Familiei elemente alcalino-pământoase includ calciu, stronțiu, bariu și radiu. D. I. Mendeleev a inclus magneziul în această familie. Elementele alcalino-pământoase sunt denumite pentru că hidroxizii lor, precum hidroxizii metalelor alcaline, sunt solubili în apă, adică sunt alcaline. „... Ele sunt numite pământești pentru că în natură se găsesc în stare de compuși care formează o masă insolubilă a pământului și ei înșiși, sub formă de oxizi RO, au un aspect pământesc”, a explicat Mendeleev în Fundamentals of Chemistry. .

Caracteristicile generale ale elementelor grupei IIa

Metalele din subgrupul principal din grupa II au o configurație electronică a nivelului de energie externă ns² și sunt elemente s.

Donează cu ușurință doi electroni de valență, iar în toți compușii au o stare de oxidare de +2

Agenți reducători puternici

Activitatea metalelor și capacitatea lor de reducere crește în seria: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

Metalele alcalino-pământoase includ doar calciu, stronțiu, bariu și radiu, mai rar magneziu

Beriliul este mai aproape de aluminiu în majoritatea proprietăților.

Proprietățile fizice ale substanțelor simple

metale alcalino-pământoase(comparativ cu metalele alcaline) au t°pl mai mare. și t ° fierbere., potențiale de ionizare, densități și duritate.

Proprietățile chimice ale metalelor alcalino-pământoase + Be

1. Reacția cu apa.

În condiții normale, suprafața Be și Mg este acoperită cu o peliculă de oxid inert, astfel încât acestea sunt rezistente la apă. În schimb, Ca, Sr și Ba se dizolvă în apă cu formarea de alcalii:

Mg + 2H2O - t° → Mg (OH)2 + H2

Ca + 2H2O → Ca (OH)2 + H2

2. Reacția cu oxigenul.

Toate metalele formează oxizi RO, peroxid de bariu - BaO 2:

2Mg + O2 → 2MgO

Ba + O 2 → BaO 2

3. Formează compuși binari cu alte nemetale:

Be + Cl 2 → BeCl 2 (halogenuri)

Ba + S → BaS (sulfuri)

3Mg + N 2 → Mg 3 N 2 (nitruri)

Ca + H 2 → CaH 2 (hidruri)

Ca + 2C → CaC 2 (carburi)

3Ba + 2P → Ba 3 P 2 (fosfuri)

Beriliul și magneziul reacționează relativ lent cu nemetale.

4. Toate metalele alcalino-pământoase se dizolvă în acizi:

Ca + 2HCI → CaCI2 + H2

Mg + H2S04 (dec.) → MgS04 + H2

5. Beriliul se dizolvă în soluții apoase de alcalii:

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2

6. Compușii volatili ai metalelor alcalino-pământoase dau flăcării o culoare caracteristică:

compuși de calciu - roșu cărămidă, stronțiu - roșu carmin și bariu - verde gălbui.

Beriliul, ca și litiul, este un element S. Al patrulea electron care apare în atomul Be este plasat în orbitalul 2s. Energia de ionizare a beriliului este mai mare decât cea a litiului datorită încărcăturii nucleare mai mari. În baze puternice, formează ionul de berilat BeO 2-2. Prin urmare, beriliul este un metal, dar compușii săi sunt amfoteri. Beriliul, deși este un metal, este mult mai puțin electropozitiv decât litiul.

Energia mare de ionizare a atomului de beriliu diferă semnificativ de alte elemente din subgrupa PA (magneziu și metale alcalino-pământoase). Chimia sa este în mare măsură similară cu cea a aluminiului (asemănarea diagonală). Astfel, acesta este un element cu prezența calităților amfotere în compușii săi, printre care predomină și acum cele de bază.

Configurația electronică a Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 are o caracteristică semnificativă în comparație cu sodiul: al doisprezecelea electron este plasat în orbital 2s, unde există deja 1e - .

Ionii de magneziu și calciu sunt elemente indispensabile activității vitale a oricărei celule. Raportul lor în organism trebuie să fie strict definit. Ionii de magneziu sunt implicați în activitatea enzimelor (de exemplu, carboxilază), calciu - în construcția scheletului și a metabolismului. Creșterea conținutului de calciu îmbunătățește absorbția alimentelor. Calciul excită și reglează activitatea inimii. Excesul său crește brusc activitatea inimii. Magneziul joacă o parte din rolul unui antagonist al calciului. Introducerea ionilor de Mg 2+ sub piele determină anestezie fără o perioadă de excitare, paralizie a mușchilor, nervilor și inimii. Intrând în rană sub formă de metal, provoacă procese purulente nevindecătoare pe termen lung. Oxidul de magneziu din plămâni provoacă așa-numita febră a turnătoriei. Contactul frecvent al suprafeței pielii cu compușii săi duce la dermatită. Cele mai utilizate săruri de calciu în medicină sunt sulfatul de CaSO4 și clorura de CaCL2. Primul este folosit pentru gips, iar al doilea este folosit pentru perfuzii intravenoase și ca remediu intern. Ajută la combaterea umflăturilor, inflamațiilor, alergiilor, ameliorează spasmele sistemului cardiovascular, îmbunătățește coagularea sângelui.

Toți compușii de bariu, cu excepția BaSO4, sunt otrăvitori. Cauza mengoencefalită cu afectarea cerebelului, afectarea mușchilor netezi ai inimii, paralizie și, în doze mari, modificări degenerative ale ficatului. În doze mici, compușii de bariu stimulează activitatea măduvei osoase.

