Ryhmä IIA sisältää vain metalleja - Be (beryllium), Mg (magnesium), Ca (kalsium), Sr (strontium), Ba (barium) ja Ra (radium). Tämän ryhmän ensimmäisen edustajan, berylliumin, kemialliset ominaisuudet eroavat voimakkaimmin tämän ryhmän muiden alkuaineiden kemiallisista ominaisuuksista. Sen kemialliset ominaisuudet ovat monin tavoin jopa samankaltaisempia kuin alumiinin kuin muiden ryhmän IIA metallien (ns. "diagonaalinen samankaltaisuus"). Magnesium eroaa myös kemiallisilta ominaisuuksiltaan selvästi Ca:sta, Sr:stä, Ba:sta ja Ra:sta, mutta sillä on silti paljon enemmän samanlaisia kemiallisia ominaisuuksia kuin berylliumilla. Kalsiumin, strontiumin, bariumin ja radiumin kemiallisten ominaisuuksien merkittävän samankaltaisuuden vuoksi ne yhdistetään yhdeksi perheeksi, ns. maa-alkali metallit.
Kaikki ryhmän IIA elementit kuuluvat s-elementit, ts. sisältävät kaikki valenssielektroninsa s-alitaso. Siten kaikkien tämän ryhmän kemiallisten alkuaineiden ulomman elektronikerroksen elektronisella konfiguraatiolla on muoto ns 2 , missä n– sen ajanjakson numero, jolla elementti sijaitsee.
Ryhmän IIA metallien elektronisen rakenteen erityispiirteistä johtuen näillä alkuaineilla voi nollan lisäksi olla vain yksi hapetusaste, joka on yhtä suuri kuin +2. Ryhmän IIA alkuaineiden muodostamat yksinkertaiset aineet voivat osallistuessaan kemiallisiin reaktioihin vain hapettua, ts. lahjoittaa elektroneja:
Minä 0 - 2e - → Minä +2
Kalsium, strontium, barium ja radium ovat erittäin reaktiivisia. Niiden muodostamat yksinkertaiset aineet ovat erittäin vahvoja pelkistäviä aineita. Magnesium on myös vahva pelkistävä aine. Metallien pelkistävä aktiivisuus noudattaa D.I.:n jaksollisen lain yleisiä lakeja. Mendelejev ja kasvaa alaspäin alaryhmässä.
Vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa
hapen kanssa
Ilman kuumennusta beryllium ja magnesium eivät reagoi ilmakehän hapen tai puhtaan hapen kanssa, koska ne on peitetty ohuilla suojakalvoilla, jotka koostuvat vastaavasti BeO- ja MgO-oksideista. Niiden varastointi ei vaadi erityisiä suojamenetelmiä ilmalta ja kosteudelta, toisin kuin maa-alkalimetallit, joita varastoidaan niille inertin nestekerroksen, useimmiten kerosiinin, alle.
Be, Mg, Ca, Sr, kun ne poltetaan hapessa, muodostavat oksideja, joiden koostumus on MeO, ja Ba - bariumoksidin (BaO) ja bariumperoksidin (BaO 2) seos:
2Mg + O 2 \u003d 2MgO
2Ca + O 2 \u003d 2CaO
2Ba + O 2 \u003d 2BaO
Ba + O 2 \u003d BaO 2
On huomattava, että maa-alkalimetallien ja magnesiumin palamisen aikana ilmassa näiden metallien reaktio ilmakehän typen kanssa etenee myös rinnakkain, minkä seurauksena metallien ja happiyhdisteiden lisäksi nitridejä yleisen kanssa. kaava Me3N2 muodostuu myös.
halogeenien kanssa
Beryllium reagoi halogeenien kanssa vain korkeissa lämpötiloissa, kun taas muut ryhmän IIA metallit jo huoneenlämmössä:
Mg + I 2 \u003d MgI 2 - magnesiumjodidi
Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 - kalsiumbromidi
Ba + Cl 2 \u003d BaCl 2 - bariumkloridi
IV–VI-ryhmien ei-metallien kanssa
Kaikki ryhmän IIA metallit reagoivat kuumennettaessa kaikkien ryhmien IV-VI ei-metallien kanssa, mutta metallin asemasta ryhmässä sekä ei-metallien aktiivisuudesta riippuen tarvitaan erilainen kuumennusaste. Koska beryllium on kemiallisesti inerttein kaikista ryhmän IIA metalleista, sen reaktiot epämetallien kanssa vaativat huomattavasti enemmän noin korkea lämpötila.
