Метали от група II алкалоземни метали магнезий и берилий. Берилий, магнезий и алкалоземни метали Химични елементи магнезий калций и берилий

Алкалоземните метали включват метали от група IIA на периодичната таблица D.I. Менделеев - калций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). В допълнение към тях основната подгрупа на група II включва берилий (Be) и магнезий (Mg). Най-външното енергийно ниво на алкалоземните метали съдържа два валентни електрона. Електронната конфигурация на външното енергийно ниво на алкалоземните метали е ns 2. В техните съединения те проявяват едно степен на окисление +2. В OVR те са редуктори, т.е. да се откажа от електрон.

С увеличаване на заряда на ядрото на атомите на елементите, включени в групата на алкалоземните метали, йонизационната енергия на атомите намалява и радиусите на атомите и йоните се увеличават, металните характеристики на химичните елементи се увеличават.

Физични свойства на алкалоземните метали

В свободно състояние Be е стоманеносив метал с плътна шестоъгълна кристална решетка, доста твърд и крехък. Във въздуха Be се покрива с оксиден филм, който му придава матов оттенък и намалява неговата химическа реактивност.

Магнезият под формата на просто вещество е бял метал, който, подобно на Be, когато е изложен на въздух, придобива матов оттенък поради образуването на оксиден филм. Mg е по-мек и пластичен от берилия. Кристалната решетка на Mg е шестоъгълна.

Ca, Ba и Sr в свободна форма са сребристо-бели метали. Когато са изложени на въздух, те моментално се покриват с жълтеникав филм, който е продукт на взаимодействието им с компонентите на въздуха. Калцият е доста твърд метал, Ba и Sr са по-меки.

Ca и Sr имат лицево-центрирана кубична кристална решетка, барият има обемно-центрирана кубична кристална решетка.

Всички алкалоземни метали се характеризират с наличието на метален тип химична връзка, което определя тяхната висока топло- и електропроводимост. Точките на кипене и топене на алкалоземните метали са по-високи от тези на алкалните метали.

Получаване на алкалоземни метали

Be се получава чрез реакцията на редукция на неговия флуорид. Реакцията протича при нагряване:

BeF 2 + Mg = Be + MgF 2

Магнезият, калцият и стронцийът се получават чрез електролиза на разтопени соли, най-често хлориди:

CaCl 2 = Ca + Cl 2

Освен това, когато се произвежда Mg чрез електролиза на дихлоридна стопилка, към реакционната смес се добавя NaCl, за да се понижи точката на топене.

За получаване на Mg в промишлеността се използват метални и въглеродни термични методи:

2(CaO×MgO) (доломит) + Si = Ca 2 SiO 4 + Mg

Основният метод за получаване на Ba е редукцията на оксида:

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

Химични свойства на алкалоземните метали

Тъй като в бр. повърхността на Be и Mg е покрита с оксиден филм - тези метали са инертни към водата. Ca, Sr и Ba се разтварят във вода, за да образуват хидроксиди, показващи силни основни свойства:

Ba + H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2

Алкалоземните метали са способни да реагират с кислород и всички те, с изключение на барий, в резултат на това взаимодействие образуват оксиди, барий - пероксид:

2Ca + O2 = 2CaO

Ba + O 2 = BaO 2

Оксидите на алкалоземните метали, с изключение на берилия, проявяват основни свойства, Be - амфотерни свойства.

При нагряване алкалоземните метали са способни да взаимодействат с неметали (халогени, сяра, азот и др.):

Mg + Br 2 = 2MgBr

3Sr + N 2 = Sr 3 N 2

2Mg + 2C = Mg 2 C 2

2Ba + 2P = Ba 3 P 2

Ba + H 2 = BaH 2

Алкалоземните метали реагират с киселини и се разтварят в тях:

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2

Берилият реагира с водни разтвори на основи - разтваря се в тях:

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

Качествени реакции

Качествена реакция към алкалоземни метали е оцветяването на пламъка от техните катиони: Ca 2+ оцветява пламъка в тъмно оранжево, Sr 2+ - тъмно червено, Ba 2+ - светло зелено.

Качествена реакция към бариевия катион Ba 2+ е SO 4 2- аниони, което води до образуването на бяла утайка от бариев сулфат (BaSO 4), неразтворим в неорганични киселини.

