Клас: 9

Тип уроку:Вивчення нового матеріалу.

Вигляд уроку:комбінований урок

Завдання уроку:

Навчальні:формування знань учнів про лужноземельні елементи як типові метали, поняття про взаємозв'язок будови атомів з властивостями (фізичними та хімічними).

Розвиваючі:розвиток умінь дослідницької діяльності, вміння видобувати інформацію з різних джерел, порівнювати, узагальнювати, робити висновки.

Виховують:виховання сталого інтересу до предмета, виховання таких моральних якостейяк акуратність, дисципліна, самостійність, відповідальне ставлення до дорученої справи.

Методи:проблемні, пошукові, лабораторна робота, самостійна роботаучнів.

Оснащення:комп'ютер, таблиця з техніки безпеки, диск "Віртуальна лабораторія з хімії", презентація .

Хід уроку

1. Організаційний момент.

2. Вступне слово вчителя.

Ми вивчаємо розділ, метали, і ви знаєте, що метали мають велике значенняу житті сучасної людини. На попередніх уроках ми познайомилися з елементами І групи головної підгрупи – лужними металами. Сьогодні приступаємо до вивчення металів ІІ групи головної підгрупи – лужноземельних металів. Для того, щоб засвоїти матеріал уроку, нам необхідно згадати найважливіші питання, які розглядали на попередніх уроках.

3. Актуалізація знань.

Розмова.

Де знаходяться лужні метали в періодичній системіД.І. Менделєєва?

Учень:

У періодичній системі лужні метали розташовані в I групі головної підгрупи, на зовнішньому рівні 1 електрон, який лужні метали легко віддають, тому у всіх сполуках вони виявляють ступінь окислення +1. Зі збільшенням розмірів атомів від літію до Франції енергія іонізації атомів зменшується і, як правило, зростає їхня хімічна активність.

Вчитель:

Фізичні властивостілужних металів?

Учень:

Всі лужні метали сріблясто-білого кольору з незначними відтінками, легкі, м'які та легкоплавкі. Їхня твердість і температура плавлення закономірно знижуються від літію до цезію.

Вчитель:

Знання Хімічних властивостей лужних металів перевіримо у вигляді невеликої перевірочної роботи за варіантами:

• Iрізновид:Напишіть рівняння реакції взаємодії натрію з киснем, хлором, воднем, водою. Вкажіть окислювач та відновник.
• I I варіант:Напишіть рівняння реакції взаємодії літію з киснем, хлором, воднем, водою. Вкажіть окислювач та відновник.
• I I I варіант:Напишіть рівняння реакції взаємодії калію з киснем, хлором, воднем, водою. Вкажіть окислювач та відновник.

Вчитель:Тема нашого уроку “ Лужноземельні метали”

Завдання уроку:Дати загальну характеристикулужноземельним металам.

Розглянути їх електронну будову, порівняти фізичні та хімічні властивості.

Дізнатися про найважливіші сполуки цих металів.

Визначити сфери застосування цих сполук.

Наш план уроку написаний на дошці, працюватимемо відповідно до плану, переглянемо презентацію .

1. Положення металів у періодичній системі Д.І. Менделєєва.
2. Будова атома лужних металів.
3. Фізичні властивості.
4. Хімічні властивості.
5. Застосування лужноземельних металів.

Розмова.

Вчитель:

Виходячи з отриманих раніше знань відповімо на такі питання: Для відповіді скористаємося періодичною системою хімічних елементівД.І. Менделєєва.

1. Перерахуйте лужноземельні метали

Учень:

Це магній, кальцій, стронцій, барій, радій.

Вчитель:

2. Чому ці метали назвали лужноземельними?

Учень:

Походження цієї назви пов'язане з тим, що їх гідроксиди є лугами, а оксиди по тугоплавкості подібні до оксидів алюмінію і заліза, які раніше мали загальну назву "землі"

Вчитель:

3. Розташування лужноземельних металів у ПСХЕ Д.І. Менделєєва.

Учень:

ІІ група – головна підгрупа. У металів II групи головної підгрупи на зовнішньому енергетичному рівні міститься по 2 електрони, що знаходяться на меншому віддаленні від ядра, ніж у лужних металів. Тому їх відновлювальні властивості хоч і великі, але все ж таки менше, ніж у елементів I групи. Посилення відновлювальних властивостейтакож спостерігається під час переходу від Mg до Ba, що пов'язано зі збільшенням радіусів їх атомів, у всіх сполуках виявляють ступінь окислення +2.