On huomattava, että metallien reaktio hiilen kanssa voi muodostaa erilaisia karbideja. On olemassa metanideille sukua olevia karbideja ja tavanomaisesti katsottuja metaanin johdannaisia, joissa kaikki vetyatomit on korvattu metallilla. Ne sisältävät metaanin tavoin hiiltä hapetustilassa -4, ja niiden hydrolyysin tai vuorovaikutuksen aikana hapettamattomien happojen kanssa metaani on yksi tuotteista. On myös toisen tyyppisiä karbideja - asetylenideja, jotka sisältävät C 2 2-ionin, joka on itse asiassa asetyleenimolekyylin fragmentti. Asetylenidityyppiset karbidit muodostavat asetyleenin yhtenä reaktiotuotteena hydrolyysissä tai vuorovaikutuksessa hapettamattomien happojen kanssa. Minkä tyyppinen karbidi - metanidi tai asetylenidi - saadaan yhden tai toisen metallin vuorovaikutuksella hiilen kanssa, riippuu metallikationin koosta. Yleensä metanideja muodostuu metalli-ioneista, joilla on pieni säde, ja asetylidejä suuremmilla ioneilla. Toisen ryhmän metallien tapauksessa metanidi saadaan berylliumin vuorovaikutuksesta hiilen kanssa:
Muut ryhmän II A metallit muodostavat asetylenideja hiilen kanssa:
Piin kanssa ryhmän IIA metallit muodostavat silisidejä - Me 2 Si -tyyppisiä yhdisteitä, typen kanssa - nitridejä (Me 3 N 2), fosforia - fosfideja (Me 3 P 2):
vedyn kanssa
Kaikki maa-alkalimetallit reagoivat vedyn kanssa kuumennettaessa. Jotta magnesium reagoisi vedyn kanssa, pelkkä lämmitys, kuten maa-alkalimetallien tapauksessa, ei riitä, vaan korkean lämpötilan lisäksi tarvitaan myös kohonnutta vedyn painetta. Beryllium ei reagoi vedyn kanssa missään olosuhteissa.
Vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa
vedellä
Kaikki maa-alkalimetallit reagoivat aktiivisesti veden kanssa muodostaen alkaleja (liukoisia metallihydroksideja) ja vetyä. Magnesium reagoi veden kanssa vain kiehumisen aikana, koska kuumennettaessa MgO:n suojaava oksidikalvo liukenee veteen. Berylliumin tapauksessa suojaava oksidikalvo on erittäin kestävä: vesi ei reagoi sen kanssa keitettäessä tai edes punaisessa lämpölämpötilassa:
hapettamattomien happojen kanssa
Kaikki ryhmän II pääalaryhmän metallit reagoivat hapettamattomien happojen kanssa, koska ne ovat aktiivisuussarjassa vedyn vasemmalla puolella. Tässä tapauksessa muodostuu vastaavan hapon ja vedyn suola. Esimerkkejä reaktioista:
Be + H 2 SO 4 (razb.) \u003d BeSO 4 + H 2
Mg + 2HBr \u003d MgBr2 + H2
Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2
hapettavien happojen kanssa
- laimennettu typpihappo
Kaikki ryhmän IIA metallit reagoivat laimean typpihapon kanssa. Tässä tapauksessa pelkistystuotteet vedyn sijasta (kuten hapettamattomien happojen tapauksessa) ovat typen oksideja, pääasiassa typpioksidia (I) (N 2 O), ja erittäin laimennetun typpihapon tapauksessa ammoniumnitraattia ( NH4NO3):
4Ca + 10HNO3 ( razb .) \u003d 4Ca (NO 3) 2 + N 2 O + 5 H 2 O
4Mg + 10HNO3 (erittäin eritelty)\u003d 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
- väkevä typpihappo
Väkevä typpihappo tavallisessa (tai matalassa) lämpötilassa passivoi berylliumia, ts. ei reagoi sen kanssa. Kiehuttaessa reaktio on mahdollinen ja etenee pääasiassa yhtälön mukaisesti:
Magnesium ja maa-alkalimetallit reagoivat väkevän typpihapon kanssa muodostaen laajan valikoiman erilaisia typen pelkistystuotteita.