Când compușii de stronțiu sunt introduși în stomac, apar tulburări, paralizie și vărsături; leziunile sunt similare ca semne cu leziunile din sărurile de bariu, dar sărurile de stronțiu sunt mai puțin toxice. O preocupare deosebită este apariția în organism a izotopului radioactiv de stronțiu 90 Sr. Este extrem de lent excretat din organism, iar timpul său lung de înjumătățire și, prin urmare, durata de acțiune pot provoca boala de radiații.

Radiul este periculos pentru organism cu radiațiile sale și cu un timp de înjumătățire uriaș (T 1/2 = 1617 ani). Inițial, după descoperirea și producerea sărurilor de radiu într-o formă mai mult sau mai puțin pură, a început să fie folosit destul de pe scară largă pentru fluoroscopie, tratamentul tumorilor și unele boală gravă. Acum, odată cu apariția altor materiale mai accesibile și mai ieftine, utilizarea radiului în medicină a încetat practic. În unele cazuri, este folosit pentru a produce radon și ca aditiv la îngrășămintele minerale.

Umplerea orbitalului 4s este completată în atomul de calciu. Împreună cu potasiul, formează o pereche de elemente s din perioada a patra. Hidroxidul de calciu este o bază destul de puternică. În calciu - cel mai puțin activ dintre toate metalele alcalino-pământoase - natura legăturii din compuși este ionică.

După caracteristicile sale, stronțiul ocupă o poziție intermediară între calciu și bariu.

Proprietățile bariului sunt cele mai apropiate de cele ale metalelor alcaline.

Beriliul și magneziul sunt utilizate pe scară largă în aliaje. Bronzurile de beriliu sunt aliaje elastice de cupru cu 0,5-3% beriliu; Aliajele de aviație (densitate 1,8) conțin 85-90% magneziu ("electron"). Beriliul diferă de alte metale din grupa IIA - nu reacționează cu hidrogenul și apa, dar se dizolvă în alcalii, deoarece formează hidroxid amfoter:

Fi + H 2 O + 2NaOH \u003d Na 2 + H 2.

Magneziul reacţionează activ cu azotul:

3 Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2.

Tabelul arată solubilitatea hidroxizilor elementelor din grupa II.

Problemă tehnică tradițională - duritatea apei asociată cu prezența ionilor de Mg 2+ și Ca 2+ în acesta. Din bicarbonați și sulfați de pe pereții cazanelor de încălzire și a conductelor cu apa fierbinte carbonați de magneziu și calciu și precipitat de sulfat de calciu. Ele interferează în special cu munca distilatorilor de laborator.

Elementele S dintr-un organism viu au un rol important functie biologica. Tabelul arată conținutul acestora.

Lichidul extracelular conține de 5 ori mai mulți ioni de sodiu decât în ​​interiorul celulelor. O soluție izotonică („fluid fiziologic”) conține 0,9% clorură de sodiu, este utilizată pentru injecții, spălarea rănilor și a ochilor etc. Soluțiile hipertonice (3-10% clorură de sodiu) sunt utilizate ca loțiuni în tratamentul rănilor purulente („ întindere » puroi). 98% din ionii de potasiu din organism se află în interiorul celulelor și doar 2% în lichidul extracelular. O persoană are nevoie de 2,5-5 g de potasiu pe zi. 100 g de caise uscate conțin până la 2 g potasiu. În 100 g de cartofi prăjiți - până la 0,5 g de potasiu. În enzimatic intracelular Reacții ATPși ADP participă sub formă de complexe de magneziu.

În fiecare zi o persoană are nevoie de 300-400 mg de magneziu. Intră în organism cu pâine (90 mg magneziu la 100 g pâine), cereale (până la 115 mg magneziu la 100 g fulgi de ovăz), nuci (până la 230 mg magneziu la 100 g nuci). Pe lângă construirea oaselor și a dinților pe bază de hidroxiapatită Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, cationii de calciu sunt implicați activ în coagularea sângelui, transmiterea impulsurilor nervoase și contracția musculară. Adulții trebuie să consume aproximativ 1 g de calciu pe zi. 100 g de brânzeturi tari conțin 750 mg de calciu; în 100 g lapte - 120 mg calciu; în 100 g de varză - până la 50 mg.

Proprietățile metalelor alcalino-pământoase

Proprietăți fizice

Metalele alcalino-pământoase (comparativ cu metalele alcaline) au t╟pl mai mare. și t╟bp., potențialele de ionizare, densitățile și duritatea.

Proprietăți chimice

1. Foarte reactiv.

2. Au o valență pozitivă de +2.

3. Reacționează cu apa la temperatura camerei (cu excepția Be) cu degajare de hidrogen.

4. Au o mare afinitate pentru oxigen (agenți reducători).

5. Formează hidruri asemănătoare sărurilor EH 2 cu hidrogenul.

6. Oxizii au formula generală EO. Tendința spre formarea peroxizilor este mai puțin pronunțată decât la metalele alcaline.

Fiind în natură

3BeO ∙ Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 beril

mg

Magnezit de MgC03

CaCO 3 ∙ MgCO 3 dolomit

KCl ∙ MgSO 4 ∙ 3H 2 O kainită

KCl ∙ MgCl 2 ∙ 6H 2 O carnalită

Calcit de CaCO 3 (calcar, marmură etc.)

