Метали II групи лужноземельні метали магній та берилій. Берилій, магній та лужноземельні метали Хімічні елементи магній кальцій та берилій

До лужноземельних металів відносяться метали IIA групи Періодичної системи Д.І. Менделєєва – кальцій (Ca), стронцій (Sr), барій (Ba) та радій (Ra). Крім них до головної підгрупи II групи входять берилій (Be) і магній (Mg). На зовнішньому енергетичному рівні лужноземельних металів знаходиться два валентні електрони. Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня лужноземельних металів – ns 2 . У своїх сполуках вони виявляють єдиний ступінь окислення рівний +2. У ОВР є відновниками, тобто. віддають електрон.

Зі збільшенням заряду ядра атомів елементів, що входять до групи лужноземельних металів, енергія іонізації атомів зменшується, а радіуси атомів та іонів збільшуються, металеві ознаки хімічних елементів посилюються.

Фізичні властивості лужноземельних металів

У вільному стані Be - метал сіро-сталевого кольору, що має щільні гексагональні кристалічні грати, досить твердий і крихкий. На повітрі Be покривається оксидною плівкою, що надає йому матового відтінку та знижує його хімічну активність.

Магній у вигляді простої речовини являє собою білий метал, який, як і Be, при знаходженні на повітрі набуває матового відтінку за рахунок оксидної плівки, що утворюється. Mg м'якше і пластичніше берилію. Кристалічні грати Mg – гексагональні.

Ca, Ba та Sr у вільному вигляді – сріблясто-білі метали. При знаходженні на повітрі миттєво покриваються жовтуватою плівкою, яка є продуктами їх взаємодії зі складовими частинами повітря. Кальцій – досить твердий метал, Ba та Sr – м'якше.

Ca і Sr маю кубічні гранецентровані кристалічні грати, барій – кубічні об'ємоцентровані кристалічні грати.

Всі лужноземельні метали характеризуються наявністю металевого типу хімічного зв'язку, що зумовлює їхню високу тепло- та електропровідність. Температури кипіння та плавлення лужноземельних металів вищі, ніж лужних металів.

Отримання лужноземельних металів

Отримання Be здійснюють реакції відновлення його фториду. Реакція протікає при нагріванні:

BeF 2 + Mg = Be + MgF 2

Магній, кальцій та стронцій одержують електролізом розплавів солей, найчастіше – хлоридів:

CaCl 2 = Ca + Cl 2

Причому, при отриманні Mg електролізом розплаву дихлориду для зниження температури плавлення реакційну суміш додають NaCl.

Для отримання Mg у промисловості використовують метало- та вуглетермічні методи:

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

Основний спосіб отримання Ba – відновлення оксиду:

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

Хімічні властивості лужноземельних металів

Бо у н.у. поверхня Be і Mg покрита оксидною плівкою – ці метали інертні щодо води. Ca, Sr і Ba розчиняються у воді з утворенням гідроксидів, що виявляють сильні основні властивості:

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

Лужноземельні метали здатні реагувати з киснем, причому всі вони, за винятком барію, внаслідок цієї взаємодії утворюють оксиди, барій – пероксид:

2 Ca + O 2 = 2 CaO

Ba + O 2 = BaO 2

Оксиди лужноземельних металів, крім берилію, виявляють основні властивості, Be – амфотерні властивості.

При нагріванні лужноземельні метали здатні до взаємодії з неметалами (галогенами, сіркою, азотом та ін.):

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

Лужноземельні метали реагують із кислотами – розчиняються у них:

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2

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

Берилій реагує з водними розчинами лугів – розчиняється у них:

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

Якісні реакції

Якісною реакцією на лужноземельні метали є фарбування полум'я їх катіонами: Ca 2+ забарвлює полум'я в темно-жовтогарячий колір, Sr 2+ - у темно-червоний, Ba 2+ - у світло-зелений.

Якісною реакцією на катіон барію Ba 2+ є аніони SO 4 2- в результаті чого утворюється білий осад сульфату барію (BaSO 4), нерозчинний в неорганічних кислотах.

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

HTML-версії роботи поки що немає.
Завантажити архів роботи можна перейшовши за посиланням, яке знаходиться нижче.

Подібні документи

Загальна характеристика групи. Берилій та магній. Історія, поширеність, здобуття, особливості, фізичні властивості, застосування лужноземельних металів. Хімічні властивості лужноземельних металів та їх сполук.