− väkevä rikkihappo
Beryllium passivoidaan väkevällä rikkihapolla, ts. ei reagoi sen kanssa normaaleissa olosuhteissa, mutta reaktio etenee kiehumisen aikana ja johtaa berylliumsulfaatin, rikkidioksidin ja veden muodostumiseen:
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2 H 2 O
Konsentroitu rikkihappo passivooi myös bariumia liukenemattoman bariumsulfaatin muodostumisen vuoksi, mutta reagoi sen kanssa kuumennettaessa, bariumsulfaatti liukenee kuumennettaessa väkevään rikkihappoon, koska se muuttuu bariumvetysulfaatiksi.
Loput pääryhmän IIA metallit reagoivat väkevän rikkihapon kanssa kaikissa olosuhteissa, myös kylmässä. Rikin pelkistyminen voi tapahtua SO 2:ksi, H 2 S:ksi ja S:ksi riippuen metallin aktiivisuudesta, reaktiolämpötilasta ja hapon pitoisuudesta:
Mg + H2SO4 ( kons .) \u003d MgSO 4 + SO 2 + H 2 O
3Mg + 4H2SO4 ( kons .) \u003d 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O
4Ca + 5H2SO4 ( kons .) \u003d 4CaS04 + H2S + 4H2O
alkalien kanssa
Magnesium ja maa-alkalimetallit eivät ole vuorovaikutuksessa alkalien kanssa, ja beryllium reagoi helposti sekä alkaliliuosten että vedettömien alkalien kanssa fuusion aikana. Lisäksi kun reaktio suoritetaan vesiliuoksessa, reaktiossa on mukana myös vesi, ja tuotteet ovat alkali- tai maa-alkalimetallien tetrahydroksoborylaatteja ja kaasumaista vetyä:
Be + 2KOH + 2H 2 O \u003d H 2 + K 2 - kaliumtetrahydroksoberylaatti
Kun reaktio suoritetaan kiinteän alkalin kanssa fuusion aikana, muodostuu alkali- tai maa-alkalimetallien ja vedyn beryllaatteja.
Be + 2KOH \u003d H 2 + K 2 BeO 2 - kaliumberyllaatti
oksidien kanssa
Maa-alkalimetallit, samoin kuin magnesium, voivat kuumennettaessa pelkistää vähemmän aktiivisia metalleja ja joitain epämetalleja oksideistaan, esimerkiksi:
Menetelmää metallien palauttamiseksi oksideistaan magnesiumilla kutsutaan magnesiumtermiksi.
S-elementit 2 ryhmää
YLEISET OMINAISUUDET. Maa-alkalimetalleille yleensä
sisältävät kalsiumia, strontiumia ja bariumia, koska niiden oksidit (maat) ovat
veteen liukeneminen tuottaa alkalia. beryllium- ja magnesiumoksidit vedessä
liueta. Joskus kutsutaan kaikkia ryhmän 2A metalleja
maa-alkali. Ulkotasolla atomeissa on 2 elektronia (Be -
2s2, Mg - 3s2, Ca - 4s2 jne.).
Kun s-elektronit ovat innoissaan, ne siirtyvät p-
alatasolle ja sitten kahden sidoksen muodostuminen on mahdollista
(valenssi on kaksi). Metalliyhdisteissä
niiden hapetusaste on +2.
1. Maa-alkalimetallit ovat kuitenkin vahvoja pelkistäviä aineita
huonompi kuin alkalimetallit. Korjaavat ominaisuudet kasvavat
ylhäältä alas, mikä on sama kuin atomisäteiden kasvu (Be - 0,113
nm, Ba - 0,221 nm) ja elektronien ja ytimen välisen sidoksen heikkeneminen. Joten, Be ja Mg
hajottavat vettä hyvin hitaasti, kun taas Ca, Sr, Ba nopeasti.
2. Ilmassa Be ja Mg peitetään suojakalvolla ja palavat kun
vain syttyessään, kun taas Ca, Sr, Ba syttyvät itsestään kun
kosketus ilman kanssa.
3. Be- ja Mg-oksidit ovat veteen liukenemattomia sekä Be- ja Mg-hydroksidit
saadaan epäsuorasti, kun taas oksidit Ca, Sr, Ba yhdistetään
vettä muodostaen hydroksideja. Berylliumoksidilla on amfoteeristä
ominaisuudet, loput oksidit ovat tärkeimmät ominaisuudet.
4. Be (OH) 2 ja Mg (OH) 2 ovat lähes veteen liukenemattomia (0,02 ja 2 mg/100 g).
Ca(OH)2:n, Sr(OH)2:n, Ba(OH)2:n liukoisuus on 0,1, 0,7 ja 3,4 g.
tämä Be (OH) 2 on amfoteerinen hydroksidi, Mg (0H) 2 on heikko emäs,
Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(0H)2 ovat vahvoja emäksiä.