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Все още няма HTML версия на произведението.
Можете да изтеглите архива на работата, като кликнете върху връзката по-долу.

Подобни документи

Обща характеристика на групата. Берилий и магнезий. История, разпространение, производство, характеристики, физични свойства, приложение на алкалоземни метали. Химични свойства на алкалоземните метали и техните съединения.

резюме, добавено на 30.05.2003 г


метали. Методи за получаване на метали. Химични свойства на металите. Характеристики на металите от основната подгрупа на I група. Характеристика на елементите от главната подгрупа на II група. Характеристика на елементите от главната подгрупа на III група. Алуминий. Преходни метали

резюме, добавено на 18.05.2006 г


Съединения на магнезий, калций и барий като лекарства. Промени в групата радиуси на атоми и йони, йонизационен потенциал. Качествени реакции към йони на магнезий, калций, стронций. Биологична роля на магнезия и калция, значение за организма.

резюме, добавено на 14.04.2015 г


Историята на откриването на елементите, тяхното разпространение в природата. Промени в групата от стойности на радиусите на атомите и йоните. Сравнение на свойствата на прости вещества от група IIA. Антагонизъм на магнезий и калций, тяхната биологична роля в организма. Токсичност на берилий и барий.

резюме, добавено на 30.11.2011 г


Физиологичната роля на берилия в човешкото тяло, неговите синергисти и антагонисти. Ролята на магнезия в човешкото тяло за осигуряване на протичането на различни жизнени процеси. Неутрализиране на излишната киселинност на организма. Стойността на стронция за хората.

резюме, добавено на 05/09/2014


Взаимодействие на литий, натрий, калий с вода. Изследване на физичните и химичните свойства на бинарните кислородни съединения. Най-важните съединения на алкалоземните метали. Редокс свойства на пероксидите. Приложение на органометалните съединения.

презентация, добавена на 07.08.2015 г


Магнезият като елемент от главната подгрупа на втора група, трети период с атомен номер 12, неговите основни физични и химични свойства, атомен строеж. Разпространение на магнезия, съединения и области на тяхното практическо приложение. Клетъчна регенерация.

Група IIA съдържа само метали – Be (берилий), Mg (магнезий), Ca (калций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химичните свойства на първия представител на тази група, берилият, се различават най-силно от химичните свойства на другите елементи от тази група. Химичните му свойства в много отношения са дори по-сходни с алуминия, отколкото с други метали от група IIA (така нареченото „диагонално сходство“). Магнезият по своите химични свойства също се различава значително от Ca, Sr, Ba и Ra, но все пак има много по-сходни химични свойства с тях, отколкото с берилия. Поради значителното сходство в химичните свойства на калций, стронций, барий и радий, те се обединяват в едно семейство, т.нар. алкалоземни метали.

Всички елементи от група IIA принадлежат към с-елементи, т.е. съдържат всичките си валентни електрони с-подниво По този начин електронната конфигурация на външния електронен слой на всички химични елементи от тази група има формата ns 2 , Където н– номер на периода, в който се намира елементът.

Поради особеностите на електронната структура на металите от група IIA, тези елементи, освен нула, могат да имат само едно единствено състояние на окисление, равно на +2. Простите вещества, образувани от елементи от група IIA, когато участват във всякакви химични реакции, могат само да се окисляват, т.е. даряват електрони:

Аз 0 – 2e — → Аз +2

Калцият, стронций, барий и радий имат изключително висока химическа реактивност. Образуваните от тях прости вещества са много силни редуциращи агенти. Магнезият също е силен редуциращ агент. Редукционната активност на металите се подчинява на общите закони на периодичния закон на D.I. Менделеев и се увеличава надолу по подгрупата.

Взаимодействие с прости вещества

с кислород

Без нагряване берилият и магнезият не реагират нито с атмосферния кислород, нито с чистия кислород поради факта, че са покрити с тънки защитни филми, състоящи се съответно от BeO и MgO оксиди. Съхранението им не изисква специални методи за защита от въздух и влага, за разлика от алкалоземните метали, които се съхраняват под слой инертна към тях течност, най-често керосин.

