Metaller av grupp II alkaliska jordartsmetaller magnesium och beryllium. Beryllium, magnesium och alkaliska jordartsmetaller Kemiska grundämnen magnesium kalcium och beryllium

Alkaliska jordartsmetaller inkluderar metaller från grupp IIA i det periodiska systemet D.I. Mendeleev - kalcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) och radium (Ra). Utöver dem inkluderar huvudundergruppen i grupp II beryllium (Be) och magnesium (Mg). Den yttersta energinivån av jordalkalimetaller innehåller två valenselektroner. Den elektroniska konfigurationen av den yttre energinivån för alkaliska jordartsmetaller är ns 2. I sina föreningar uppvisar de ett enda oxidationstillstånd på +2. I OVR är de reduktionsmedel, d.v.s. ge upp en elektron.

Med en ökning av laddningen av kärnan av atomer av element som ingår i gruppen av alkaliska jordartsmetaller, minskar joniseringsenergin hos atomer, och radierna av atomer och joner ökar, ökar de metalliska egenskaperna hos kemiska element.

Fysikaliska egenskaper hos alkaliska jordartsmetaller

I det fria tillståndet är Be en stålgrå metall med ett tätt hexagonalt kristallgitter, ganska hårt och sprött. I luften blir Be täckt av en oxidfilm, vilket ger den en matt nyans och minskar dess kemiska reaktivitet.

Magnesium i form av ett enkelt ämne är en vit metall, som liksom Be när den utsätts för luft får en matt nyans på grund av bildandet av en oxidfilm. Mg är mjukare och mer seg än beryllium. Mg-kristallgittret är hexagonalt.

Ca, Ba och Sr i fri form är silvervita metaller. När de utsätts för luft blir de omedelbart täckta med en gulaktig film, som är produkten av deras interaktion med luftens komponenter. Kalcium är en ganska hård metall, Ba och Sr är mjukare.

Ca och Sr har ett ansiktscentrerat kubiskt kristallgitter, barium har ett kroppscentrerat kubiskt kristallgitter.

Alla alkaliska jordartsmetaller kännetecknas av närvaron av en metallisk typ av kemisk bindning, som bestämmer deras höga termiska och elektriska ledningsförmåga. Kok- och smältpunkterna för alkaliska jordartsmetaller är högre än för alkalimetaller.

Framställning av alkaliska jordartsmetaller

Be produceras genom reduktionsreaktionen av dess fluorid. Reaktionen inträffar vid upphettning:

BeF 2 + Mg = Be + MgF 2

Magnesium, kalcium och strontium erhålls genom elektrolys av smälta salter, oftast klorider:

CaCl2 = Ca + Cl2

Vid framställning av Mg genom elektrolys av en dikloridsmälta tillsätts dessutom NaCl till reaktionsblandningen för att sänka smältpunkten.

För att erhålla Mg inom industrin används metall- och koltermiska metoder:

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

Den huvudsakliga metoden för att erhålla Ba är reduktionen av oxiden:

3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3

Kemiska egenskaper hos jordalkalimetaller

Sedan i nr. ytan på Be och Mg är täckt med en oxidfilm - dessa metaller är inerta mot vatten. Ca, Sr och Ba löses i vatten för att bilda hydroxider som uppvisar starka basegenskaper:

Ba + H2O = Ba(OH)2 + H2

Alkaliska jordartsmetaller kan reagera med syre, och alla, med undantag av barium, bildar som ett resultat av denna interaktion oxider, barium - peroxid:

2Ca + O2 = 2CaO

Ba + O2 = BaO2

Oxider av alkaliska jordartsmetaller, med undantag av beryllium, uppvisar grundläggande egenskaper, Be - amfotära egenskaper.