Ca3(P04)2 apatit, fosforit

CaSO 4 ∙ 2H 2 O gips

anhidrit de CaS04

Spat fluor CaF 2 (fluorit)

SrSO 4 celestine

SrCO 3 strontianită

Baritul BaSO4

BaCO 3 witherit

Chitanță

Beriliul se obține prin reducerea fluorului:

BeF 2 + Mg = t = Be + MgF 2

Bariul este obținut prin oxid-reducere:

3BaO + 2Al=t=3Ba + Al2O3

Metalele rămase sunt obținute prin electroliza topiturii de clorură:

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2 ╜

catod: Ca 2+ + 2ē = Ca 0

anod: 2Cl - - 2ē = Cl 0 2

MgO + C = Mg + CO

Metalele din subgrupa principală a grupei II sunt agenți reducători puternici; în compuși, ei prezintă doar starea de oxidare +2. Activitatea metalelor şi capacitatea lor reducătoare creşte în seria: Be Mg Ca Sr Ba╝

1. Reacția cu apa.

În condiții normale, suprafața Be și Mg este acoperită cu o peliculă de oxid inert, astfel încât acestea sunt rezistente la apă. În schimb, Ca, Sr și Ba se dizolvă în apă pentru a forma hidroxizi, care sunt baze puternice:

Mg + 2H2O = t = Mg (OH)2 + H2

Ca + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 ╜

2. Reacția cu oxigenul.

Toate metalele formează oxizi RO, peroxid de bariu BaO2:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

Ba + O 2 \u003d BaO 2

3. Compușii binari se formează cu alte nemetale:

Be + Cl 2 = BeCl 2 (halogenuri)

Ba + S = BaS (sulfuri)

3Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2 (nitruri)

Ca + H 2 = CaH 2 (hidruri)

Ca + 2C = CaC 2 (carburi)

3Ba + 2P = Ba 3 P 2 (fosfuri)

Beriliul și magneziul reacționează relativ lent cu nemetale.

4. Toate metalele se dizolvă în acizi:

Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 ╜

Mg + H 2 SO 4 (razb.) \u003d MgSO 4 + H 2 ╜

Beriliul se dizolvă și în soluții apoase de alcalii:

Fi + 2NaOH + 2H 2 O \u003d Na 2 + H 2 ╜

5. Reacția calitativă la cationii metalelor alcalino-pământoase - colorarea flăcării în următoarele culori:

Ca 2+ - portocaliu închis

Sr 2+ - roșu închis

Ba 2+ - verde deschis

Cationul Ba 2+ este de obicei deschis printr-o reacție de schimb cu acidul sulfuric sau sărurile sale:

Sulfatul de bariu este un precipitat alb, insolubil în acizi minerali.

Oxizi de metale alcalino-pământoase

Chitanță

1) Oxidarea metalelor (cu excepția Ba, care formează un peroxid)

2) Descompunerea termică a nitraților sau carbonaților

CaCO 3 ═ t ═ CaO + CO 2 ╜

2Mg(NO 3) 2 ═ t ═ 2MgO + 4NO 2 ╜ + O 2 ╜

Proprietăți chimice

Oxizi bazici tipici. Reacționează cu apa (cu excepția BeO), oxizi acizi și acizi

MgO + H2O \u003d Mg (OH) 2

3CaO + P 2 O 5 \u003d Ca 3 (PO 4) 2

BeO + 2HNO 3 \u003d Fi (NO 3) 2 + H 2 O

BeO- oxid amfoter, solubil în alcalii:

BeO + 2NaOH + H2O \u003d Na2

Hidroxizi de metale alcalino-pământoase R(OH) 2

Chitanță

Reacții ale metalelor alcalino-pământoase sau ale oxizilor acestora cu apa: Ba + 2H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2

CaO (var nestins) + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 (var stins)

Proprietăți chimice

Hidroxizi R(OH) 2 - alb substanțe cristaline, sunt mai puțin solubili în apă decât hidroxizii de metale alcaline (solubilitatea hidroxizilor scade odată cu descreșterea numărului de serie; Be (OH) 2 este insolubil în apă, solubil în alcalii). Bazicitatea R(OH)2 crește odată cu creșterea numărului atomic:

Be(OH) 2 - hidroxid amfoter

Mg(OH) 2 - bază slabă

alti hidroxizi - baze puternice(alcali).

1) Reacții cu oxizi acizi:

Ca(OH) 2 + SO 2 = CaSO 3 ¯ + H 2 O

Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3¯ + H2O

2) Reacții cu acizi:

Mg(OH) 2 + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Mg + 2H 2 O

Ba(OH) 2 + 2HNO 3 = Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O

3) Reacții de schimb cu săruri:

Ba(OH)2 + K2SO4 = BaS04 ¯+ 2KOH

4) Reacția hidroxidului de beriliu cu alcalii:

Be(OH)2 + 2NaOH = Na2

Duritatea apei

Apa naturală care conține ioni de Ca 2+ și Mg 2+ se numește tare. Apa tare când este fiartă formează un solz, nu fierbe moale Produse alimentare; detergenții nu produc spumă.

Duritatea carbonatică (temporară) se datorează prezenței bicarbonaților de calciu și magneziu în apă, durității necarbonatice (permanente) - cloruri și sulfați.

Duritatea totală a apei este considerată ca suma dintre carbonat și non-carbonat.