реферат, доданий 30.05.2003


Метали. Методи одержання металів. Хімічні властивості металів. Характеристика металів головної підгрупи І групи. Характеристика елементів головної підгрупи ІІ групи. Характеристика елементів головної підгрупи ІІІ групи. Алюміній. Перехідні метали

реферат, доданий 18.05.2006


З'єднання магнію, кальцію та барію як лікарські засоби. Зміни групи величини радіусів атомів і іонів, потенціал іонізації. Якісні реакції на іони магнію, кальцію, стронцію. Біологічна роль магнію та кальцію, значення для організму.

реферат, доданий 14.04.2015


Історія відкриття елементів, їхня поширеність у природі. Зміни групи величини радіусів атомів і іонів. Порівняння властивостей простих речовин групи IIA. Антагонізм магнію та кальцію, їх біологічна роль в організмі. Токсичність берилію та барію.

реферат, доданий 30.11.2011


Фізіологічна роль берилію в організмі людини, його синергісти та антагоністи. Роль магнію в людини для забезпечення протікання різних життєвих процесів. Нейтралізація надлишкової кислотності організму. Значення стронцію для людини.

реферат, доданий 09.05.2014


Реакція літію, натрію та калію з водою. Вивчення фізичних та хімічних властивостей бінарних кисневих сполук. Найважливіші сполуки лужноземельних металів. Окисно-відновні властивості пероксидів. Застосування металоорганічних сполук.

презентація , додано 07.08.2015


Магній як елемент головної підгрупи другої групи, третього періоду з атомним номером 12, його основні фізичні та хімічні властивості, будова атома. Поширеність магнію, сполуки та сфери їх практичного застосування. Регенерація клітин.

IIA група містить лише метали – Be (берилій), Mg (магній), Ca (кальцій), Sr (стронцій), Ba (барій) та Ra (радій). Хімічні властивості першого представника цієї групи - берилію - найбільш сильно відрізняються від хімічних властивостей інших елементів цієї групи. Його хімічні властивості багато в чому навіть більше схожі на алюміній, ніж на інші метали IIA групи (так звану «діагональну подібність»). Магній же за хімічними властивостями теж помітно відрізняється від Ca, Sr, Ba і Ra, але має з ними набагато більше подібних хімічних властивостей, ніж з бериллієм. У зв'язку зі значною подібністю хімічних властивостей кальцію, стронцію, барію та радію їх об'єднують в одну родину, звану лужноземельними металами.

Всі елементи групи IIA відносяться до s-Елементів, тобто. містять усі свої валентні електрони на s-підрівні. Таким чином, електронна конфігурація зовнішнього електронного шару всіх хімічних елементів цієї групи має вигляд ns 2 , де n- Номер періоду, в якому знаходиться елемент.

Внаслідок особливостей електронної будови металів IIA групи, дані елементи, крім нуля, здатні мати лише один єдиний ступінь окислення, що дорівнює +2. Прості речовини, утворені елементами IIA групи, за участю будь-яких хімічних реакціях здатні лише окислюватися, тобто. віддавати електрони:

Ме 0 – 2e — → Ме +2

Кальцій, стронцій, барій і радій мають дуже високу хімічну активність. Прості речовини, утворені ними є дуже сильними відновниками. Також сильним відновником є ​​магній. Відновлювальна активність металів підпорядковується загальним закономірностям періодичного закону Д.І. Менделєєва і збільшується вниз підгрупою.

Взаємодія з простими речовинами

з киснем

Без нагрівання берилій і магній не реагують ні з киснем повітря, ні з чистим киснем через те, що покриті тонкими захисними плівками, що складаються відповідно з оксидів BeO і MgO. Їх зберігання не вимагає будь-яких особливих способів захисту від повітря та вологи, на відміну від лужноземельних металів, які зберігають під шаром інертної по відношенню до них рідини, найчастіше гасу.

Be, Mg, Ca, Sr при горінні в кисні утворюють оксиди складу MeO, а Ba – суміш оксиду барію (BaO) та пероксиду барію (BaO 2):

2Mg + O 2 = 2MgO

2 Ca + O 2 = 2 CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Слід зазначити, що при горінні лужноземельних металів і магнію на повітрі побічно протікає також реакція цих металів з азотом повітря, в результаті якої, крім сполук металів з киснем, утворюються нітриди з загальною формулою Me 3 N 2 .