Vid upphettning kan jordalkalimetaller interagera med icke-metaller (halogener, svavel, kväve, etc.):

Mg + Br2=2MgBr

3Sr + N2 = Sr3N2

2Mg + 2C = Mg2C2

2Ba + 2P = Ba3P2

Ba + H2 = BaH2

Alkaliska jordartsmetaller reagerar med syror och löser sig i dem:

Ca + 2HCl = CaCl2 + H2

Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2

Beryllium reagerar med vattenlösningar av alkalier - löses i dem:

Be + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2

Kvalitativa reaktioner

En kvalitativ reaktion på alkaliska jordartsmetaller är flammans färgning av deras katjoner: Ca 2+ färgar flamman mörkorange, Sr 2+ - mörkröd, Ba 2+ - ljusgrön.

En kvalitativ reaktion på bariumkatjonen Ba 2+ är SO 4 2- anjoner, vilket resulterar i bildandet av en vit fällning av bariumsulfat (BaSO 4), olöslig i oorganiska syror.

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Det finns ingen HTML-version av verket ännu.
Du kan ladda ner arkivet över arbetet genom att klicka på länken nedan.

Liknande dokument

Allmänna egenskaper hos gruppen. Beryllium och magnesium. Historik, prevalens, produktion, egenskaper, fysikaliska egenskaper, tillämpning av alkaliska jordartsmetaller. Kemiska egenskaper hos alkaliska jordartsmetaller och deras föreningar.

abstrakt, tillagt 2003-05-30


Metaller. Metoder för att erhålla metaller. Kemiska egenskaper hos metaller. Egenskaper för metaller i huvudundergruppen av grupp I. Egenskaper för elementen i huvudundergruppen i grupp II. Egenskaper för elementen i huvudundergruppen i grupp III. Aluminium. Övergångsmetaller

abstrakt, tillagt 2006-05-18


Föreningar av magnesium, kalcium och barium som läkemedel. Förändringar i gruppen av radier av atomer och joner, joniseringspotential. Kvalitativa reaktioner på magnesium, kalcium, strontiumjoner. Biologisk roll av magnesium och kalcium, betydelse för kroppen.

abstrakt, tillagt 2015-04-14


Historien om upptäckten av element, deras förekomst i naturen. Förändringar i gruppen av värden för radierna av atomer och joner. Jämförelse av egenskaperna hos enkla ämnen i grupp IIA. Antagonism av magnesium och kalcium, deras biologiska roll i kroppen. Toxicitet av beryllium och barium.

abstrakt, tillagt 2011-11-30


Berylliums fysiologiska roll i människokroppen, dess synergister och antagonister. Rollen av magnesium i människokroppen för att säkerställa förekomsten av olika livsprocesser. Neutralisering av överskott av surhet i kroppen. Strontiums värde för människor.

abstrakt, tillagt 2014-09-05


Reaktion av litium, natrium, kalium med vatten. Studie av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos binära syreföreningar. De viktigaste föreningarna av alkaliska jordartsmetaller. Redoxegenskaper hos peroxider. Användning av organometalliska föreningar.

presentation, tillagd 2015-07-08


Magnesium som ett element i huvudundergruppen av den andra gruppen, tredje perioden med atomnummer 12, dess grundläggande fysikaliska och kemiska egenskaper, atomstruktur. Förekomst av magnesium, föreningar och områden för deras praktiska tillämpning. Cellregenerering.

Grupp IIA innehåller endast metaller – Be (beryllium), Mg (magnesium), Ca (kalcium), Sr (strontium), Ba (barium) och Ra (radium). De kemiska egenskaperna hos den första representanten för denna grupp, beryllium, skiljer sig starkast från de kemiska egenskaperna hos de andra elementen i denna grupp. Dess kemiska egenskaper liknar på många sätt ännu mer aluminium än andra Grupp IIA-metaller (så kallad "diagonal likhet"). Magnesium, i sina kemiska egenskaper, skiljer sig också markant från Ca, Sr, Ba och Ra, men har fortfarande mycket mer liknande kemiska egenskaper med dem än med beryllium. På grund av den betydande likheten i de kemiska egenskaperna hos kalcium, strontium, barium och radium, kombineras de till en familj som kallas jordalkali metaller.