Вчитель:Фізичні властивості лужноземельних металів?

Учень:

Метали II групи головної підгрупи - це сріблясто-білі речовини, що добре проводять тепло і електричний струм. Щільність їх збільшується від Be до Ba, а температура плавлення, навпаки, зменшується. Вони значно твердіші за лужні метали. Всі, крім берилію, мають здатність фарбувати полум'я у різні кольори.

Проблема:У якому вигляді лужноземельні метали зустрічаються у природі?

Чому в природі лужноземельні метали здебільшого існують у вигляді сполук?

Відповідь: У природі лужноземельні метали знаходяться у вигляді сполук, тому що мають високу хімічну активність, яка в свою чергу, залежить від особливостей електронної будовиатомів (наявність двох неспарених електронів на зовнішньому енергетичному рівні)

Фізкультхвилинка – відпочинок очам.

Вчитель:

Знаючи загальні фізичні властивості, активність металів, припустіть хімічні властивості лужноземельних металів. З якими речовинами взаємодіють лужні метали?

Учень:

Лужноземельні метали взаємодіють як із простими речовинами, так і складними. Активно взаємодіють майже з усіма неметалами (з галогенами, воднем, утворюючи гідриди). З складних речовинз водою - утворюючи розчинні у воді основи - луги та з кислотами.

Вчитель:

А тепер на дослідах переконаємося, чи в правильності наших припущень про хімічні властивості лужноземельних металів.

4. Лабораторна робота з віртуальної лабораторії.

Ціль:провести реакції, що підтверджують хімічні властивості лужноземельних металів.

Повторюємо правила техніки безпеки для роботи із лужноземельними металами.

• працювати у витяжній шафі
• на таці
• сухими руками
• брати в малих кількостях

Працюємо з текстом, який читаємо віртуальною лабораторією.

Досвід №1. Взаємодія кальцію з водою.

Досвід № 2. Горіння магнію, кальцію, стронцію, барію.

Записати рівняння реакції та спостереження в зошит.

5. Підбиття підсумків уроку, виставлення оцінок.

5. Рефлексія.

Що запам'яталося під час уроку, що сподобалося.

6. Домашнє завдання.

§ 12 упр.1(б) упр.4

Література

1. Рудзітіс Г.Є., Фельдман Ф.Г. Хімія 9.- Москва.: Просвітництво, 2001
2. Габрієлян О.С. Хімія 9.-Москва.:Дрофа, 2008
3. Габрієлян О.С., Остроумов І.Г. Настільна книга вчителя. Хімія 9.-Москва.:Дрофа 2002
4. Габрієлян О.С. Контрольні та перевірочні роботи. Хімія 9.-Москва.: Дроф, 2005.
5. Колекція Віртуальна лабораторія. Навчальне електронне видання

Усі елементи головних підгруп I та II груп Періодичної системи, а також водень та гелій відносяться до s-елементів. Крім водню та гелію, всі ці елементи - метали.Метали І групи Періодичної системи називають лужними,оскільки вони реагують із водою, утворюючи луги. Метали II групи Періодичної системи, за винятком берилію та магнію, називають лужноземельними.Францій, що завершує І групу, і радій, що завершує ІІ групу, - радіоактивних елементів.

Деякі властивості s-металів 3

Таблиця 15.1

	Металевий радіус, нм	Іонний радіус, нм		ЕО з Полінгу
I група
11 група

а ПІ – потенціал (енергія) іонізації; ЕО – електронегативність.

Всі s-метали мають на зовнішній оболонці по одному або два електрони і можуть легко їх віддавати, утворюючи іони зі стійкою електронною конфігурацією шляхетних газів. Висока відновна активність цих металів проявляється у дуже низьких потенціалах іонізації (ПІ) та невеликої електронегативності (ЕО) (табл. 15.1). Порівняйте потенціали іонізації лужних металів і шляхетних газів (серед усіх елементів у шляхетних газів найнижча ЕО та найвищий ПІ; див. табл. 18.1).