5. Halogenidit ovat hyvin vesiliukoisia, mutta liukoisuus
sulfaatti putoaa ylhäältä alas. Joten 35,6 g liukenee 100 g:aan vettä.
MgS04, mutta vain 0,2 g CaS04, 0,01 g SrS04 ja 0,0002 g BaS04.
6. Karbonaattien liukoisuus laskee ylhäältä alas. MgCO3 - 0,06 g per
100 g vettä, BaCO3 yhteensä - 0,002 g. Karbonaattien lämpöstabiilisuus
kasvaa ylhäältä alas: Jos BeCO3 hajoaa 100 asteessa, MgCO3 - 350 asteessa, niin
CaCO3 - 900°:ssa, SrCO3 - 1290° BaCO3 - 1350°:ssa.
BERYLLIUM - on selvempi kovalenttinen
(ei-metalliset) ominaisuudet kuin muut ryhmän 2A elementit. Ja minä itse
berylliumilla, sen oksidilla ja hydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia.
Be + 2HCl = BeCl2 + H2 Be + 2KOH + 2H2O = K2 + H2
BeO + 2HCl = BeCl2 + H2O BeO + 2KOH + H2O = K2
Be(OH)2 + 2HCl = BeCl2 + 2H2O Be(OH)2 + 2KOH = K2
Magnesiumia ja kalsiumia
YLEISTÄ TIETOA. Magnesiumin ja kalsiumin pitoisuus maankuoressa 2.1
ja 3,6 %. Mineraalit magnesium- MgCO3. CaCO3 - dolomiitti, MgCO3 - magnesiitti, KCl.
6H20 - karnalliitti; MgS04
KCl. 3H2O - kainiitti. Mineraalit kalsiumia:
CaCO3 - kalsiitti (kalkkikivi, liitu, marmori), СaSO4
2H2O - kipsi, Ca3(PO4)2 -
fosforiitti, 3Ca3(PO4)2
CaF2 - apatiitti.
Magnesium ja kalsium - hopeanvalkoiset metallit sulavat 651 °C:ssa ja
851o C. Kalsium ja sen suolat värjäävät liekin tiilenpunaiseksi.
VASTAANOTTAVA. Kalsiumia ja magnesiumia saadaan sulatteen elektrolyysillä
kalsiumkloridilla tai magnesiumkloridilla tai aluminotermisellä menetelmällä.
elektrolyysille
СaCl2 Ca + Cl2 4CaO + 2Al = 3Ca + CaO . Al2O3
Kalsiumin ja magnesiumin kemialliset ominaisuudet.
Yhdisteissä molempien metallien hapetusaste on +2. klo
Tässä tapauksessa kalsium on aktiivisempi kuin magnesium, vaikka se on huonompi kuin strontium ja
1. Vuorovaikutus hapen kanssa tapahtuu syttyessä ja
lämmön ja valon vapautuminen.
Mg + O2 = 2MgO; 2Ca + O2 = 2CaO
2. Vuorovaikutus halogeenien kanssa. Fluori yhdistyy Ca:n ja Mg:n kanssa
suoraan, loput halogeenit vain kuumennettaessa.
Mg + Cl2 = MgCl2; Ca + Br2 = CaBr2
3. Kuumennettaessa Ca ja Mg muodostavat vedyn kanssa hydridejä, jotka
helposti hydrolysoituva ja hapettuva. kohteeseen
Mg + H2 = MgH2; Ca + H2 = CaH2
CaH2 + 2H20 = Ca(OH)2 + 2H2; CaH2 + O2 = CaO + H2O
4. Kuumennettaessa molemmat metallit ovat vuorovaikutuksessa muiden kanssa
ei-metalliset:
Mg + S = MgS; 3Ca + N2 = Ca3N2; 3Mg + 2P = Mg3P2
3Ca + 2As = Mg3As2; Ca + 2C = CaC2; Mg + 2C = MgC2
Kalsiumin ja magnesiumin nitridit, sulfidit ja karbidit ovat herkkiä
hydrolyysi:
Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3; CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2+
5. Beryllium ja magnesium ovat vuorovaikutuksessa vain veden ja alkoholien kanssa
kuumennettaessa, kun taas kalsium syrjäyttää niistä rajusti
Mg + H2O = MgO + H2; Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
Ca + 2C2H5OH \u003d Ca (C2H5O) 2 + H2
6. Magnesium ja kalsium ottavat happea pois vähemmän aktiivisista oksideista
metallit.