Îndepărtarea durității apei se realizează prin precipitarea ionilor de Ca 2+ și Mg 2+ din soluție:

1) fierbere:

Ca(HCO 3) 2 ═ t ═ CaCO 3 ¯ + CO 2 + H 2 O

Mg(HCO 3) 2 = t = MgCO 3 ¯ + CO 2 + H 2 O

2) prin adăugarea de lapte de var:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 ¯ + 2H2O

3) adăugarea de sifon:

Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ¯+ 2NaHCO 3

CaSO 4 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ¯ + Na 2 SO 4

MgCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d MgCO 3 ¯ + 2NaCl

Toate cele patru metode sunt folosite pentru a elimina rigiditatea temporară și numai ultimele două sunt folosite pentru duritatea permanentă.

Descompunerea termică a nitraților.

E (NO3) 2 \u003d t \u003d EO + 2NO2 + 1 / 2O2

Caracteristicile chimiei beriliului.

Be(OH)2 + 2NaOH (g) = Na2

Al(OH)3 + 3NaOH (g) = Na3

Fi + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

Al + 3NaOH + 3H2O = Na3 + 3/2H2

Be, Al + HNO3 (Conc) = pasivare

Subgrupul principal al celui de-al doilea grup al sistemului periodic cuprinde elementele: beriliu, magneziu, calciu, stronțiu, bariu și radiu. Potrivit reprezentanților principali ai acestui subgrup - calciu, stronțiu și bariu - cunoscuți sub denumirea generală de metale alcalino-pământoase, întregul subgrup principal al celui de-al doilea grup este numit și subgrup. metale alcalino-pământoase.

Denumirea „alcalino-pământoasă” acestor metale (uneori li se adaugă magneziu) a fost primită deoarece oxizii lor, în proprietățile lor chimice, sunt intermediari, pe de o parte, între alcalii, adică oxizi sau hidroxizi ai metalelor alcaline și, pe de altă parte. mână, "pământuri", adică oxizi ai unor astfel de elemente, un reprezentant tipic al cărora este aluminiul - principalul componentă lut Datorită acestei poziții intermediare, oxizii de calciu, stronțiu și bariu au primit denumirea de „pământuri alcaline”.

Primul element al acestui subgrup, beriliul (dacă nu se ia în considerare valența sa), este mult mai apropiat în proprietățile sale de aluminiu decât de analogii superiori ai grupului superior căruia îi aparține. Al doilea element al acestui grup, magneziul, este, de asemenea, în unele privințe semnificativ diferit de metalele alcalino-pământoase în sensul restrâns al termenului. Unele reacții îl apropie de elementele subgrupului secundar al celui de-al doilea grup, în special de zinc; astfel, sulfații de magneziu și zinc, spre deosebire de sulfații de metale alcalino-pământoase, sunt ușor solubili, izomorfi între ei și formează săruri duble similare ca compoziție. Anterior, a fost indicată regula, conform căreia primul element dezvăluie proprietăți care sunt tranzitorii către următorul subgrup principal, al doilea - către un subgrup secundar al aceluiași grup; și de obicei doar al treilea element posedă proprietățile caracteristice grupului; această regulă este evidentă mai ales în grupul metalelor alcalino-pământoase.

Cel mai greu dintre elementele din a doua grupă - radiul - în ceea ce privește proprietățile sale chimice, corespunde, desigur, reprezentanților tipici ai metalelor alcalino-pământoase.Cu toate acestea, de obicei, nu este obișnuit să-l includă în grupul metalelor alcalino-pământoase în un sens mai restrâns. În legătură cu particularitățile distribuției sale în natură și, de asemenea, datorită proprietății sale cele mai caracteristice - radioactivitatea, este mai oportun să îi acordăm un loc special. Într-o discuție asupra proprietăților generale ale elementelor acestui subgrup, radiul nu va fi luat în considerare, deoarece proprietățile fizico-chimice corespunzătoare nu au fost încă suficient investigate.

Cu excepția radiului, toate elementele subgrupului alcalino-pământos sunt metale ușoare. Se numesc metale ușoare, a căror greutate specifică nu depășește 5. În ceea ce privește duritatea, metalele din subgrupul principal din grupa II sunt semnificativ superioare metalelor alcaline. Cel mai moale dintre acestea, bariul (ale cărui proprietăți sunt cele mai apropiate de metalele alcaline) are aproximativ duritatea plumbului. Punctele de topire ale acestui grup de metale sunt mult mai mari decât cele ale metalelor alcaline.

Comun tuturor elementelor subgrupului principal al grupului II este proprietatea lor de a prezenta o valență pozitivă 2 în compușii lor și numai în cazuri complet excepționale sunt pozitiv monovalente. Valența 2+ tipică acestora, precum și numerele de serie ale elementelor, fac de netăgăduit faptul că aceste metale aparțin subgrupului principal al celui de-al doilea grup. În plus, toate prezintă un caracter puternic electropozitiv, care este determinat de poziția lor pe partea stângă a seriei electrochimice de tensiuni, precum și de afinitatea lor puternică pentru elementele electronegative.