Be, Mg, Ca, Sr, когато се изгарят в кислород, образуват оксиди от състава MeO, а Ba - смес от бариев оксид (BaO) и бариев пероксид (BaO 2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Трябва да се отбележи, че при изгаряне на алкалоземни метали и магнезий във въздуха възниква и странична реакция на тези метали с азот от въздуха, в резултат на което в допълнение към съединенията на металите с кислорода се образуват нитриди с обща формула Me 3 N образуват се и 2 бр.

с халогени

Берилият реагира с халогени само при високи температури, а останалите метали от група IIA - вече при стайна температура:

Mg + I 2 = MgI 2 – Магнезиев йодид

Ca + Br 2 = CaBr 2 – калциев бромид

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – бариев хлорид

с неметали от IV–VI групи

Всички метали от група IIA реагират при нагряване с всички неметали от групи IV-VI, но в зависимост от позицията на метала в групата, както и от активността на неметалите, е необходима различна степен на нагряване. Тъй като берилият е най-химически инертен сред всички метали от група IIA, при извършване на неговите реакции с неметали е необходимо значително използване. Опо-висока температура.

Трябва да се отбележи, че реакцията на метали с въглерод може да образува карбиди от различно естество. Има карбиди, които принадлежат към метанидите и обикновено се считат за производни на метана, в които всички водородни атоми са заменени с метал. Те, подобно на метана, съдържат въглерод в степен на окисление -4 и когато се хидролизират или взаимодействат с неокисляващи киселини, един от продуктите е метан. Съществува и друг вид карбиди - ацетилениди, които съдържат C 2 2- йон, който всъщност е фрагмент от ацетиленовата молекула. Карбиди като ацетилениди, при хидролиза или взаимодействие с неокисляващи киселини, образуват ацетилен като един от реакционните продукти. Типът карбид - метанид или ацетиленид - получен, когато даден метал реагира с въглерод, зависи от размера на металния катион. Металните йони с малък радиус обикновено образуват метаниди, а по-големите йони образуват ацетилениди. В случай на метали от втората група, метанидът се получава чрез взаимодействие на берилий с въглерод:

Останалите метали от група II A образуват ацетилениди с въглерод:

Със силиция металите от група IIA образуват силициди - съединения от типа Me 2 Si, с азот - нитриди (Me 3 N 2), с фосфор - фосфиди (Me 3 P 2):

с водород

Всички алкалоземни метали реагират с водород при нагряване. За да може магнезият да реагира с водорода, само нагряване, както при алкалоземните метали, не е достатъчно, освен висока температура е необходимо и повишено налягане на водорода. Берилият не реагира с водород при никакви условия.

Взаимодействие със сложни вещества

с вода

Всички алкалоземни метали реагират активно с вода, за да образуват алкали (разтворими метални хидроксиди) и водород. Магнезият реагира с вода само при кипене поради факта, че при нагряване защитният оксиден филм MgO се разтваря във вода. В случай на берилий, защитният оксиден филм е много устойчив: водата не реагира с него нито при кипене, нито дори при червени температури:

с неокисляващи киселини

Всички метали от основната подгрупа на група II реагират с неокисляващи киселини, тъй като те са в серията на активност вляво от водорода. В този случай се образува сол на съответната киселина и водород. Примери за реакции:

Be + H 2 SO 4 (разреден) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

с окислителни киселини

− разредена азотна киселина

Всички метали от група IIA реагират с разредена азотна киселина. В този случай продуктите на редукция, вместо водород (както в случая на неокисляващи киселини), са азотни оксиди, главно азотен оксид (I) (N 2 O), а в случай на силно разредена азотна киселина, амониев нитрат (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( разб .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (много размазано)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− концентрирана азотна киселина

Концентрирана азотна киселина при обикновена (или ниска) температура пасивира берилий, т.е. не реагира с него. При кипене реакцията е възможна и протича предимно в съответствие с уравнението:

Магнезият и алкалоземните метали реагират с концентрирана азотна киселина, за да образуват широка гама от различни продукти за намаляване на азота.

− концентрирана сярна киселина

Берилият се пасивира с концентрирана сярна киселина, т.е. не реагира с него при нормални условия, но реакцията протича при кипене и води до образуването на берилиев сулфат, серен диоксид и вода:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Барият също се пасивира от концентрирана сярна киселина поради образуването на неразтворим бариев сулфат, но реагира с него при нагряване; бариевият сулфат се разтваря при нагряване в концентрирана сярна киселина поради превръщането му в бариев хидроген сулфат.