CuO + Mg = Cu + MgO; MoO3 + 3Ca = Mo + 3CaO
7. Magnesium ja kalsium syrjäyttävät vedyn hapettamattomista hapoista,
ja hapettavat hapot pelkistävät näitä metalleja syvästi.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2; Ca + 2CH3COOH = Ca(CH3COO)2 + H2
3Mg + 4H2SO4c = 3MgS04 + S + 4H20; 4Ca + 10HNO3c = 4Ca(NO3)2 + N2O
4Ca + 10HNO3 = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
8. Kalsium ja magnesium hapettavat helposti hapettimien liuosten vaikutuksesta:
5Mg + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5MgSO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Ca + K2Cr2O7 + 7H2SO4 = 3CaSO4 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
Oksidi kalsium- ja magnesiumhydroksidia.
Magnesiumoksidi - MgO- valkoinen jauhe, tulenkestävä (tulenkestävä),
ei liukene veteen ja happoihin ja on vain amorfisen oksidin muodossa
magnesium reagoi hitaasti happojen kanssa. Hanki magnesiumoksidia
lämmittää magnesiumhydroksidia.
MgO (amorfinen) + 2HCl = MgCl2 + H2O; Mg(OH)2 = MgO + H2O
Magnesiumhydroksidi - Mg(OH)2- liukenematon ja
alhainen dissosioituva emäs. Saatu alkalien vaikutuksesta suoloihin
magnesium. Kun hiilidioksidi johdetaan sen liuoksen läpi,
magnesiumkarbonaatin sakka, joka myöhemmin liukenee kun
ylimääräinen CO2.
MgCl2 + 2KOH = Mg(OH)2 + 2KCl MgCl2 + 2NH4OH = Mg(OH)2 + 2NH4Cl
Mg(OH)2 + CO2 = MgCO3 + H2O MgCO3 + CO2 + H2O = Mg(HCO3)2
kalsiumoksidi - Cao- poltettu kalkki. Valkoinen tulenkestävä
aine, jolla on selvät perusominaisuudet (muodostuu veden kanssa
hydroksidi, reagoi happooksidien, happojen ja amfoteeristen aineiden kanssa
oksidit).
CaO + H2O = Ca(OH)2 CaO + CO2 = CaCO3 CaO + 2HCl = CaCl2
CaO + Al2O3 = Ca(AlO2)2 CaO + Fe2O3 = Ca(FeO2)2
Saatu paahtamalla kalkkikiveä tai pelkistämällä sulfaattia
CaCO3 = CaO + C02; 2СаSO4 + 2C = 2CaO + 2SO2 + CO2
kalsiumhydroksidi Ca(OH)2- sammutettu kalkki (fluff), hanki
kun kalsiumoksidi reagoi veden kanssa. Vahva pohja paitsi
Se liuottaa joitain epämetalleja ja amfoteerisia metalleja.
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 +
3Ca(OH)2 2FeCl3 = 2Fe(OH)3+ 3CaCl2 2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + NH3
2Ca(OH)2 + Cl2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2Al + 2H2O =
Sammutettu kalkki on osa laastia.
Kiinteytyminen perustuu reaktioihin:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O; Ca(OH)2 + SiO2 = CaSiO3 + H2O
hiekkaa ilmasta
Kun hiilidioksidi johdetaan Ca(OH)2-liuoksen läpi
(kalkkivesi), kalsiumkarbonaatti saostuu, joka, kun
CO2:n edelleen siirtyminen liukenee muodostumisen vuoksi
liukoinen kalsiumbikarbonaatti.
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O; CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
II A-ryhmän elementtien ominaisuudet.
