Щелочноземельным металлом не является магний барий стронций кальций

К щелочноземельным металлам относятся металлы IIa группы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Отличаются легкостью, мягкостью и сильной реакционной способностью.

Общая характеристика

От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств, реакционная способность. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns2:

• Be — 2s2
• Mg — 3s2
• Ca — 4s2
• Sr — 5s2
• Ba — 6s2
• Ra — 7s2

Природные соединения

В природе щелочноземельные металлы встречаются в виде следующих соединений:

• Be — BeO*Al2O3*6SiO2 — берилл
• Mg — MgCO3 — магнезит, MgO*Al2O3 — шпинель, 2MgO*SiO2 — оливин
• Ca — CaCO3 — мел, мрамор, известняк, кальцит, CaSO4*2H2O — гипс, CaF2 — флюорит

Получение

Это активные металлы, которые нельзя получить электролизом раствора. С целью их получения применяют электролиз расплавов, алюминотермию и вытеснением их из солей другими более активными металлами.

• MgCl2 → (t) Mg + Cl2 (электролиз расплава)
• CaO + Al → Al2O3 + Ca (алюминотермия — способ получения металлов путем восстановления их оксидов алюминием)
• MgBr2 + Ca → CaBr2 + Mg

Химические свойства

• Реакции с водой

Все щелочноземельные металлы (кроме бериллия и магния) реагируют с холодной водой с образованием соответствующих гидроксидов. Магний реагирует с водой только при нагревании. Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑

• Реакции с кислотами

Щелочноземельные металлы — активные металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, и, следовательно, способные вытеснить водород из кислот: Ba + HCl → BaCl2 + H2

• Реакции с неметаллами

Хорошо реагируют с неметаллами: кислородом, образуя оксиды состава RO, с галогенами (F, Cl, Br, I). Степень окисления у щелочноземельных металлов постоянная +2.

1. Mg + O2 → MgO (оксид магния)
2. Ca + I2 → CaI2 (йодид кальция)
3. При нагревании реагируют с серой, азотом, водородом и углеродом.
4. Mg + S → (t) MgS (сульфид магния)
5. Ca + N2 → (t) Ca3N2 (нитрид кальция)
6. Ca + H2 → (t) CaH2 (гидрид кальция)
7. Ba + C → (t) BaC2 (карбид бария)
• С оксидами других металлов

Ba + TiO2 → BaO + Ti (барий, как более активный металл, вытесняет титан)

Оксиды щелочноземельных металлов

Имеют общую формулу RO, например: MgO, CaO, BaO.

Получение

• Оксиды щелочноземельных металлов можно получить путем разложения карбонатов и нитратов:
• MgCO3 → (t) MgO + CO2
• Ca(NO3)2 → (t < 560°C) Ca(NO2)2 + O2
• Ca(NO3)2 → (t > 560°C) CaO + O2 + NO2
• Рекомендую взять на вооружение общую схему разложения нитратов:

Химические свойства

Проявляют преимущественно основные свойства, все кроме BeO — амфотерного оксида.

• Реакции с кислотами и кислотными оксидами
1. BaO + HCl → BaCl2 + H2O
2. CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O
3. MgO + SO3 → MgSO4
4. CaO + CO2 → CaCO3
5. CaO + SiO2 → CaSiO3
• Реакция с водой
• В нее вступают все, кроме оксида бериллия.
• CaO + H2O → Ca(OH)2
• MgO + H2O → Mg(OH)2
• Амфотерный оксид бериллия

Амфотерные свойства оксида бериллия требуют особого внимания. Этот оксид проявляет двойственные свойства: реагирует с кислотами с образованием солей, и с основаниями с образованием комплексных солей.

1. BeO + HCl → BeCl2 + H2O
2. BeO + NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4] (тетрагидроксобериллат натрия)
3. Если реакция проходит при высоких температурах (в расплаве) комплексная соль не образуется, так как происходит испарение воды:
4. BeO + NaOH → Na2BeO2 + H2O (бериллат натрия)
5. BeO + Na2O → Na2BeO2

Гидроксиды щелочноземельных металлов

Проявляют основные свойства, за исключением гидроксида бериллия — амфотерного гидроксида.