Фізичні властивості. За звичайних умов s-метали перебувають у твердому стані, утворюючи кристали з металевим зв'язком. Усі метали I групи мають об'ємноцентровані кубічні грати(ОЦК, див. § 4.4). Для берилію та магнію характерна гексагональна щільна упаковка(ГПУ), у кальцію та стронцію гранецентрована кубічні грати (ГЦК), у барію об'ємно-центрована кубічна(ОЦК).

Метали І групи м'які та мають невелику щільність у порівнянні з іншими. Літій, натрій та калій легше за водута плавають на її поверхні, реагуючи з нею. Метали II групи твердіші і щільніші за лужні. Низькі температури плавлення та кипіння s-металів (див. табл. 15.1) пояснюються порівняно слабким металевим зв'язком у кристалічних ґратах; енергія зв'язку (в еВ): літій 1,65, натрій 1,11, калій 0,92, рубідій 0,84, цезій 0,79, берилій 3,36, магній 1,53, кальцій 1,85, стронцій 1, 70 барій 1,87.

Для порівняння енергії зв'язку (еВ): алюміній 3,38, цинк 1,35, залізо 4,31, мідь 3,51, срібло 2,94, титан 4,87, молібден 6,82, вольфрам 8,80.

Металевий зв'язок утворюється делокалізованими валентними електронами, що утримують позитивні іони атомів металу разом (див. § 3.6). Чим більший металевий радіус, тим більше ділокалізованих електронів, які розподіляються «тонким шаром» між позитивними іонами, і тим менша міцність кристалічних ґрат. Цим і пояснюються низькі температури плавлення та кипіння металів І та ІІ груп. Температури плавлення та кипіння елементів II групи на відміну від лужних металів змінюються несистематично, що пояснюється відмінностями кристалічних структур (див. вище).

Поширеність у природі. Всі s-метали зустрічаються в природі тільки у вигляді сполук: викопні мінеральні солі та їх поклади (КС1, NaCl, СаС03 та інші) та іонів морській воді. Кальцій, натрій, калій та магній за поширеністю на Землі займають п'яте, шосте, сьоме та восьме місця відповідно. Стронцій поширений помірних кількостях. Зміст інших s-металів у земної корита океанічних водах незначно. Наприклад, вміст натрію в земній корі 2,3% і в морській воді 1,1%, цезію в земній корі 310-4% і в морській воді 310-8%.

Натрій, цезій та берилій мають тільки по одному стабільному ізотопу, літій, калій та рубідій по два: |Li 7,5% та |Li 92,5%; 93,26% та ЦК 6,74%; f^Rb 72,17% та fpRb 27,83%. У магнію три стійкі ізотопи (| 2 Mg 79,0%, j|Mg 10,0% і j|Mg 11,0%). В інших лужноземельних металів кількість стабільних ізотопів більша; головні з них: 4 °Са 96,94% і ЦСа 2,09%; ||Sr 82,58%, 8 |Sr 9,86% та ||Sr 7,0%; 1 | | 71,7%, 18 | 11,23%, 18 ® 7,85% і 18 | 6,59%.

Головна підгрупа другої групи періодичної системи охоплює елементи: берилій, магній, кальцій, стронцій, барій та радій. За головними представниками цієї підгрупи - кальцію, стронцію ж барію, - відомих під загальною назвою лужноземельних металів, вся головна підгрупа другої групи називається також підгрупою лужноземельних металів.

Назву «лужноземельні» ці метали (іноді до них приєднують і магній) отримали тому, що їх окисли за своїми хімічним властивостямє проміжними, з одного боку, між лугами, тобто оксидами або гідроксидами лужних металів і, з іншого боку, «землями», тобто оксидами таких елементів, типовим представником яких є алюміній - головна складова частинаглин. Внаслідок такого проміжного положення оксидам кальцію, стронцію та барію і дали назву «лужні землі».

Перший елемент цієї підгрупи, берилій (якщо не брати до уваги його валентність), за своїми властивостями набагато ближче до алюмінію, ніж до вищих аналогів топ групи, до якої він входить. Другий елемент цієї групи, магній, також у деяких відношеннях значно відрізняється від лужноземельних металів у вузькому значенні цього терміна. Деякі реакції зближують його з елементами побічної підгрупи другої групи, особливо з цинком; так, сульфати магнію і цинку на противагу сульфатам лужноземельних металів легко розчиняються, ізоморфні один одному і утворюють аналогічні за складом подвійні солі. Раніше було зазначено правило, згідно з яким перший елемент виявляє властивості, перехідні до наступної головної підгрупи, другий - до побічної підгрупи тієї ж групи; і зазвичай характерними для групи властивостями має лише третій елемент; це правило особливо наочно проявляється у групі лужноземельних металів.