În conformitate cu valoarea potențialelor normale ale elementelor subgrupului principal al celui de-al doilea grup, toate metalele enumerate descompun apa; totuși, acțiunea beriliului și magneziului asupra apei se desfășoară foarte lent datorită solubilității scăzute a hidroxizilor rezultați din această reacție, de exemplu, pentru magneziu:

Mg + 2HOH \u003d Mg (OH) 2 + H 2

Formați pe suprafața metalului, hidroxizii de Be și Mg împiedică cursul ulterioar al reacției. Prin urmare, chiar și erorile mici de magneziu trebuie menținute la temperatura obișnuită în contact cu apa timp de câteva zile înainte de a se transforma complet în hidroxid de magneziu. Metalele alcalino-pământoase rămase reacţionează cu apa mult mai puternic, ceea ce se explică prin solubilitatea mai bună a hidroxizilor lor. Hidroxidul de bariu este cel mai ușor de dizolvat; potenţialul normal Ba are cea mai mică valoare în comparaţie cu alte elemente ale grupului, prin urmare reacţionează cu apa, precum şi cu alcoolul, foarte energic. Rezistența metalelor alcalino-pământoase la aer scade în direcția de la magneziu la bariu. În conformitate cu poziția lor în seria tensiunilor, aceste metale înlocuiesc toate metalele grele din soluțiile sărurilor lor.

Oxizii normali M II O se obțin întotdeauna ca produse de ardere a metalelor alcalino-pământoase.Peroxizii metalelor alcalino-pământoase sunt mult mai puțin stabili decât cei din seria metalelor alcaline.

Oxizii metalelor alcalino-pământoase se combină cu apa pentru a forma hidroxizi. în plus, energia acestei reacții crește foarte vizibil în direcția de la BeO la BaO. Solubilitatea hidroxizilor crește, de asemenea, foarte mult din hidroxid de beriliu și hidroxid de bariu; dar chiar şi solubilitatea acestuia din urmă la temperatură normală este foarte scăzută. În aceeași ordine, crește și natura de bază a acestor compuși - de la hidroxid de beriliu amfoter la bariu caustic puternic bazic.

Este interesant de remarcat afinitatea puternică a elementelor subgrupului principal al celui de-al doilea grup pentru azot. Înclinația de a forma compuși cu azot crește în aceste elemente odată cu creșterea greutății atomice (în ciuda faptului că căldura de formare a nitrurilor scad în această direcție); în metalele alcalino-pământoase propriu-zise, ​​tendința de a forma nitruri este atât de mare încât acestea din urmă se combină încet cu azotul chiar și la nitruri obișnuite.

metale alcalino-pământoase ca și metalele alcaline, se combină cu hidrogenul pentru a forma hidruri, de exemplu:

Ca + H 2 \u003d CaH 2.

Etnhidrurile au, de asemenea, un caracter asemănător sării și, prin urmare, ar trebui să presupunem că în ele, ca și în hidrurile de metale alcaline, hidrogenul este o componentă electronegativă.

Este mai dificil să se obțină MgH 2 direct din elemente, dar în general nu a fost posibil să se sintetizeze BeH 2 în acest mod. MgH 2 și BeH 2 sunt compuși solizi și nevolatili, precum hidrurile de metale alcalino-pământoase, dar spre deosebire de acestea din urmă, nu au un caracter pronunțat asemănător sării.

Toate elementele subgrupului principal al celui de-al doilea grup formează ioni incolori cu o sarcină pozitivă de 2: Be 2+, Mg 2+, Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, Ra 2+. Beriliul formează de asemenea anioni incolori [BeO2]2+ și [Be(OH)4]2+. Incolore și toate sărurile M II X 2 ale acestor elemente, dacă nu sunt derivați de anioni colorați.

Sărurile de radiu în sine sunt, de asemenea, incolore. Cu toate acestea, unele dintre ele, cum ar fi clorura și bromura de radiu, sunt colorate treptat de radiația radiului conținută în ele și, în final, capătă o culoare de la maro la negru. La recristalizare, acestea devin din nou albe.

Multe săruri ale metalelor alcalino-pământoase sunt puțin solubile în apă. O anumită regularitate se găsește adesea în modificarea solubilității acestor săruri: de exemplu, în sulfați, solubilitatea scade rapid odată cu creșterea greutății atomice a metalului alcalino-pământos. Solubilitatea cromitelor se modifică, de asemenea, aproximativ în același mod. Majoritatea sărurilor formate din metale alcalino-pământoase cu acizi slabi și cu acizi de rezistență medie sunt greu de dizolvat, precum fosfații, oxalații și carbonații; unele dintre ele, totuși, sunt ușor solubile; acestea din urmă includ sulfuri, cianuri, tiocianați și acetați. Datorită slăbirii caracterului de bază al hidroxizilor la trecerea de la Ba la Be, gradul de hidroliză a carbonaților acestora crește în aceeași succesiune. Stabilitatea lor termică se schimbă și ea în aceeași direcție: în timp ce carbonatul de bariu se descompune departe de a fi complet chiar și la o temperatură de căldură albă, carbonatul de calciu poate fi descompus complet în CaO și CO 2 chiar și cu o calcinare relativ slabă, iar carbonatul de magneziu se descompune și mai ușor.

Din punctul de vedere al teoriei lui Kossel, motivul divalenței elementelor grupului alcalino-pământos este faptul că în sistemul periodic toate sunt îndepărtate din gazele inerte corespunzătoare cu: 2 elemente, prin urmare fiecare dintre ele are 2. electroni mai mult decât gazul inert anterior. Datorită tendinței atomilor de a lua configurația gazelor inerte în elementele grupului alcalino-pământos, are loc o ușoară separare a doi electroni, dar nu mai mult, deoarece separarea ulterioară ar fi provocat deja distrugerea configurației gaze inerte.