Получение

Получают гидроксиды в реакции соответствующего оксида металла и воды (все кроме Be(OH)2)

CaO + H2O → Ca(OH)2

Химические свойства

• Основные свойства большинства гидроксидов располагают к реакциям с кислотами и кислотными оксидами.
• Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + H2O
• Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2
• Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O + CO2
• Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

1. Реакции с солями (и не только) идут в том случае, если соль растворимы и по итогам реакции выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода).
2. Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + NaOH
3. Гидроксид бериллия относится к амфотерным: проявляет двойственные свойства, реагируя и с кислотами, и с основаниями.
4. Be(OH)2 + HCl → BeCl2 + H2O
5. Be(OH)2 + NaOH → Na2[Be(OH)4]

Жесткость воды

Жесткостью воды называют совокупность свойств воды, зависящую от присутствия в ней преимущественно солей кальция и магния: гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов.

Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость.

• Вероятно, вы часто устраняете жесткость воды у себя дома, осмелюсь предположить — каждый день. Временная жесткость воды устраняется обычным кипячением воды в чайнике, и известь на его стенках — CaCO3 — бесспорное доказательство устранения жесткости:
• Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O
• Также временную жесткость можно устранить, добавив Na2CO3 в воду:
• Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + NaHCO3
• С постоянной жесткостью бороться кипячением бесполезно: сульфаты и хлориды не выпадут в осадок при кипячении. Постоянную жесткость воды устраняют добавлением в воду Na2CO3:
• CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + NaCl
• MgSO4 + Na2CO3 + H2O → [Mg(OH)]2CO3↓ + CO2↑ + Na2SO4

Жесткость воды можно определить с помощью различных тестов. Чрезмерно высокая жесткость воды приводит к быстрому образованию накипи на стенках котлов, труб, чайника.

Щёлочноземельные металлы — основные свойства, характеристика и список элементов

Щёлочноземельные металлы получили свое название за счет своих оксидов, которые сообщают воде щелочные реакции. Изучая химию, очень часто приходится взаимодействовать со сложными и непонятными названиями. Но если разобраться и понять что к чему, то изучать предмет легко и интересно.

Однако при написании формул стоит быть внимательным, не забывая про коэффициенты и признаки реакций.

Положение в периодической системе Менделеева

Щелочноземельные металлы – это химические элементы второй группы периодической системы химических элементов таблицы Менделеева:

• бериллий Be;
• магний Mg;
• кальций Ca;
• стронций Sr;
• барий Ba;
• радий Ra.

Электронное строение и закономерности изменения свойств

Атомы данных металлов на внешнем энергетическом уровне имеют 2 s-электрона. Отсюда следует, что максимальная степень окисления +2.

• Также могут иметь нулевую степень окисления, но не отрицательную, так как металлы не могут иметь данную степень.
• Общая конфигурация внешнего энергетического уровня nS2:

В периоде от Be до Ra металлические свойства, восстановительные, электроотрицательные увеличиваются, а неметаллические, окислительные свойства и радиус атома уменьшается.

Физические свойства щелочноземельных металлов

1. Физические свойства данной группы имеют следующие характеристики: светло-серый — темно-серый цвет, твердые вещества, не растворимые и нелетучие, без запаха, тепло-электропроводимые, имеют характерный металлический блеск.
2. Показатели плотности и температуры плавления представлены в таблице:

Химические свойства

Оксиды и гидроксиды щёлочноземельных металлов усиливают основные свойства при движении вниз по второй группе. Следовательно, бериллий имеет меньшие основные свойства, чем радий.

• Эти вещества взаимодействуют с любыми растворами кислот от сильной до слабой, а также с образованием солей, образуя белый осадок.
• 4Ca + 5H2SO4 (конц) = 4CaSO4 + H2S + 4H2O.
• С кислородом образуют реакцию горения и оксид:
• 2Mg + O2 = 2MgO.
• Металлы, стоящие в главной подгруппе второй группы (кроме бериллия) реагируют с водой. При проведении данных реакций выделяется водород (H2):
• Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2,
• Вa + 2H2O = Вa(OH)2 + H2.
• Также реагируют с неметаллами:
• Bа + Cl2 = BаCl2 — хлорид бериллия;
• Ca + Br2 = CaBr2 — бромид кальция;
• Sr + H2 = SrH2 — гидрид стронция.
• Химические свойства щелочноземельных металлов показаны на картинке:

Нахождение в природе

Все металлы данного типа встречаются на земле, но не в чистом виде. Часто они представлены в виде минеральных солей. Самый распространённый считается кальций, магний немного уступает, затем идет барий и стронций. 