Найважчий з елементів другої групи - радій - за своїми хімічними властивостями, безумовно, відповідає типовим представникам лужноземельних металів, Тим не менш, зазвичай його не прийнято включати до групи лужноземельних металів у вужчому сенсі. У зв'язку з особливостями його поширення в природі, а також внаслідок найбільш характерної його властивості – радіоактивності доцільніше відвести йому особливе місце. В обговоренні загальних властивостейелементів цієї підгрупи радій не буде розглянуто, оскільки відповідні фізико-хімічні властивості досі досліджували недостатньо.

За винятком радію, всі елементи лужноземельної підгрупи відносяться до легких металів. Легкими називають метали, питома вага яких не перевищує 5. За своєю твердістю метали головної підгрупи ІІ групи значно перевершують лужні. Найм'якший з них, барій (властивості якого найбільш близькі до лужних металів) має приблизно твердість свинцю. Точки плавлення металів цієї групи лежать значно вищі, ніж у лужних металів.

Спільним для всіх елементів головної підгрупи II групи є їх властивість виявляти у своїх сполуках позитивну валентність 2 і тільки у виняткових випадках вони бувають позитивно одновалентні. Типова для них валентність 2+, а також порядкові номери елементів змушують, безперечно, зарахувати ці метали до головної підгрупи другої групи. Крім того, всі вони виявляють сильно електропозитивний характер, який визначається їх положенням у лівій частині електрохімічного ряду напруг, а також сильним спорідненістю до електронегативних елементів.

Відповідно до величини нормальних потенціалів елементів головної підгрупи другої групи всі перераховані метали розкладають воду; проте дія берилію та магнію на воду Протікає дуже повільно внаслідок малої розчинності гідроксидів, що виходять в результаті цієї реакції, наприклад для магнію:

Мg + 2НОН = Mg(ON) 2 + Н 2

Утворившись на поверхні металу, гідроксиду Ве і Мg ускладнюють подальший перебіг реакції. Тому навіть дрібні помилки магнію доводиться витримувати при звичайній температурі в дотику до води протягом кількох діб, перш ніж вони повністю перетворяться на гідроокис магнію. Інші лужноземельні метали реагують з водою значно енергійніше, що пояснюється кращою розчинністю їх гідроксидів. Гідроокис барію розчиняється найлегше; нормальний потенціал має найнижче значення в порівнянні з іншими елементами групи, тому він реагує з водою, а також зі спиртом дуже енергійно. Стійкість лужноземельних металів до дії повітря зменшується у напрямку від магнію до барію. Відповідно до положення у ряді напруг названі метали витісняють усі важкі металиіз розчинів їх солей.

Як продукти горіння лужноземельних металів завжди виходять нормальні оксиди М ІІ О. Перекиси лужноземельних металів набагато менш стійкі, ніж у ряді лужних металів.

З водою оксиду лужноземельних металів з'єднуються, утворюючи гідроокиси, причому енергія цієї реакції дуже помітно зростає у напрямку від ВеО до ВаО. Розчинність гідроокису також сильно збільшується від гідроокису берилію п гідроокису барію; навіть розчинність останньої при нормальній температурі дуже невелика. У тому ж порядку зростає і основний характер цих сполук - від амфоторного гідроксиду берилію до основного їдкого барію.

Цікаво відзначити сильне спорідненість елементів головної підгрупи другої групи азоту. Склопність до утворення сполук з азотом зростає у цих елементів зі збільшенням атомної ваги (попри те, що теплоти утворення нітридів у цьому напрямі зменшуються); у власне лужноземельних металів тепденція до утворення нітридів настільки велика, що останні повільно з'єднуються з азотом вже за звичайної тедгасратури.

Лужноземельні металиподібно до лужних металів з'єднуються з воднем, утворюючи гідриди, наприклад:

Са+Н2 = СаН2.

Етн гідриди також мають солеподібний характер і тому слід вважати, що в них, як і в гідридах лужних металів, водень є електронегативною складовою.