з галогенами

Берилій реагує з галогенами тільки при високих температурах, а решта металів IIA групи вже при кімнатній температурі:

Мg + I 2 = MgI 2 - іодид магнію

Са + Br 2 = СаBr 2 - бромід кальцію

+ Cl 2 = Cl 2 - хлорид барію

з неметалами IV-VI груп

Всі метали IIA групи реагують при нагріванні з усіма неметалами IV-VI груп, але в залежності від положення металу в групі, а також активності неметалів потрібний різний ступінь нагрівання. Оскільки берилій є серед усіх металів IIA групи найбільш хімічно інертним, при проведенні його реакцій з неметалами потрібно суттєво б. обільша температура.

Слід зазначити, що з реакції металів з вуглецем можуть утворюватися карбіди різної природи. Розрізняють карбіди, що відносяться до метанідів і умовно похідними метану, в якому всі атоми водню заміщені на метал. Вони так само, як і метан, містять вуглець у ступені окислення -4, і при їх гідроліз або взаємодії з кислотами-неокислювачами одним з продуктів є метан. Також існує інший тип карбідів - ацетиленіди, які містять іон C 2 2 - фактично є фрагментом молекули ацетилену. Карбіди типу ацетиленідів при гідролізі або взаємодії з кислотами-неокислювачами утворюють ацетилен як один із продуктів реакції. Те, який тип карбіду - метанід або ацетиленід - вийде при взаємодії того чи іншого металу з вуглецем, залежить від розміру катіону металу. З іонами металів, що мають малим значенням радіуса, утворюються, як правило, метаніди, з іонами більшого розміру – ацетиленіди. У разі металів другої групи метанід виходить при взаємодії берилію з вуглецем:

Інші метали II А групи утворюють з вуглецем ацетиленіди:

З кремнієм метали IIA групи утворюють силіциди – сполуки виду Me 2 Si, з азотом – нітриди (Me 3 N 2), фосфором – фосфіди (Me 3 P 2):

з воднем

Усі лужноземельні метали реагують під час нагрівання з воднем. Для того щоб магній прореагував з воднем, одного нагріву, як у випадку з лужноземельними металами, недостатньо, потрібно, крім високої температури, також підвищений тиск водню. Берилій не реагує з воднем за жодних умов.

Взаємодія зі складними речовинами

з водою

Усі лужноземельні метали активно реагують з водою з утворенням лугів (розчинних гідроксидів металів) та водню. Магній реагує з водою лише при кип'ятінні внаслідок того, що при нагріванні у воді розчиняється оксидна захисна плівка MgO. У разі берилію захисна оксидна плівка дуже стійка: з ним вода не реагує ні при кип'ятінні, ні навіть за температури червоного гартування:

з кислотами-неокислювачами

Усі метали головної підгрупи II групи реагують з кислотами-неокислювачами, оскільки перебувають у низці активності лівіше водню. При цьому утворюються сіль відповідної кислоти та водень. Приклади реакцій:

Ве + Н 2 SO 4(розб.) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

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

з кислотами-окислювачами

− розведеною азотною кислотою

З розведеною азотною кислотою реагують усі метали групи IIA. При цьому продуктами відновлення замість водню (як у разі кислот-неокислювачів) є оксиди азоту, переважно оксид азоту (I) (N 2 O), а у разі сильно розведеної азотної кислоти – нітрат амонію (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO 3 ( розб .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO 3 (сильно розб.)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− концентрованою азотною кислотою

Концентрована азотна кислота за нормальної (чи низької) температурі пасивує берилій, тобто. у реакцію з не вступає. При кип'ятінні реакція можлива і протікає переважно відповідно до рівняння:

Магній та лужноземельні метали реагують із концентрованою азотною кислотою з утворенням великого спектру різних продуктів відновлення азоту.

− концентрованою сірчаною кислотою

Берилій пасивується концентрованою сірчаною кислотою, тобто. не реагує з нею у звичайних умовах, проте реакція протікає при кип'ятінні і призводить до утворення сульфату берилію, діоксиду сірки та води:

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

Барій також пасивується концентрованою сірчаною кислотою внаслідок утворення нерозчинного сульфату барію, але реагує з нею при нагріванні, сульфат барію розчиняється при нагріванні в концентрованій сірчаній кислоті завдяки його перетворенню на гідросульфат барію.