Останалите метали от основна група IIA реагират с концентрирана сярна киселина при всякакви условия, включително на студено. Редукцията на сярата може да настъпи до SO 2, H 2 S и S в зависимост от активността на метала, реакционната температура и концентрацията на киселина:

Mg + H2SO4 ( конц. .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H 2 SO 4 ( конц. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4 ( конц. .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O

с алкали

Магнезият и алкалоземните метали не взаимодействат с алкали, а берилият лесно реагира както с алкални разтвори, така и с безводни алкали по време на синтез. Освен това, когато реакцията се извършва във воден разтвор, водата също участва в реакцията и продуктите са тетрахидроксоберилати на алкални или алкалоземни метали и водороден газ:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - калиев тетрахидроксобериллат

При провеждане на реакция с твърда основа по време на синтез се образуват берилати на алкални или алкалоземни метали и водород

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - калиев берилат

с оксиди

Алкалоземните метали, както и магнезият, могат да редуцират по-малко активните метали и някои неметали от техните оксиди при нагряване, например:

Методът за редуциране на металите от техните оксиди с магнезий се нарича магнезий.

Алкалоземните метали са елементи, които принадлежат към втората група на периодичната таблица. Те включват вещества като калций, магнезий, барий, берилий, стронций и радий. Името на тази група показва, че те дават алкална реакция във водата.

Алкалните и алкалоземните метали или по-скоро техните соли са широко разпространени в природата. Те са представени от минерали. Изключение прави радият, който се счита за доста рядък елемент.

Всички горепосочени метали имат някои общи качества, което направи възможно комбинирането им в една група.

Алкалоземни метали и техните физични свойства

Почти всички тези елементи са сивкави твърди вещества (поне при нормални условия и между другото физическите свойства са малко по-различни - въпреки че тези вещества са доста устойчиви, те лесно се повлияват.

Интересно е, че със серийния номер в таблицата се увеличава и такъв индикатор на метала като плътност. Например в тази група калцият има най-нисък показател, докато радият е подобен по плътност на желязото.

Алкалоземни метали: химични свойства

Като начало си струва да се отбележи, че химическата активност нараства според поредния номер на периодичната таблица. Например берилият е доста стабилен елемент. Реагира с кислород и халогени само при силно нагряване. Същото важи и за магнезия. Но калцият може бавно да се окислява дори при стайна температура. Останалите три представителя на групата (радий, барий и стронций) реагират бързо с атмосферния кислород вече при стайна температура. Ето защо тези елементи се съхраняват, като се покриват със слой керосин.

Активността на оксидите и хидроксидите на тези метали нараства по същия модел. Например берилиевият хидроксид не е разтворим във вода и се счита за амфотерно вещество, но се счита за доста силна основа.

Алкалоземни метали и тяхната кратка характеристика

Берилият е издръжлив, светлосив метал, който е силно токсичен. Елементът е открит за първи път през 1798 г. от химика Вокелин. В природата има няколко берилиеви минерала, от които най-известните са следните: берил, фенакит, даналит и хризоберил. Между другото, някои изотопи на берилий са силно радиоактивни.

Интересното е, че някои форми на берил са ценни скъпоценни камъни. Те включват изумруд, аквамарин и хелиодор.

Берилият се използва за направата на някои сплави, използвани за забавяне на неутроните.

Калцият е един от най-известните алкалоземни метали. В чистата си форма е меко, бяло вещество със сребрист оттенък. Чистият калций е изолиран за първи път през 1808 г. В природата този елемент присъства под формата на минерали като мрамор, варовик и гипс. Калцият се използва широко в съвременните технологии. Използва се като източник на химическо гориво, а също и като огнеупорен материал. Не е тайна, че калциевите съединения се използват в производството на строителни материали и лекарства.

Този елемент се намира и във всеки жив организъм. По принцип той е отговорен за работата на двигателната система.

Магнезият е лек и доста ковък метал с характерен сивкав цвят. Изолиран е в чист вид през 1808 г., но солите му стават известни много по-рано. Магнезият се намира в минерали като магнезит, доломит, карналит и кизерит. Между другото, магнезиевата сол осигурява огромен брой съединения на това вещество, които могат да бъдат намерени в морската вода.