Бериллий и радий являются самыми редкими, однако последний металл в больших количествах находится в урановых рудах.

Способ получения

1. Магний, кальций и стронций получают электролизом расплавов солей.
2. Барий получают с помощью восстановления оксида.
3. При нагревании фторида бария получают сам металл.

Качественные реакции

• Одна из качественных реакций-окрашивание пламени.
• Список возможных цветов пламени при нагревании данных элементов:
• Ca — темно-оранжевый;
• Sr — насыщенный красный;
• Ba — светло-зеленый или классический зеленый.

Металлы данного типа при взаимодействии с щелочами, оксидами или растворами солей выпадают в белый осадок.

Применение щелочноземельных металлов

Бериллий из-за своей прочности добавляют в различные сплавы металлов, также препятствует коррозии. Используется в изготовлении рентгеновских аппаратов.

Магний и кальций активно использует для лекарственных средств, поскольку данные металлы играют большую роль в жизнедеятельности организма. Также в медицине используют радий, но для облучения кожи и злокачественных образований.

Стронций и барий добавляют в различный сплавы, которые работают в агрессивной среде и имеют сверхсильную проводимость.

Данные металлы играют огромную роль в жизни человека, выполняют различные функции и имеют ряд определенных свойств. Они содержатся в земной коре, поэтому довольно широко используются. Однако это не говорит о том, что их нужно расходовать безгранично.

Щелочноземельные металлы – перечень, свойства и польза элементов

Этой группе металлов отдан весь второй столбец таблицы Менделеева. И атомщики, и ювелиры используют щелочноземельные металлы. С ними интересно экспериментировать, но требуется осторожность.

Что представляют собой

Щелочноземельные металлы – это вся вторая группа таблицы Менделеева.

К щёлочноземельным металлам относятся:

• бериллий,
  Бериллий, чистота более 99%, поликристаллический фрагмент
• магний,
  Металлический магний
• кальций.
  Кальций в атмосфере аргона

Плюс:

• стронций,
• барий,
  Барий металлический Ba 99,9%
• радий.
  Советский армейский компас. Жёлтая краска содержит радий

То есть «щелочноземельный» список насчитывает шесть позиций, которые обычно располагаются по возрастанию атомного номера – от бериллия к радию.

История

Двойное название группы – отражение природы и характеристик входящих в нее элементов:

1. Они способны образовывать щелочи.
2. Ряд свойств их оксидов близки окислам алюминия и железа. Такие вещества еще средневековые алхимики именовали «землями».

Сегодняшний состав щелочноземельной группы сформировался не сразу: бериллий и магний отсутствовали.

Это объяснялось отличием свойств данных элементов от остальных:

• По большинству характеристик они ближе к алюминию, чем к другим элементам группы.
• Их гидроксиды – не щелочи.
• Магний взаимодействует с водой в замедленном режиме, у бериллия реакция в таком растворе нулевая. Та же картина при контакте с неметаллами.

Однако специалисты Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) решили все-таки причислить бериллий и магний к щелочноземельной группе.

Формы нахождения в природе

Щёлочноземельным металлам присуща чрезмерная активность, поэтому в природе они как самостоятельный элемент отсутствуют.

Почти всегда это составляющая минералов либо руд:

• Самый распространенный элемент щелочноземельной группы – кальций (2,9-12,9% по массе). Его получают из известняков, им насыщены мрамор, гранит.
• Почти три процента забирает магний.
• В сто раз реже в литосфере представлены барий со стронцием.
• Содержание остальных элементов измеряется тысячными долями процента.

Самым редким на планете щёлочноземельным металлом является радий. Но найти его легче других: это обязательный компонент урановых рудников.

Физико-химические характеристики

Элементы группы наделены общими физическими свойствами:

• Серебристый с сероватостью цвет.
• Твердость в стандартных условиях, ножом режется только стронций.
• Металлический блеск.
• Тускнение на воздухе с разной скоростью вследствие образования оксидной пленки.
• Хорошая пропускная способность для тепла и электричества.
• Два электрона на внешнем слое атома у каждого элемента, степень окисления – всегда +2. Это отражают формулы соединений, образованных металлами группы.