|
Ominaisuudet |
4Be |
12Mg |
20Ca |
38Sr |
56Ba |
88Ra |
|
Atomimassa |
9,012 |
24,305 |
40,80 |
87,62 |
137,34 |
226,025 |
|
Sähköinen konfigurointi* |
||||||
|
0,113 |
0,160 |
0,190 |
0,213 |
0,225 |
0,235 |
|
|
0,034 |
0,078 |
0,106 |
0,127 |
0,133 |
0,144 |
|
|
Ionisaatioenergia |
9,32 |
7,644 |
6,111 |
5,692 |
5,21 |
5,28 |
|
Suhteellinen sähkö- |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,9 |
|
Mahdolliset hapetustilat |
||||||
|
clarke, at.% (jakelu- |
1*10 -3 |
1,4 |
1,5 |
8*10 -3 |
5*10 -3 |
8*10 -12 |
|
Kokoamistila (hyvin.). |
S E R D E S E S T V A |
|||||
|
Väri |
harmaa |
Hopea |
S E R E B R I S T O - VALKOINEN |
|||
|
1283 |
649,5 |
850 |
770 |
710 |
700 |
|
|
2970 |
1120 |
1487 |
1367 |
1637 |
1140 |
|
|
Tiheys |
1,86 |
1,741 |
1,540 |
2,67 |
3,67 |
|
|
Normaali elektrodipotentiaali |
1,73 |
2,34 |
2,83 |
2,87 |
2,92 |
|
* Vastaavien alkuaineiden atomien ulkoisten elektronitasojen konfiguraatiot on annettu. Jäljellä olevien elektronisten tasojen konfiguraatiot ovat samat kuin edellisen jakson päättyneiden jalokaasujen konfiguraatiot ja ne on merkitty suluissa.
Kuten taulukon tiedoista seuraa, ryhmän IIA elementeillä on alhainen (mutta ei silti alhaisin: verrataan IA gr.) ionisaatioenergia ja suhteellinen elektronegatiivisuus, ja nämä arvot pienenevät Be:stä Ba:ksi, mikä mahdollistaa päätellä, että nämä alkuaineet ovat tyypillisiä pelkistäviä metalleja ja Ba on aktiivisempi kuin Be.
Ve - osoittaa, kuten alumiini, amfoteerisia ominaisuuksia. Kuitenkin Be:ssä metalliset ominaisuudet ovat yhä selvempiä kuin ei-metalliset. Beryllium reagoi, toisin kuin muut ryhmän IIA alkuaineet, alkalien kanssa.
Be-yhdisteiden kemialliset sidokset ovat pääosin kovalenttisia, kun taas kaikkien muiden alkuaineiden (Mg - Ra) yhdisteiden sidokset ovat luonteeltaan ionisia. Samaan aikaan, kuten ryhmän IA alkuaineilla, sidokset halogeenien ja hapen kanssa ovat erittäin vahvoja, ja vedyn, hiilen, typen, fosforin ja rikin kanssa ne hydrolysoituvat helposti.
fyysiset ominaisuudet. Nämä ovat hopeanvalkoisia metalleja, suhteellisen kevyitä, pehmeitä (poikkeuksena beryllium), sitkeitä, sulavia (kaikki paitsi beryllium), niillä on hyvä sähkön- ja lämmönjohtavuus.
Käytännöllinen käyttö. Be:tä käytetään ydintekniikassa neutronien hidastajana ja absorboijana. Berylliumseokset kuparin - pronssin - kanssa ovat erittäin kestäviä, ja nikkelillä - niillä on korkea kemiallinen kestävyys, minkä vuoksi niitä käytetään kirurgiassa.
Mg, Ca - käytetään hyvinä pelkistysaineina metallotermiassa.
Ca, Sr, Ba - reagoivat melko helposti kaasujen kanssa ja niitä käytetään tyhjiötekniikassa imejinä (ilmasta imeytyjinä).
Kuitti. Koska maa-alkalimetallit ovat erittäin reaktiivisia, ne eivät esiinny luonnossa vapaassa tilassa, vaan niitä saadaan halogenidisulatteiden elektrolyysillä tai metallotermialla. Luonnossa maa-alkalielementit ovat osa seuraavia mineraaleja: -beryyli; - maasälpä; - biskofiitti - käytetään lääketieteessä ja magnesiumin valmistukseen elektrolyysillä. Berylliumin saamiseksi metallurgiassa käytetään fluororyllaatteja: .
Kemialliset ominaisuudet. Maa-alkalimetallit reagoivat helposti hapen, halogeenien, ei-metallien, veden ja happojen kanssa, erityisesti kuumennettaessa:
Tämä reaktio on erityisen helppo kalsiumille ja bariumille, joten niitä varastoidaan erityisolosuhteissa.
Bariumpersulfidi BaS on loisteaine.
Asetylidien hydrolyysi tuottaa asetyleeniä:
Ei ollut mahdollista saada Be- ja Mg-yhdisteitä vedyn kanssa yksinkertaisten aineiden suoralla vuorovaikutuksella: reaktio ei mene kun taas menee aika helposti. Syntyvät hydridit ovat vahvoja pelkistäviä aineita. passivointi, ei reaktiota
Maa-alkalimetallien oksidit. Maa-alkali-alkuaineiden oksideja käytetään laajasti rakentamisessa. Niitä saadaan hajottamalla suoloja: - CaO - poltettu kalkki.