Lecția va acoperi tema „Metale și proprietățile lor. Metale alcaline. metale alcalino-pământoase. Aluminiu". O sa inveti proprietăți generaleși modelele elementelor alcaline și alcalino-pământoase, studiază separat proprietățile chimice ale metalelor alcaline și alcalino-pământoase și ale compușilor acestora. Prin utilizarea ecuatii chimice se va avea în vedere conceptul de duritate a apei. Cunoașteți aluminiul, proprietățile și aliajele sale. Veți învăța ce sunt amestecurile regeneratoare de oxigen, ozonidele, peroxidul de bariu și producția de oxigen.

Subiect: Metale de bază și nemetale

Lecția: Metalele și proprietățile lor. Metale alcaline. metale alcalino-pământoase. Aluminiu

Subgrupul principal al grupului I Sistem periodic DI. Mendeleev sunt litiu Li, sodiu Na, potasiu K, rubidiu Rb, cesiu Cs și franciu Fr. Elementele acestui subgrup aparțin. Numele lor comun este metale alcaline.

Metalele alcalino-pământoase sunt în subgrupa principală a grupei II din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev. Acestea sunt magneziu Mg, calciu Ca, stronțiu Sr, bariu Ba și radiu Ra.

Metalele alcaline și alcalino-pământoase, ca metale tipice, prezintă proprietăți reducătoare pronunțate. Pentru elementele principalelor subgrupe, proprietățile metalice cresc odată cu creșterea razei. Proprietăți reducătoare deosebit de puternice se manifestă în metalele alcaline. Atât de puternic încât este practic imposibil să-și desfășoare reacțiile cu soluții apoase diluate, deoarece prima reacție va fi interacțiunea lor cu apa. Situația este similară pentru metalele alcalino-pământoase. Ele interacționează și cu apa, dar mult mai puțin intens decât metalele alcaline.

Configurații electronice stratul de valență al metalelor alcaline - ns 1 , unde n este numărul stratului electronic. Ele sunt denumite elemente s. Pentru metale alcalino-pământoase - ns 2 (elemente-s). Aluminiul are electroni de valență …3 s 2 3r 1(element p). Aceste elemente formează compuși cu tipul de ioni conexiuni. La formarea compușilor pentru ei, starea de oxidare corespunde numărului de grup.

Detectarea ionilor metalici în săruri

Ionii metalici sunt ușor de identificat prin schimbarea culorii flăcării. Orez. unu.

Săruri de litiu - culoare roșu carmin. Săruri de sodiu - galbene. Săruri de potasiu - violet prin sticlă de cobalt. Rubidiu - roșu, cesiu - violet-albastru.

Orez. unu

Săruri ale metalelor alcalino-pământoase: calciu - roșu cărămidă, stronțiu - roșu carmin și bariu - verde gălbui. Sărurile de aluminiu nu schimbă culoarea flăcării. Sărurile metalelor alcaline și alcalino-pământoase sunt folosite pentru a crea artificii. Și puteți determina cu ușurință, după culoare, care săruri metalice au fost folosite.

Proprietățile metalului

Metale alcaline sunt substanțe alb-argintii cu un luciu metalic caracteristic. Se pătesc rapid în aer din cauza oxidării. Acestea sunt metale moi, Na, K, Rb, Cs sunt similare ca moliciune cu ceara. Se taie usor cu un cutit. Sunt usoare. Litiul este cel mai ușor metal cu o densitate de 0,5 g/cm3.

Proprietăți chimice Metale alcaline

1. Interacțiunea cu nemetale

Datorită ridicat proprietăți reducătoare metalele alcaline reacţionează violent cu halogenii pentru a forma halogenura corespunzătoare. Când sunt încălzite, reacţionează cu sulful, fosforul şi hidrogenul formând sulfuri, hidruri şi fosfuri.

2Na + Cl2 → 2NaCl

Litiul este singurul metal care reacționează cu azotul deja la temperatura camerei.

6Li + N 2 = 2Li 3 N, nitrura de litiu rezultată suferă hidroliză ireversibilă.

Li3N + 3H2O → 3LiOH + NH3

2. Interacțiunea cu oxigenul

Oxidul de litiu se formează imediat cu litiu.

4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O, iar când oxigenul reacționează cu sodiul, se formează peroxid de sodiu.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2. Când toate celelalte metale sunt arse, se formează superoxizi.

K + O 2 \u003d KO 2

3. Interacțiunea cu apa

Prin reacția cu apa, se poate vedea clar cum activitatea acestor metale din grup se schimbă de sus în jos. Litiul și sodiul interacționează calm cu apa, potasiul - cu o fulgerare și cesiul - deja cu o explozie.

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

4.

8K + 10HNO 3 (conc) → 8KNO 3 + N 2 O +5 H 2 O

8Na + 5H 2 SO 4 (conc) → 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Obținerea metalelor alcaline

Datorită activității ridicate a metalelor, acestea pot fi obținute prin electroliza sărurilor, cel mai adesea clorurilor.

Compușii metalelor alcaline sunt utilizați pe scară largă în diverse industrii. Vezi tabelul. unu.