Інші метали головної IIA групи реагують із концентрованою сірчаною кислотою за будь-яких умов, у тому числі на холоді. Відновлення сірки може відбуватися до SO 2 , H 2 S і S залежно від активності металу, температури проведення реакції та концентрації кислоти:

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

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

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

з лугами

Магній та лужноземельні метали з лугами не взаємодіють, а берилій легко реагує як розчинами лугів, так і безводними лугами при сплавленні. При цьому при здійсненні реакції у водному розчині реакції бере участь також і вода, а продуктами є тетрагидроксобериллаты лужних або лужноземельних металів і газоподібний водень:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - тетрагідроксоберилату калію

При здійсненні реакції з твердою лугом при сплавленні утворюються берилати лужних або лужноземельних металів та водень

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 берилат калію

з оксидами

Лужноземельні метали, а також магній можуть відновлювати менш активні метали та деякі неметали з їх оксидів при нагріванні, наприклад:

Метод відновлення металів із їх оксидів магнієм називають магнієтермією.

Лужноземельні метали є елементами, які відносяться до другої групи періодичної таблиці. Сюди можна віднести такі речовини, як кальцій, магній, барій, берилій, стронцій та радій. Назва цієї групи свідчить, що у воді вони дають лужну реакцію.

Лужні та лужноземельні метали, а точніше їх солі, широко поширені у природі. Вони представлені мінералами. Винятком є ​​радій, що вважається досить рідкісним елементом.

Всі перелічені вище метали мають деякі загальні якості, які й дозволили об'єднати їх в одну групу.

Лужноземельні метали та їх фізичні властивості

Практично всі ці елементи є твердими речовинами сірого кольору (принаймні, за нормальних умов і до речі, фізичні властивості трохи відрізняються — ці речовини хоч і досить стійкі, але легко піддаються впливу.

Цікаво, що з порядковим номером у таблиці зростає такий показник металу, як щільність. Наприклад, у цій групі найменший показник має кальцій, у той час як радій за щільністю схожий із залізом.

Лужноземельні метали: хімічні властивості

Спочатку варто відзначити, що хімічна активність зростає згідно з порядковим номером таблиці Менделєєва. Наприклад, берилій є досить стійким елементом. У реакцію з киснем та галогенами вступає лише за сильного нагрівання. Те саме стосується і магнію. А от кальцій здатний повільно окислюватися вже за кімнатної температури. Інші три представники групи (радій, барій та стронцій) швидко реагують із киснем повітря вже за кімнатної температури. Саме тому зберігають ці елементи, покриваючи шаром гасу.

Активність оксидів та гідроксидів цих металів зростає за тією самою схемою. Наприклад, гідроксид берилію не розчиняється у воді і вважається амфотерною речовиною, а вважається досить сильним лугом.

Лужноземельні метали та їх коротка характеристика

Берилій є стійким металом світло-сірого кольору, що володіє високою токсичністю. Вперше елемент було виявлено ще 1798 року хіміком Вокленом. У природі існує кілька мінералів берилію, з яких найвідомішими вважаються такі: берил, фенакіт, даналіт та хризоберил. До речі, деякі ізотопи берилію мають високу радіоактивність.

Цікаво, що деякі форми берилу є цінним ювелірним камінням. Сюди можна віднести смарагд, аквамарин та геліодор.

Берилій використовують для виготовлення деяких сплавів, цей елемент застосовують для уповільнення нейтронів.

Кальцій є одним із найвідоміших лужноземельних металів. У чистому вигляді він є м'якою речовиною білого кольору з сріблястим відтінком. Вперше чистий кальцій було виділено 1808 року. У природі цей елемент є у формі таких мінералів, як мармур, вапняк і гіпс. Кальцій широко застосовується у сучасних технологіях. Його використовують як хімічне джерело палива, а також як вогнестійкий матеріал. Ні для кого не секрет, що сполуки кальцію використовуються при виробництві будівельних матеріалів та лікарських засобів.

Цей елемент також міститься у кожному живому організмі. В основному він відповідає за роботу рухового апарату.

Магній є легким і досить ковким металом з характерним сіруватим кольором. У чистому вигляді було виділено у 1808 році, але його солі стали відомими набагато раніше. Магній міститься в таких мінералах, як магнезит, доломіт, карналіт, кізерит. До речі, сіль магнію забезпечує величезну кількість сполук цієї речовини можна знайти в морській воді.