Oksidisarjassa BeO:sta BaO:han vasemmalta oikealle oksidien liukoisuus veteen, niiden pääominaisuudet ja kemiallinen aktiivisuus lisääntyvät seuraavasti: BeO on veteen liukenematon, amfotereeni, MgO liukenee heikosti veteen ja CaO, SrO, BaO ovat erittäin vesiliukoisia, hydroksidien muodostuminen Me (OH) : .
Oksidien sulamispisteet laskevat sarjassa BeO ® BaO. Oksidien BeO ja MgO sulamispisteet » 2500 °C, mikä mahdollistaa niiden käytön tulenkestävinä materiaaleina.
Maa-alkalimetallien hydroksidit. Sarjassa Be (OH) 2 ® Ba (OH) 2 Me 2+ -ionien säde kasvaa ja sen seurauksena hydroksidien pääominaisuuksien ilmenemisen todennäköisyys, niiden vesiliukoisuus kasvaa: Be (OH) ) 2 - on heikosti veteen liukeneva, koska sen amfoteerisella aineella on heikkoja happamia ja emäksisiä ominaisuuksia, ja Ba (OH) 2 on erittäin vesiliukoinen ja sitä voidaan verrata vahvuudeltaan niin vahvaan emäkseen kuin NaOH.
Berylliumhydroksidin amfoteerisuutta voidaan havainnollistaa seuraavilla reaktioilla:
Maa-alkalimetallien suolat. Liukoiset suolat Be ja Ba - myrkyllisiä, myrkyllisiä! CaF 2- niukkaliukoinen suola, esiintyy luonnossa fluoriittina tai fluorisälpänä, käytetään optiikassa. CaCl2, MgCl2- Liukenee hyvin veteen, käytetään lääketieteessä ja kemiallisessa synteesissä kuivausaineina. Karbonaatteja käytetään myös laajasti rakentamisessa: CaCO 3H MgCO 3- dolomiitti - käytetään rakentamisessa ja Vg:n ja Ca:n saamiseksi. CaCO 3 - kalsiitti, liitu, marmori, islantilainen spar, MgCO 3-magnesiitti. Luonnonveden liukoisten karbonaattien pitoisuus määrää sen kovuuden: . Sulfaatit ovat myös laajalle levinneitä maa-alkalimetallien luonnollisia yhdisteitä: CaSO 4H 2H 2O- kipsi - käytetään laajasti rakentamisessa. MgSO 4H 7H 2O- epsomiitti, "englantilainen katkera suola", BaSO 4- Löytää sovelluksen fluoroskopialla. Fosfaatit: Ca 3 (RO 4) 2- fosforiitti, Ca (H 2 RO 4) 2, CaHRO 4- sakka - käytetään lannoitteiden valmistukseen, Ca 5 (RO 4) 3H (OH-, F-, Cl-) - appatite - luonnollinen mineraali Ca, NH 4 Mg (PO 4)- vähän liukeneva yhdiste. Muitakin suoloja tunnetaan: Ca (NO 3) 2H 2H 2O- norjalainen salpietari, Mg(ClO 4) 2- Anhydroni on erittäin hyvä kuivausaine.
Maa-alkalimetallit sisältävät D.I:n jaksollisen järjestelmän ryhmän IIA metallit. Mendelejev - kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) ja radium (Ra). Niiden lisäksi ryhmän II pääalaryhmään kuuluvat beryllium (Be) ja magnesium (Mg). Maa-alkalimetallien ulkoenergiatasolla on kaksi valenssielektronia. Maa-alkalimetallien ulkoisen energiatason elektroninen konfiguraatio on ns 2 . Niiden yhdisteissä on yksi hapetusaste, joka on yhtä suuri kuin +2. OVR:ssä ne ovat pelkistäviä aineita, ts. lahjoittaa elektronin.
Kun maa-alkalimetallien ryhmään kuuluvien alkuaineiden atomien ytimen varaus kasvaa, atomien ionisaatioenergia pienenee ja atomien ja ionien säteet kasvavat, kemiallisten alkuaineiden metalliset ominaisuudet lisääntyvät.
Maa-alkalimetallien fysikaaliset ominaisuudet
Vapaassa tilassa Be on teräksenharmaa metalli, jossa on tiheä kuusikulmainen kidehila, melko kova ja hauras. Ilmassa Be on peitetty oksidikalvolla, joka antaa sille mattasävyn ja vähentää sen kemiallista aktiivisuutta.