Самая тяжелая «щелочная земля» – радий. Кубик вещества с ребром в 1 см весит 5,5 грамма.

Более интересны химические свойства «земель».

Есть общие и оригинальные:

• Покрытый пленкой-оксидом бериллий способен на реакцию только при 600+°С (кроме фтора).
• Окисленный магний при средней температуре не реагирует ни с чем. Получение соединений металла возможно при температуре от 645°C.
• Кальций окисляется неспешно и только если воздух влажный. При незначительном нагреве горит, растворяется водой.
• Осмотрительности требуют барий, стронций, радий. На открытом пространстве взаимодействие этих металлов с кислородом и азотом чревато взрывом. Их держат в герметичных контейнерах, залив керосином. Эта особенность объединяет щелочные и щелочноземельные металлы.

Общие свойства щёлочноземельных металлов – растворение в кислотах, образование солей, щелочей при взаимодействии с водой.

Химическая активность щелочноземельных металлов усиливается с увеличением габаритов атома – от бериллия к радию.

Где используются

Свойства металлов щелочноземельной группы обусловили применение каждого во всех сегментах – от авиастроения до медицины и ювелирного дела:

• Бериллий. Исходник при выплавке сплавов, включая «атомные», получения ракетного топлива. Компонент ювелирных минералов первого ряда – аквамарина, гелиодора, изумруда.
• Кальций. Базис большинства огнеупоров, строительных материалов. Металл задействован при производстве топлива, аптечных препаратов.
• Магний. Самый легкий щелочноземельный металл. Как восстановитель нашел применение в металлургии. Без проблем куется, раскатывается. Чаще используется как «ингредиент» сплавов, снижающий их массивность, – материал корпусов и деталей ракет, самолетов, автомобилей, электроники. А также приборов для нужд оборонного комплекса и предприятий приборостроения.

Сегодня на первое место по использованию магниевых сплавов выходят смартфоны, планшеты, другие гаджеты.

• Стронций. Металлургами используется как лигатура сплавов, очиститель сталей, чугуна, меди от серы, других вредных примесей. Сырье закупают производители радиоэлектроники, химических источников тока, атомщики, пиротехники. Продукция «высокого сегмента» из металла – чистый уран, керамика-сверхпроводник, вакуумный инструментарий.

Стронций создает насыщенно-красные оттенки огней салюта. Изотопом вещества лечат онкологию.

• Барий. Используются соединения металла. Главный потребитель – атомщики. Ассортимент: вакуумные, пьезоэлектрические приборы, жидкий теплоноситель, линзы, стекло для урановых стержней, керамика-сверхпроводник. Нетоксичный сульфат используется рентгенологами как контрастное вещество.

На особом счету радий. Это самый редкий щелочноземельный металл: на планете его получено всего полтора килограмма.

Даже микродозы радиоактивного вещества смертельно опасны для человека. Однако это свойство используется исследователями ядерных процессов и для лечения онкологии.

Шкалы, стрелки компасов, бортовых приборов, изготовленных до 1970-х годов, покрыты краской, содержащей радий. Она светится в темноте, но с тех пор не используется как опасная для человека.

Значение щелочноземельных элементов разнообразно:

• Без кальция не формируется скелет, зубы, не сокращаются мышцы. Элемент «курирует» параметры крови.
• Магний – компонент биологических структур (к примеру, хлорофилла у растений). В организме человека содействует синтезу нуклеиновых кислот, работе ферментов, нервной системы.
• Микродозы стронция присутствуют в организме как аналог кальция. Особо важен щелочноземельный элемент для детей младше четырех лет.

Барий, радий, бериллий, их соединения ядовиты. Поэтому для биологических структур опасны.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Щёлочноземельные металлы | это… Что такое Щёлочноземельные металлы?

Группа →
2
↓ Период 2 3 4 5 6 7

Щё́лочноземе́льные мета́ллы — химические элементы 2-й группы[1] периодической таблицы элементов: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий[2][3]. Названы так потому, что их оксиды — «земли» (по терминологии алхимиков) — сообщают в воде щелочную реакцию. Соли щёлочноземельных металлов, кроме радия, широко распространены в природе в виде минералов. Происхождение этого названия связано с тем, что их гидроксиды являются щелочами, а оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и железа, носившими ранее общее название «земли

Физические свойства

Все щёлочноземельные металлы — серые, твёрдые при комнатной температуре вещества. В отличие от щелочных металлов, они существенно более твёрдые, и ножом преимущественно не режутся (исключение — стронций).