Alla delar av grupp IIA tillhör s-element, dvs. innehålla alla deras valenselektroner på s-undernivå Således har den elektroniska konfigurationen av det yttre elektroniska lagret av alla kemiska element i denna grupp formen ns 2 , Var n– numret på den period under vilken elementet finns.

På grund av särdragen hos den elektroniska strukturen av grupp IIA-metaller kan dessa element, förutom noll, bara ha ett enda oxidationstillstånd lika med +2. Enkla ämnen som bildas av element i grupp IIA, när de deltar i några kemiska reaktioner, kan endast oxideras, d.v.s. donera elektroner:

Jag 0 – 2e — → Jag +2

Kalcium, strontium, barium och radium har extremt hög kemisk reaktivitet. De enkla ämnen som bildas av dem är mycket starka reduktionsmedel. Magnesium är också ett starkt reduktionsmedel. Reduktionsaktiviteten hos metaller följer de allmänna lagarna i den periodiska lagen för D.I. Mendeleev och ökar ner i undergruppen.

Interaktion med enkla ämnen

med syre

Utan uppvärmning reagerar inte beryllium och magnesium med vare sig atmosfäriskt syre eller rent syre på grund av att de är täckta med tunna skyddsfilmer bestående av BeO- respektive MgO-oxider. Deras lagring kräver inga speciella metoder för skydd mot luft och fukt, till skillnad från alkaliska jordartsmetaller, som lagras under ett lager av flytande inert mot dem, oftast fotogen.

Be, Mg, Ca, Sr, när de bränns i syre, bildar oxider av sammansättningen MeO och Ba - en blandning av bariumoxid (BaO) och bariumperoxid (BaO 2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O2 = 2BaO

Ba + O2 = BaO2

Det bör noteras att när alkaliska jordartsmetaller och magnesium brinner i luft, uppstår också en sidreaktion av dessa metaller med luftkväve, som ett resultat av vilket, förutom föreningar av metaller med syre, nitrider med den allmänna formeln Me 3 N 2 bildas också.

med halogener

Beryllium reagerar med halogener endast vid höga temperaturer, och resten av gruppen IIA-metaller - redan vid rumstemperatur:

Mg + I2 = MgI2 – Magnesiumjodid

Ca + Br 2 = CaBr 2 – kalciumbromid

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – bariumklorid

med icke-metaller från grupperna IV–VI

Alla metaller i grupp IIA reagerar vid upphettning med alla icke-metaller i grupperna IV–VI, men beroende på metallens position i gruppen, samt aktiviteten hos icke-metallerna, krävs olika grader av uppvärmning. Eftersom beryllium är den mest kemiskt inerta bland alla grupp IIA-metaller, krävs betydande användning när de utför sina reaktioner med icke-metaller. O högre temperatur.

Det bör noteras att reaktionen av metaller med kol kan bilda karbider av olika natur. Det finns karbider som tillhör metanider och som konventionellt anses vara derivat av metan, där alla väteatomer är ersatta av metall. De innehåller liksom metan kol i -4-oxidationstillståndet, och när de hydrolyseras eller interagerar med icke-oxiderande syror är en av produkterna metan. Det finns också en annan typ av karbider - acetylenider, som innehåller C 2 2-jonen, som egentligen är ett fragment av acetylenmolekylen. Karbider såsom acetylenider bildar vid hydrolys eller interaktion med icke-oxiderande syror acetylen som en av reaktionsprodukterna. Typen av karbid - metanid eller acetylenid - som erhålls när en viss metall reagerar med kol beror på storleken på metallkatjonen. Metalljoner med liten radie bildar vanligtvis metanider, och större joner bildar acetylenider. När det gäller metaller från den andra gruppen erhålls metanid genom interaktion av beryllium med kol:

De återstående metallerna i grupp II A bildar acetylenider med kol:

Med kisel bildar grupp IIA-metaller silicider - föreningar av typen Me 2 Si, med kväve - nitrider (Me 3 N 2), med fosfor - fosfider (Me 3 P 2):

med väte

Alla alkaliska jordartsmetaller reagerar med väte vid upphettning. För att magnesium ska reagera med väte räcker det inte med enbart uppvärmning, som i fallet med alkaliska jordartsmetaller, utan det krävs förutom hög temperatur även ökat vätgastryck. Beryllium reagerar inte med väte under några förhållanden.

Interaktion med komplexa ämnen

med vatten

Alla alkaliska jordartsmetaller reagerar aktivt med vatten för att bilda alkalier (lösliga metallhydroxider) och väte. Magnesium reagerar med vatten endast när det kokas på grund av att den skyddande oxidfilmen MgO vid upphettning löses i vatten. När det gäller beryllium är den skyddande oxidfilmen mycket resistent: vatten reagerar inte med den vare sig vid kokning eller ens vid glödheta temperaturer:

med icke-oxiderande syror

Alla metaller i huvudundergruppen av grupp II reagerar med icke-oxiderande syror, eftersom de är i aktivitetsserien till vänster om väte. I detta fall bildas ett salt av motsvarande syra och väte. Exempel på reaktioner:

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

Mg + 2HBr = MgBr2 + H2

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

med oxiderande syror

− utspädd salpetersyra

Alla metaller i grupp IIA reagerar med utspädd salpetersyra. I detta fall är reduktionsprodukterna, istället för väte (som i fallet med icke-oxiderande syror), kväveoxider, främst kväveoxid (I) (N 2 O), och i fallet med mycket utspädd salpetersyra, ammonium nitrat (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O

4Mg + 10HNO3 (väldigt suddigt)= 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

− koncentrerad salpetersyra

Koncentrerad salpetersyra vid vanlig (eller låg) temperatur passiverar beryllium, d.v.s. reagerar inte med det. Vid kokning är reaktionen möjlig och fortskrider huvudsakligen i enlighet med ekvationen:

Magnesium och alkaliska jordartsmetaller reagerar med koncentrerad salpetersyra för att bilda ett brett utbud av olika kvävereducerande produkter.

− koncentrerad svavelsyra

Beryllium passiveras med koncentrerad svavelsyra, d.v.s. reagerar inte med det under normala förhållanden, men reaktionen sker vid kokning och leder till bildning av berylliumsulfat, svaveldioxid och vatten:

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

Barium passiveras också av koncentrerad svavelsyra på grund av bildningen av olösligt bariumsulfat, men reagerar med det vid upphettning; bariumsulfat löser sig vid upphettning i koncentrerad svavelsyra på grund av dess omvandling till bariumvätesulfat.

De återstående metallerna i huvudgrupp IIA reagerar med koncentrerad svavelsyra under alla förhållanden, inklusive i kyla. Reduktion av svavel kan ske till SO 2, H 2 S och S beroende på metallens aktivitet, reaktionstemperatur och syrakoncentration:

Mg + H2SO4 ( konc. .) = MgSO4 + SO2 + H2O

3Mg + 4H2SO4 ( konc. .) = 3MgS04 + S↓ + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 ( konc. .) = 4CaS04 +H2S + 4H2O

med alkalier

Magnesium och jordalkalimetaller interagerar inte med alkalier, och beryllium reagerar lätt både med alkalilösningar och med vattenfria alkalier under fusion. Dessutom, när en reaktion utförs i en vattenlösning, deltar också vatten i reaktionen, och produkterna är tetrahydroxoberyllater av alkali- eller jordalkalimetaller och vätgas:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - kaliumtetrahydroxoberyllat

När man utför en reaktion med en fast alkali under fusion bildas berylater av alkali- eller jordalkalimetaller och väte

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - kaliumberyllat

med oxider

Alkaliska jordartsmetaller, såväl som magnesium, kan minska mindre aktiva metaller och vissa icke-metaller från deras oxider när de värms upp, till exempel:

Metoden att reducera metaller från deras oxider med magnesium kallas magnesium.