COMPUȘI DE METAL ALCALI COMUNI
	sodă caustică (sodă caustică)
	Sare
	salitrul chilian
Na2S04∙10H2O	Sarea lui Glauber
Na2CO3∙10H2O	Sifon de cristal
	potasiu caustic
	Clorura de potasiu (sylvin)
	salitrul indian

Numele lor se datorează faptului că hidroxizii acestor metale sunt alcaline, iar oxizii se numeau odinioară „pământ”. De exemplu, oxidul de bariu BaO este pământ de bariu. Beriliul și magneziul nu sunt cel mai adesea clasificate ca metale alcalino-pământoase. Nu vom lua în considerare nici radiul, deoarece este radioactiv.

Proprietățile chimice ale metalelor alcalino-pământoase.

1. Interacțiunea cunemetale

Ca + Cl2 → 2CaCl2

Ca + H2CaH2

3Сa + 2P Сa 3 P 2-

2. Interacțiunea cu oxigenul

2Сa + O 2 → 2CaO

3. Interacțiunea cu apa

Sr + 2H 2 O → Sr(OH) 2 + H 2 , dar interacțiunea este mai calmă decât cu metalele alcaline.

4. Interacțiune cu acizi - agenți oxidanți puternici

4Sr + 5HNO 3 (conc) → 4Sr (NO 3) 2 + N 2 O +4H 2 O

4Ca + 10H 2 SO 4 (conc) → 4CaSO 4 + H 2 S + 5H 2 O

Obținerea metalelor alcalino-pământoase

Calciul și stronțiul metalic se obțin prin electroliza sărurilor topite, cel mai adesea cloruri.

CaCl2Ca + CI2

Bariul de înaltă puritate poate fi obținut prin proces aluminotermic din oxidul de bariu

3BaO + 2Al 3Ba + Al 2O 3

COMPUȘI COMUNI AI METALELOR ALCALINE PAMȚOARE

Cei mai cunoscuți compuși ai metalelor alcalino-pământoase sunt: ​​CaO - var nestins. Ca(OH)2 - var stins, sau apa de var. La trecere dioxid de carbon turbiditatea apare prin apa de var, deoarece se formează carbonat de calciu insolubil CaCO 3. Dar trebuie să ne amintim că, odată cu transmiterea ulterioară a dioxidului de carbon, se formează un bicarbonat deja solubil și precipitatul dispare.

Orez. 2

СaO + H2O → Ca (OH) 2

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 ↓+ H2O

CaCO3 ↓+ H2O + CO2 → Ca(HCO3)2

gips - acesta este CaSO 4 ∙ 2H 2 O, alabastru - CaSO 4 ∙ 0,5H 2 O. Gipsul și alabastrul sunt folosite în construcții, medicină și pentru fabricarea produselor decorative. Orez. 2.

Carbonat de calciu CaCO 3 formează multe minerale diferite. Orez. 3.

Orez. 3

fosfat de calciu Ca 3 (PO 4) 2 - fosforit, făina de fosfor este folosită ca îngrășământ mineral.

anhidru pur clorura de calciu CaCl 2 este o substanță higroscopică, prin urmare este utilizat pe scară largă în laboratoare ca agent de uscare.

carbură de calciu- CaC2. Se poate obține astfel:

CaO + 2C → CaC 2 + CO. Una dintre utilizările sale este producerea de acetilenă.

CaC2 + 2H2O → Ca (OH)2 + C2H2

Sulfat de bariu BaSO 4 - barit. Orez. 4. Folosit ca referință pentru alb în unele studii.

Orez. patru

Duritatea apei

Apa naturală conține săruri de calciu și magneziu. Dacă sunt conținute în concentrații vizibile, atunci săpunul nu face spumă în astfel de apă din cauza formării de stearat insolubili. Când fierbe, se formează calamă.

Rigiditate temporară datorită prezenței bicarbonaților de calciu și magneziu Ca(HCO3)2 și Mg(HCO3)2. Această duritate a apei poate fi eliminată prin fierbere.

Ca (HCO 3 ) 2 CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Duritatea permanentă a apei datorită prezenței cationilor Ca 2+ ., Mg 2+ și anioni H 2 PO 4 -, Cl - , NO 3 - și altele. Duritatea constantă a apei este eliminată numai datorită reacțiilor de schimb ionic, în urma cărora magneziu și ionii de calciu vor fi transferați în precipitat.

Teme pentru acasă

1. Nr. 3, 4, 5-a (p. 173) Gabrielyan O.S. Chimie. Clasa a 11a. Un nivel de bază al. Ed. a II-a, ster. - M.: Butarda, 2007. - 220 p.

2. Care este reacția mediului soluție de apă sulfura de potasiu? Sprijiniți-vă răspunsul cu ecuația reacției de hidroliză.

3. Determinați fracția de masă a sodiului în apa de mare, care conține 1,5% clorură de sodiu.

Cele mai active dintre grupa metalelor sunt metalele alcaline și alcalino-pământoase. Acestea sunt metale ușoare moi care reacționează cu substanțe simple și complexe.

descriere generala

Metalele active ocupă primul și al doilea grup tabelul periodic Mendeleev. Lista plina metale alcaline și alcalino-pământoase:

• litiu (Li);
• sodiu (Na);
• potasiu (K);
• rubidiu (Rb);
• cesiu (Cs);
• franciu (Fr);
• beriliu (Be);
• magneziu (Mg);
• calciu (Ca);
• stronțiu (Sr);
• bariu (Ba);
• radiu (Ra).

Orez. 1. Metalele alcaline și alcalino-pământoase din tabelul periodic.

Configuraţia electronică a metalelor alcaline - ns 1 , metale alcalino pământoase - ns 2 .