Важче отримати безпосередньо з елементів МgН 2 , а ВеН 2 синтезувати таким шляхом взагалі вдалося. МgН 2 і ВеН 2 тверді і нелеткі сполуки, як і гідриди лужноземельних металів, але на відміну від останніх вони не мають яскраво вираженого солеподібного характеру.

Всі елементи головної підгрупи другої групи утворюють безбарвні іони, що мають позитивний заряд 2: Bе 2+ , Мg 2+ , Са 2+ , Sr 2+ , 2+ , Rа 2+ . Берилій утворює, крім того, безбарвні аніони [ВеО 2 ] 2+ і [Ве(ОН) 4 ] 2+ . Безбарвні і всі солі М II Х 2 зазначених елементів, якщо вони не є похідними забарвлених аніонів.

Солі радію самі по собі теж безбарвні. Однак деякі з них, наприклад, хлорид і бромід радію, поступово забарвлюються під дією випромінювання радію, що міститься в них, і, нарешті, набувають забарвлення від коричневої до чорної. При перекристалізації вони знову стають білими.

Багато солі лужноземельних металів важко розчиняються у воді. У зміні розчинності цих солей часто виявляється певна закономірність: так, у сульфатів розчинність швидко зменшується зі зростанням атомної ваги лужноземельного металу. Приблизно так само змінюється розчинність хромітів. Більшість солей, утворених лужноземельними металами зі слабкими кислотами та з кислотами середньої сили, розчиняється насилу, наприклад фосфати, оксалати та карбонати; деякі з них, однак, легко розчиняються; до останніх відносяться сульфіди, ціаніди, роданіди та ацетати. Внаслідок ослаблення основного характеру гідроксидів при переході від Ва до Ве, у цій же послідовності зростає ступінь гідролізу їх карбонатів. У тому ж напрямку змінюється і їх термічна стійкість: у той час як карбонат барію навіть при температурі розжарюється далеко не повністю, карбонат кальцію можна повністю розкласти на СаО і СО 2 вже при порівняно слабкому прожарюванні, а карбонат магнію розкладається ще легше.

З точки зору теорії Косселя причиною двовалентності елементів лужноземельної групи є та обставина, що в періодичній системі всі вони віддалені від відповідних інертних газів з: 2 елемента, тому кожен з них має на 2 електрона більше, ніж попередній інертний газ. Внаслідок прагнення атомів прийняти конфігурацію інертних газів у елементів лужноземельної групи і відбувається легке відщеплення двох електронів, але не більше, тому що подальше відщеплення викликало б вже руйнування конфігурації інертних газів.

Найбільш активними серед металевої групи є лужні та лужноземельні метали. Це м'які легкі метали, які у реакції з простими і складними речовинами.

Загальний опис

Активні метали займають першу та другу групи періодичної таблиціМенделєєва. Повний списоклужних та лужноземельних металів:

• літій (Li);
• натрій (Na);
• калій (К);
• рубідій (Rb);
• цезій (Cs);
• францій (Fr);
• берилій (Be);
• магній (Mg);
• кальцій (Ca);
• стронцій (Sr);
• барій (Ba);
• радій (Ra).

Рис. 1. Лужні та лужноземельні метали в таблиці Менделєєва.

Електронна конфігурація лужних металів - ns 1 , лужноземельних металів - ns 2 .

Відповідно, постійна валентність лужних металів – I, лужноземельних – II. За рахунок невеликої кількості валентних електронів на зовнішньому енергетичному рівні активні металивиявляють потужні властивості відновлювача, віддаючи зовнішні електрони у реакціях. Чим більше енергетичних рівнів, тим менший зв'язок із зовнішніми електронами з ядром атома. Тому металеві властивості зростають у групах зверху донизу.

Через активність метали І і ІІ груп перебувають у природі лише у складі гірських порід. Чисті метали виділяють за допомогою електролізу, прожарювання, реакції заміщення.

Фізичні властивості

Лужні метали мають сріблясто-білий колір із металевим блиском. Цезій – сріблясто-жовтий метал. Це найбільш активні та м'які метали. Натрій, калій, рубідій, цезій ріжуться ножем. М'якістю нагадують віск.

Рис. 2. Розрізання натрію ножем.