Alkaliska jordartsmetaller är grundämnen som tillhör den andra gruppen av det periodiska systemet. Dessa inkluderar ämnen som kalcium, magnesium, barium, beryllium, strontium och radium. Namnet på denna grupp indikerar att de ger en alkalisk reaktion i vatten.

Alkali- och jordalkalimetaller, eller snarare deras salter, är utbredda i naturen. De representeras av mineraler. Undantaget är radium, som anses vara ett ganska sällsynt grundämne.

Alla ovanstående metaller har några gemensamma egenskaper, vilket gjorde det möjligt att kombinera dem i en grupp.

Alkaliska jordartsmetaller och deras fysikaliska egenskaper

Nästan alla dessa element är gråaktiga fasta ämnen (åtminstone under normala förhållanden, och förresten, de fysikaliska egenskaperna är något annorlunda - även om dessa ämnen är ganska långlivade, påverkas de lätt.

Det är intressant att med serienumret i tabellen ökar också en sådan indikator på metallen som densitet. Till exempel, i denna grupp har kalcium den lägsta indikatorn, medan radium har liknande densitet som järn.

Alkaliska jordartsmetaller: kemiska egenskaper

Till att börja med är det värt att notera att den kemiska aktiviteten ökar enligt det periodiska systemets serienummer. Till exempel är beryllium ett ganska stabilt grundämne. Den reagerar med syre och halogener endast vid stark uppvärmning. Detsamma gäller magnesium. Men kalcium kan långsamt oxidera även vid rumstemperatur. De återstående tre representanterna för gruppen (radium, barium och strontium) reagerar snabbt med atmosfäriskt syre redan vid rumstemperatur. Det är därför dessa element lagras genom att täcka dem med ett lager fotogen.

Aktiviteten hos dessa metallers oxider och hydroxider ökar enligt samma mönster. Till exempel är berylliumhydroxid inte löslig i vatten och anses vara en amfotär substans, men anses vara en ganska stark alkali.

Alkaliska jordartsmetaller och deras korta egenskaper

Beryllium är en hållbar, ljusgrå metall som är mycket giftig. Grundämnet upptäcktes först 1798 av kemisten Vauquelin. Det finns flera berylliummineraler i naturen, varav de mest kända är följande: beryl, fenacit, danalit och krysoberyl. Förresten, vissa berylliumisotoper är mycket radioaktiva.

Intressant nog är vissa former av beryl värdefulla ädelstenar. Dessa inkluderar smaragd, akvamarin och heliodor.

Beryllium används för att göra vissa legeringar.Detta grundämne används för att moderera neutroner.

Kalcium är en av de mest kända jordalkalimetallerna. I sin rena form är det ett mjukt, vitt ämne med en silverfärgad nyans. Rent kalcium isolerades först 1808. I naturen finns detta element i form av mineraler som marmor, kalksten och gips. Kalcium används ofta i modern teknik. Det används som en kemisk bränslekälla och även som ett brandbeständigt material. Det är ingen hemlighet att kalciumföreningar används vid tillverkning av byggmaterial och läkemedel.

Detta element finns också i varje levande organism. I grund och botten är det ansvarigt för driften av motorsystemet.

Magnesium är en lätt och ganska formbar metall med en karakteristisk gråaktig färg. Den isolerades i sin rena form 1808, men dess salter blev kända mycket tidigare. Magnesium finns i mineraler som magnesit, dolomit, karnalit och kieserit. Förresten, magnesiumsalt ger ett stort antal föreningar av detta ämne kan hittas i havsvatten.