної стійкості повністю заповненої електронами ns2-конфігурації на відміну від ns1.
Метали ІІА-підгрупи – це речовини, що мають більшу твердість і меншу активність, ніж лужні метали.
У межах ІІА-підгрупи хімічна активність металів зростає згори вниз, причому, за багатьма своїми показниками різко виділяється берилій.
Вони виявлять певну схильність до утворення ковалентних зв’язків, особливо Be, сполуки якого у розчинах і в твердому стані мають переважно ковалентні зв‘язки. У магнію теж спостерігається тенденція до утворення ковалентних зв’язків, а Са, Sr і Ba, навпаки, утворюють частіше йонні зв’язки. У розчинах ці метали знаходяться, в основному, у вигляді йонів Ме2+. Незважаючи на те, що електронегативності (ЕН) і потенціали (або енергії) йонізації у лужноземельних металів більші, ніж у лужних, їх стандартні електродні потенціали (табл. 3) мають близькі значення з металами ІА-підгрупи внаслідок великої енергії гідратації йонів Ме2+:
Ме·aq2+ +2 ??Me(тв).
Всі йони Ме2+ мають менші радіуси і поляризуються значно менше, ніж Ме+, тому їх солі майже не відхиляються від йонністі, яка зумовлюється поляризацією катіонів. Проте катіони магнію Mg2+ і особливо берилію Be2+ завдяки їх поляризувальній здатності помітно поляризують аніони, з якими контактують, – саме з цієї причини спостерігається тенденція до утворення ними ковалентних зв’язків.
Таблиця 3 – Властивості металів ІІА-підгрупи
Метал
4Be
12Mg
20Ca
38Sr
56Ba
88Ra
Атомна маса
9,01
24,31
40,08
37,62
137,34
[226]
Електронна конфігурація
[He]2s2
[Ne]3s2
[Ar]4s2
[Kr]5s2
[Xe]6s2
[Rn]7s2
Атомний радіус,нм
0,113
0,160
0,197
0,215
0,221
0,235
Радіус йона,нм
0,034
0,074
0,104
0,120
0,138
0,144
Енергія йонізації, еВ
9,32
7,65
6,11
5,69
5,21
5,28
Електро-негативність
1,5
1,2
1,0
1,0
0,9
0,9
Електродний потенціал,В
–1,85
–2,31
–2,57
–2,89
–2,90
–
В основі добування металів ІІА-підгрупи лежить реакція їх відновлення їз сполук за допомогою сильних відновників чи електричного струму. Берилій відновлюють із фторидів, а барій – із оксидів при високих температурах за схемами
BeF2 + Mg?Be + MgF2,
3BaO + 2Al?3Ba + Al2O3.
Інші метали – електролізом розплавів, наприклад:
CaCl2?Ca + Cl2
Катод: Ca2+ +2 ??Cao,
Анод: 2Cl– – 2 ? ?Cl2o.
Крім того, магній добувають металотермічним методом (при прокалюванні доломиту при 1300оС з феросиліцієм чи алюмосиліцієм, в якому відновником виступає Si)
2(CaO·MgO) + Si?Ca2SiO4 + 2Mg,
чи за тією ж схемою – вугільнотермічним методом (відновленням магнійвмістних сполук за допомогою вугілля С в електропечах при 2100оС).