Лужноземельні метали мають сірий колір. Порівняно із лужними металами є більш твердими, щільними речовинами. Ножем можна розрізати лише стронцій. Найбільш щільний метал – радій (5,5 г/см 3 ).

Найбільш легкими металами є літій, натрій та калій. Вони плавають лежить на поверхні води.

Хімічні властивості

Лужні та лужноземельні метали реагують із простими речовинами та складними сполуками, утворюючи солі, оксиди, луги. Основні властивості активних металів описані у таблиці.

Взаємодія	Лужні метали	Лужноземельні метали
З киснем	Самозаймаються на повітрі. Утворюють надпероксиди (RO 2), крім літію та натрію. Літій утворює оксид при нагріванні вище 200°C. Натрій утворює суміш пероксиду та оксиду. 4Li + O 2 → 2Li 2 O; 2Na + Про 2 → Na 2 O 2; Rb + O 2 → RbO 2	На повітрі швидко утворюються захисні оксидні плівки. При нагріванні до 500 С самозаймисті. 2Mg + O 2 → 2MgO; 2Ca + O 2 → 2CaO
З неметалами	Реагують при нагріванні із сіркою, воднем, фосфором: 2K+S → K2S; 2Na + H 2 → 2NaH; 2Cs + 5P → Cs 2 P 5 . З азотом реагує тільки літій, з вуглецем - літій та натрій: 6Li + N 2 → 2Li 3 N; 2Na + 2C → Li 2 C 2	Реагують при нагріванні: Ca + Br 2 → CaBr 2; Be + Cl 2 → BeCl 2; Mg + S → MgS; 3 Ca + 2P → Ca 3 P 2; Sr + H 2 → SrH 2
З галогенами	Бурхливо реагують з утворенням галогенідів: 2Na + Cl 2 → 2NaCl
	Утворюються луги. Чим нижче метал розташований у групі, тим активніше протікає реакція. Літій взаємодіє спокійно, натрій горить жовтим полум'ям, калій – зі спалахом, цезій та рубідій вибухають. 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 -; 2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2	Менш активно, ніж лужні метали, реагують за кімнатної температури: Mg + 2H 2 O → Mg(OH) 2 + H 2; Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
З кислотами	Зі слабкими та розведеними кислотами реагують із вибухом. З органічними кислотами утворюють солі. 8K + 10HNO 3 (конц) → 8KNO 3 + N 2 O + 5H 2 O; 8Na + 5H 2 SO 4 (конц) → 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4H 2 O; 10Na + 12HNO 3 (розб) → N 2 + 10NaNO 3 + 6H 2 O; 2Na + 2CH 3 COOH → 2CH 3 COONa + H 2	Утворюють солі: 4Sr + 5HNO 3 (кінець) → 4Sr(NO 3) 2 + N 2 O +4H 2 O; 4Ca + 10H 2 SO 4 (конц) → 4CaSO 4 + H 2 S + 5H 2 O
З лугами		З усіх металів реагує лише берилій: Be + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2
З оксидами		Входять у реакцію всі метали, крім берилію. Заміщають менш активні метали: 2Mg + ZrO 2 → Zr + 2MgO

Рис. 3. Реакція калію із водою.

Лужні та лужноземельні метали можна виявити за допомогою якісної реакції. При горінні метали забарвлюються у певний колір. Наприклад, натрій горить жовтим полум'ям, калій – фіолетовим, барій – світло-зеленим, кальцій – темно-оранжевим.

Що ми дізналися?

Лужні та лужноземельні – найбільш активні метали. Це м'які прості речовинисірого чи сріблястого кольору з невеликою щільністю. Літій, натрій та калій плавають на поверхні води. Лужноземельні метали твердіші і щільніші, ніж лужні. На повітрі швидко окислюються. Лужні метали утворюють надпероксиди та пероксиди, оксид утворює лише літій. Бурхливо реагують з водою за кімнатної температури. З неметалами реагують при нагріванні. Лужноземельні метали вступають у реакцію з оксидами, витісняючи менш активні метали. З лугами реагує лише берилій.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.6. Усього отримано оцінок: 294.

