1. Cấu trúc tinh thể và Năng lượng mạng lưới
Khác với nhóm IA (đều là lập phương tâm khối), cấu trúc mạng tinh thể của nhóm IIA biến đổi không tuần hoàn, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy biến đổi không đều:
- Be, Mg: Lục phương (Hexagonal close-packed - hcp).
- Ca, Sr: Lập phương tâm diện (Face-centered cubic - fcc).
- Ba: Lập phương tâm khối (Body-centered cubic - bcc).
Điểm sâu sắc: Beryllium (Be) có bán kính nguyên tử rất nhỏ ($1.12 \mathring{A}$), mật độ điện tích dương cao, tạo ra liên kết kim loại cực bền, do đó nhiệt độ nóng chảy của Be cao vượt trội so với các nguyên tố còn lại.
2. Sự dị thường của Beryllium (Mối quan hệ chéo)
Be khác biệt hoàn toàn so với phần còn lại của nhóm (tương tự Li ở nhóm IA).
- Tính cộng hóa trị: Do bán kính nhỏ và mật độ điện tích lớn ($\frac{Z}{r}$ cao), ion $Be^{2+}$ có khả năng làm biến dạng đám mây electron của anion (sự phân cực ion). Do đó, các hợp chất khan như $BeCl_2$, $BeO$ mang tính cộng hóa trị đáng kể, không phải ion thuần túy.
- Mối quan hệ chéo với Nhôm (Al): Tính chất của Be giống Al hơn là Mg.
- Cả hai đều thụ động hóa trong $HNO_3$ và $H_2SO_4$ đặc, nguội.
- Hydroxide và Oxide đều lưỡng tính:
$Be_2C$ và $Al_4C_3$ đều thủy phân tạo khí Metan ($CH_4$).
$$Be(OH)_2 + 2OH^- \rightarrow [Be(OH)_4]^{2-}$$
3. Quy luật tan và Nhiệt động học (Sulfate vs Hydroxide)Đây là vấn đề cốt lõi thường gặp trong các bài toán khó về chuẩn độ hoặc tách chất.
- Hydroxide ($OH^-$): Độ tan tăng dần từ $Mg \rightarrow Ba$.
Giải thích: $OH^-$ là anion nhỏ. Khi đi từ trên xuống, năng lượng mạng lưới ($U$) giảm nhanh hơn năng lượng hydrat hóa ($\Delta H_{hyd}$).
- Sulfate ($SO_4^{2-}$): Độ tan giảm dần từ $Mg \rightarrow Ba$ ($BaSO_4$ kết tủa trắng bền).
- Giải thích: $SO_4^{2-}$ là anion lớn. Năng lượng mạng lưới ($U$) thay đổi ít, trong khi năng lượng hydrat hóa của cation ($\Delta H_{hyd}$) giảm mạnh khi bán kính cation tăng. Do đó $\Delta G_{sol}$ trở nên dương hơn.
4. Khả năng tạo phức
Kim loại nhóm IIA ít tạo phức hơn nhóm chuyển tiếp, nhưng vẫn có quy luật:
- Khả năng tạo phức giảm dần: $Be^{2+} > Mg^{2+} > Ca^{2+} > Sr^{2+} > Ba^{2+}$.
- Diệp lục (Chlorophyll): Là phức chất quan trọng nhất của $Mg^{2+}$ trong tự nhiên (phức porphyrin).
- EDTA: Dùng để chuẩn độ xác định độ cứng của nước (tạo phức bền với $Ca^{2+}, Mg^{2+}$).
5. Màu ngọn lửa (Flame Test)
Dùng để nhận biết nhanh dựa trên sự chuyển mức năng lượng của electron:
- Ca: Đỏ cam (Brick red).
- Sr: Đỏ rực (Crimson).
- Ba: Lục vàng (Apple green).
- Be, Mg: Không màu (Do năng lượng kích thích electron quá lớn, nằm ngoài vùng khả kiến).