Magnesium yksinkertaisen aineen muodossa on valkoinen metalli, joka, kuten Be, saa mattasävyn joutuessaan alttiiksi ilmalle oksidikalvon muodostumisen vuoksi. Mg on pehmeämpää ja sitkeämpää kuin beryllium. Mg:n kidehila on kuusikulmainen.
Vapaa Ca, Ba ja Sr ovat hopeanvalkoisia metalleja. Kun ne altistetaan ilmalle, ne peittyvät välittömästi kellertävällä kalvolla, joka on seurausta niiden vuorovaikutuksesta ilman aineosien kanssa. Kalsium on melko kova metalli, Ba ja Sr ovat pehmeämpiä.
Ca:lla ja Sr:llä on kuutioinen kasvokeskeinen kidehila, bariumilla on kuutiomainen runkokeskittyvä kidehila.
Kaikille maa-alkalimetalleille on ominaista metallisen tyyppinen kemiallinen sidos, mikä aiheuttaa niiden korkean lämmön- ja sähkönjohtavuuden. Maa-alkalimetallien kiehumis- ja sulamispisteet ovat korkeammat kuin alkalimetallien.
Maa-alkalimetallien saaminen
Getting Be suoritetaan sen fluoridin pelkistysreaktiolla. Reaktio etenee kuumennettaessa:
BeF 2 + Mg = Be + MgF 2
Magnesiumia, kalsiumia ja strontiumia saadaan elektrolyysillä sulaista suoloista, useimmiten klorideista:
CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2
Lisäksi kun Mg saadaan dikloridisulan elektrolyysillä, reaktioseokseen lisätään NaCl:a sulamislämpötilan alentamiseksi.
Mg:n saamiseksi teollisuudessa käytetään metalli- ja hiilitermisiä menetelmiä:
2(CaO×MgO) (dolomiitti) + Si = Ca 2 SiO 4 + Mg
Pääasiallinen tapa saada Ba on oksidin pelkistys:
3BaO + 2Al = 3Ba + Al 2O 3
Maa-alkalimetallien kemialliset ominaisuudet
Koska vuonna n.a. Be:n ja Mg:n pinta on peitetty oksidikalvolla - nämä metallit ovat inerttejä veden suhteen. Ca, Sr ja Ba liukenevat veteen muodostaen hydroksideja, joilla on vahvat emäksiset ominaisuudet:
Ba + H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2
Maa-alkalimetallit pystyvät reagoimaan hapen kanssa, ja ne kaikki, paitsi barium, muodostavat oksideja tämän vuorovaikutuksen seurauksena, bariumperoksidi:
2Ca + O 2 \u003d 2CaO
Ba + O 2 \u003d BaO 2
Maa-alkalimetallien oksideilla, lukuun ottamatta berylliumia, on perusominaisuuksia, Be - amfoteerisia ominaisuuksia.
Kuumennettaessa maa-alkalimetallit voivat olla vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa (halogeenit, rikki, typpi jne.):
Mg + Br 2 \u003d 2MgBr
3Sr + N 2 \u003d Sr 3 N 2
2Mg + 2C \u003d Mg 2C 2
2Ba + 2P = Ba 3P 2
Ba + H 2 = BaH 2
Maa-alkalimetallit reagoivat happojen kanssa - liukenevat niihin:
Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2
Mg + H2SO4 \u003d MgSO 4 + H2
Beryllium reagoi alkalien vesiliuosten kanssa - se liukenee niihin:
Be + 2NaOH + 2H 2O \u003d Na2 + H2
Laadulliset reaktiot
Laadullinen reaktio maa-alkalimetalleille on liekin värjäytyminen niiden kationien kanssa: Ca 2+ värjää liekin tummanoranssiksi, Sr 2+ tummanpunaiseksi, Ba 2+ vaaleanvihreäksi.
Kvalitatiivisena reaktiona bariumkationille Ba 2+ ovat SO 4 2- anionit, mikä johtaa valkoisen bariumsulfaatin (BaSO 4) saostuman muodostumiseen, joka ei liukene epäorgaanisiin happoihin.
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓
Esimerkkejä ongelmanratkaisusta
ESIMERKKI 1
| Harjoittele | Suorita sarja muunnoksia: Ca → CaO → Ca (OH) 2 → Ca (NO 3) 2 |
| Päätös | 2Ca + O2 → 2CaO CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O |