До сімейства лужноземельних елементіввідносять кальцій, стронцій, барій та радій. Д. І. Менделєєв включав у це сімейство та магній. Лужноземельні елементи називаються з тієї причини, що їх гідроксиди, подібно до гідроксидів лужних металів, розчиняються у воді, тобто є лугами. «…Земельними ж вони названі тому, що в природі вони зустрічаються у стані сполук, що утворюють нерозчинну масу землі, і самі у вигляді оксидів RO мають землістий вигляд», - пояснював Менделєєв в Основах хімії.

Загальна характеристика елементів II а групи

Метали головної підгрупи II групи мають електронну конфігурацію зовнішнього енергетичного рівня ns² і є s-елементами.

Легко віддають два валентні електрони, і у всіх сполуках мають ступінь окислення +2

Сильні відновники

Активність металів та їх відновна здатність збільшується в ряду: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

До лужноземельних металів відносять лише кальцій, стронцій, барій та радій, рідше магній.

Берилій за більшістю властивостей ближче до алюмінію.

Фізичні властивості простих речовин

Лужноземельні метали (порівняно з лужними металами) мають більш високі t°пл. і t°кип., потенціалами іонізації, щільністю та твердістю.

Хімічні властивості лужноземельних металів

1. Реакція із водою.

У звичайних умовах поверхня Be і Mg покриті інертною оксидною плівкою, тому вони стійкі до води. На відміну від них Ca, Sr та Ba розчиняються у воді з утворенням лугів:

Mg + 2H 2 O – t° → Mg(OH) 2 + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2. Реакція із киснем.

Усі метали утворюють оксиди RO, барій-пероксид – BaO 2:

2Mg + O 2 → 2MgO

Ba + O 2 → BaO 2

3. З іншими неметалами утворюють бінарні сполуки:

Be + Cl 2 → BeCl 2 (галогеніди)

Ba + S → BaS (сульфіди)

3Mg + N 2 → Mg 3 N 2 (нітриди)

Ca + H 2 → CaH 2 (гідриди)

Ca + 2C → CaC 2 (карбіди)

3Ba + 2P → Ba 3P 2 (фосфіди)

Берилій та магній порівняно повільно реагують з неметалами.

4. Усі лужноземельні метали розчиняються в кислотах:

Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 (розб.) → MgSO 4 + H 2

5. Берилій розчиняється в водних розчинахлугів:

Be + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

6. Летючі сполуки лужноземельних металів надають полум'ю характерного кольору:

сполуки кальцію – цегляно-червоний, стронцію – карміново-червоний, а барію – жовтувато-зелений.

Берилій, як і літій, належить до s-елементів. Четвертий електрон, що у атомі Be, міститься на 2s-орбіталі. Енергія іонізації берилію вища, ніж у літію, через більший заряд ядра. У сильних підставах він утворює іон-беріллат ВеО 2-2. Отже, берилій - метал, але його сполуки мають амфотерність. Берилій, хоч і метал, але значно менш електропозитивний, порівняно з літієм.

Високою енергією іонізації атома берилій помітно відрізняється від інших елементів ПА-підгрупи (магнію та лужноземельних металів). Його хімія багато в чому подібна до хімії алюмінію (діагональна подібність). Таким чином, це елемент з наявністю у його сполук амфотерних якостей, серед яких переважають все ж таки основні.

Електронна конфігурація Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 в порівнянні з натрієм має одну істотну особливість: дванадцятий електрон міститься на 2s-орбіталі, де вже є 1е - .

Іони магнію та кальцію – незамінні елементи життєдіяльності будь-якої клітини. Їхнє співвідношення в організмі має бути строго визначеним. Іони магнію беруть участь у діяльності ферментів (наприклад, карбоксилази), кальцію – у побудові скелета та обміну речовин. Підвищення вмісту кальцію покращує засвоєння їжі. Кальцій збуджує та регулює роботу серця. Його надлишок різко посилює діяльність серця. Магній частково відіграє роль антагоніста кальцію. Введення іонів Mg 2+ під шкіру викликає наркоз без періоду збудження, паралічу м'язів, нервів і серця. Потрапляючи в рану у формі металу, він викликає гнійні процеси, що довго не гояться. Оксид магнію у легенях викликає так звану ливарну лихоманку. Частий контакт поверхні шкіри з його сполуками призводить до дерматитів. Найширше використовуються в медицині солі кальцію: сульфат СаSO 4 і хлорид CaCL 2 . Перший використовується для гіпсових пов'язок, а другий застосовується для внутрішньовенних вливань як внутрішній засіб. Він допомагає боротися з набряками, запаленнями, алергією, знімає спазми серцево-судинної системи, покращує згортання крові.