În consecință, valența constantă a metalelor alcaline este I, alcalino-pământos - II. Datorită numărului mic de electroni de valență din nivelul energetic exterior metale active prezintă proprietăți puternice de agent reducător prin donarea de electroni exteriori în reacții. Cu cât sunt mai multe niveluri de energie, cu atât este mai mică legătura dintre electronii exteriori și nucleul atomic. Prin urmare, proprietățile metalice cresc în grupuri de sus în jos.

Datorită activității, metalele din grupele I și II se găsesc în natură doar în compoziție stânci. Metalele pure sunt izolate prin electroliză, calcinare, reacții de substituție.

Proprietăți fizice

Metalele alcaline au o culoare alb-argintie cu un luciu metalic. Cesiul este un metal galben argintiu. Acestea sunt cele mai active și mai moi metale. Sodiu, potasiu, rubidiu, cesiu sunt tăiate cu un cuțit. Moliciunea este ca ceara.

Orez. 2. Tăierea sodiului cu un cuțit.

Metalele alcalino-pământoase sunt de culoare gri. În comparație cu metalele alcaline, acestea sunt substanțe mai dure, mai dense. Doar stronțiul poate fi tăiat cu un cuțit. Cel mai dens metal este radiul (5,5 g/cm3).

Cele mai ușoare metale sunt litiul, sodiul și potasiul. Ele plutesc la suprafața apei.

Proprietăți chimice

Metalele alcaline și alcalino-pământoase reacționează cu substanțe simple și compuși complecși, formând săruri, oxizi, alcaline. Principalele proprietăți ale metalelor active sunt descrise în tabel.

Interacţiune	Metale alcaline	metale alcalino-pământoase
Cu oxigen	Autoaprindere în aer. Formează superoxizi (RO 2 ), cu excepția litiului și a sodiului. Litiul formează un oxid când este încălzit peste 200°C. Sodiul formează un amestec de peroxid și oxid. 4Li + O2 → 2Li2O; 2Na + O2 → Na2O2; Rb + O2 → RbO2	Filmele de oxid de protecție se formează rapid în aer. Când sunt încălzite la 500 ° C, se aprind spontan. 2Mg + O2 → 2MgO; 2Ca + O 2 → 2CaO
cu nemetale	Reacționează când este încălzit cu sulf, hidrogen, fosfor: 2K + S → K2S; 2Na + H2 → 2NaH; 2Cs + 5P → Cs 2 P 5 . Doar litiul reacționează cu azotul, litiul și sodiul reacționează cu carbonul: 6Li + N2 → 2Li3N; 2Na + 2C → Li 2 C 2	Reacționează când este încălzit: Ca + Br2 → CaBr2; Be + Cl 2 → BeCl 2; Mg + S → MgS; 3Ca + 2P → Ca3P2; Sr + H2 → SrH2
Cu halogeni	Reacționează violent pentru a forma halogenuri: 2Na + Cl2 → 2NaCl
	Se formează alcalii. Cu cât metalul este situat mai jos în grup, cu atât reacția se desfășoară mai activ. Litiul interacționează calm, sodiul arde cu o flacără galbenă, potasiul cu fulger, cesiul și rubidiul explodează. 2Na + 2H20 → 2NaOH + H2-; 2Li + 2H2O → 2LiOH + H2	Mai puțin activ decât metalele alcaline, reacționează la temperatura camerei: Mg + 2H20 → Mg (OH)2 + H2; Ca + 2H2O → Ca (OH)2 + H2
Cu acizi	Cu acizi slabi și diluați, aceștia reacționează exploziv. Ele formează săruri cu acizii organici. 8K + 10HNO3 (conc) → 8KNO3 + N2O + 5H2O; 8Na + 5H2S04 (conc) → 4Na2S04 + H2S + 4H20; 10Na + 12HNO3 (difer) → N2 + 10NaN03 + 6H20; 2Na + 2CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + H 2	Formează săruri: 4Sr + 5HNO3 (conc) → 4Sr(N03)2 + N20 + 4H20; 4Ca + 10H 2 SO 4 (conc) → 4CaSO 4 + H 2 S + 5H 2 O
Cu alcalii		Dintre toate metalele, numai beriliul reacţionează: Be + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2
Cu oxizi		Toate metalele reacţionează cu excepţia beriliului. Înlocuiți metalele mai puțin active: 2Mg + ZrO2 → Zr + 2MgO

Orez. 3. Reacția potasiului cu apa.

Metalele alcaline și alcalino-pământoase pot fi detectate folosind o reacție calitativă. La ardere, metalele sunt vopsite într-o anumită culoare. De exemplu, sodiul arde cu o flacără galbenă, potasiul cu violet, bariul cu verde deschis și calciul cu portocaliu închis.

Ce am învățat?

Metalele alcaline și alcalino-pământoase sunt cele mai active. E moale substanțe simple culoare gri sau argintie cu o densitate mică. Litiu, sodiu, potasiu plutesc la suprafața apei. Metalele alcalino-pământoase sunt mai dure și mai dense decât metalele alcaline. Se oxidează rapid în aer. Metalele alcaline formează superoxizi și peroxizi, oxidul formează doar litiu. Reactioneaza violent cu apa la temperatura camerei. Reacționează cu nemetale atunci când este încălzit. Metalele alcalino-pământoase reacţionează cu oxizii, înlocuind metalele mai puţin active. Doar beriliul reacționează cu alcalii.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.6. Evaluări totale primite: 294.