Всі сполуки барію, крім BaSO 4 , є отруйними. Викликають менегоенцефаліт із ураженням мозочка, ураження гладких серцевих м'язів, параліч, а у великих дозах – дегенеративні зміни печінки. У малих дозах з'єднання барію стимулюють діяльність кісткового мозку.

При введенні в шлунок з'єднань стронцію настає його розлад, параліч, блювання; ураження за ознаками подібні до уражень від солей барію, але солі стронцію менш токсичні. Особливу тривогу викликає поява в організмі радіоактивного ізотопу стронцію 90 Sr. Він винятково повільно виводиться з організму, яке великий період напіврозпаду і, отже, тривалість дії можуть бути причиною променевої хвороби.

Радій небезпечний організму своїм випромінюванням і великим періодом напіврозпаду (Т 1/2 = 1617 років). Спочатку після відкриття та отримання солей радію у більш менш чистому вигляді його стали використовувати досить широко для рентгеноскопії, лікування пухлин і деяких важких захворювань. Тепер з появою інших доступніших і дешевших матеріалів застосування радію в медицині практично припинилося. У деяких випадках його використовують для отримання радону і як добавку до мінеральних добрив.

В атомі кальцію завершується заповнення 4s-орбіталі. Разом із калієм він утворює пару s-елементів четвертого періоду. Гідроксид кальцію - досить сильна основа. У кальцію - найменш активного з усіх лужноземельних металів - характер зв'язку у сполуках іонний.

За своїми характеристиками стронцій займає проміжне положення між кальцієм та барієм.

Властивості барію найбільш близькі до властивостей лужних металів.

Берилій та магній широко використовують у сплавах. Берилієві бронзи – пружні метали міді з 0,5-3% берилію; авіаційних сплавах (щільність 1,8) міститься 85-90% магнію («електрон»). Берилій відрізняється від інших металів IIА групи – не реагує з воднем та водою, зате розчиняється у лугах, оскільки утворює амфотерний гідроксид:

Be+H 2 O+2NaOH=Na 2 +H 2 .

Магній активно реагує з азотом:

3 Mg + N2 = Mg3N2.

У таблиці наведено розчинність гідроксидів елементів ІІ групи.

Традиційна технічна проблема – жорсткість води, пов'язана з наявністю в ній іонів Mg 2+ та Ca 2+. З гідрокарбонатів та сульфатів на стінках нагрівальних котлів та труб з гарячою водоюосідають карбонати магнію та кальцію та сульфат кальцію. Особливо вони заважають роботі лабораторних дистиляторів.

S-елементи в живому організмі виконують важливу біологічну функцію. У таблиці наведено їх зміст.

У позаклітинній рідині міститься у 5 разів більше іонів натрію, ніж усередині клітин. Ізотонічний розчин («фізіологічна рідина») містить 0,9% хлориду натрію, його застосовують для ін'єкцій, промивання ран та очей тощо. Гіпертонічні розчини (3-10% хлориду натрію) використовують як примочки при лікуванні гнійних ран («витягування »гною). 98% іонів калію в організмі знаходиться усередині клітин і лише 2% у позаклітинній рідині. На день людині потрібно 2,5-5 г калію. У 100 г кураги міститься до 2 г калію. У 100 г смаженої картоплі – до 0,5 г калію. У внутрішньоклітинних ферментативних реакціях АТФта АДФ беруть участь у вигляді магнієвих комплексів.

Щодня людині потрібно 300-400 мг магнію. Він потрапляє в організм із хлібом (90 мг магнію на 100 г хліба), крупою (100 г вівсяної крупи до 115 мг магнію), горіхами (до 230 мг магнію на 100 г горіхів). Крім побудови кісток і зубів на основі гідроксилапатиту Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 , катіони кальцію беруть активну участь у згортанні крові, передачі нервових імпульсів, скороченні м'язів. За добу дорослій людині потрібно споживати близько 1 г кальцію. 100 г твердих сирів міститься 750 мг кальцію; у 100 г молока – 120 мг кальцію; у 100 г капусти – до 50 мг.