Плотность щёлочноземельных металлов с порядковым номером растёт, хотя явно рост наблюдается только начиная с кальция, который имеет минимальную среди них плотность (ρ = 1,55 г/см³), самый тяжёлый — радий, плотность которого примерно равна плотности железа.

Химические свойства

Щёлочноземельные металлы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns², и являются s-элементами, наряду с щелочными металлами. Имея два валентных электрона, щёлочноземельные металлы легко их отдают, и во всех соединениях имеют степень окисления +2 (очень редко +1).

Химическая активность щёлочноземельных металлов растёт с ростом порядкового номера.

Бериллий в компактном виде не реагирует ни с кислородом, ни с галогенами даже при температуре красного каления (до 600 °C, для реакции с кислородом и другими халькогенами нужна ещё более высокая температура, фтор — исключение).

Магний защищён оксидной плёнкой при комнатной температуре и более высоких (до 650 °C) температурах и не окисляется дальше.

Кальций медленно окисляется и при комнатной температуре вглубь (в присутствии водяных паров), и сгорает при небольшом нагревании в кислороде, но устойчив в сухом воздухе при комнатной температуре. Стронций, барий и радий быстро окисляются на воздухе, давая смесь оксидов и нитридов, поэтому их, так же и как щелочные металлы (и кальций), хранят под слоем керосина.

Оксиды и гидроксиды щёлочноземельных металлов имеют тенденцию к усилению основных свойств с ростом порядкового номера: Be(OH)2 — амфотерный, нерастворимый в воде гидроксид, но растворим в кислотах (а также проявляет кислотные свойства в присутствии сильных щелочей), Mg(OH)2 — слабое основание, нерастворимое в воде, Ca(OH)2 — сильное, но малорастворимое в воде основание, Sr(OH)2 — лучше растворимо в воде, чем гидроксид кальция, сильное основание (щёлочь) при высоких температурах, близких к точке кипения воды (100 °C), Ba(OH)2 — сильное основание (щёлочь), по силе не уступающее KOH или NaOH, и Ra(OH)2 — одна из сильнейших щелочей, очень коррозионное вещество.

Нахождение в природе

Все щёлочноземельные металлы имеются (в разных количествах) в природе. Ввиду своей высокой химической активности все они в свободном состоянии не встречаются.

Самым распространённым щёлочноземельным металлом является кальций, количество которого равно 3,38 % (от массы земной коры). Немногим ему уступает магний, количество которого равно 2,35 % (от массы земной коры).

Распространены в природе также барий и стронций, которых соответственно 0,05 и 0,034 % от массы земной коры. Бериллий является редким элементом, количество которого составляет 6·10−4% от массы земной коры.

Что касается радия, который радиоактивен, то это самый редкий из всех щёлочноземельных металлов, но он в небольшом количестве всегда содержится в урановых рудах. В частности, он может быть выделен оттуда химическим путём. Его содержание равно 1·10−10% (от массы земной коры)[4].

См. также

Ссылки

• http://enc.mail.ru/article/74002900

Литература

II группа главная подгруппа Периодической таблицы Менделеева (щелочноземельные металлы)

• К щелочноземельным металлам относят химические элементы: двувалентные металлы, составляющие IIА группу:
• Бериллий Be 
• магний Mg
• кальций Ca,
• стронций Sr,
• барий Ba и
• радий Ra. 
• Хотя бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, а магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них.
• Все щелочноземельные металлы — вещества серого цвета и гораздо более твердые, чем щелочные металлы.

Бериллий Be устойчив на воздухе. Магний и кальций (Mg и Ca) устойчивы в сухом воздухе. Стронций Sr и барий Ba хранят под слоем керосина.

От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение:

• атомного радиуса,
• металлических, основных, восстановительных свойств,
• реакционной способности.

Уменьшается

• электроотрицательность,
• энергия ионизация,
• сродство к электрону.

1. Электронные конфигурации у данных элементов схожи, все они содержат 2 электрона на внешнем уровне ns2:
2. Be — 2s2
3. Mg —3s2
4. Ca — 4s2
5. Sr — 5s2
6. Ba — 6s2
7. Ra — 7s2

Как правило, щелочноземельные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. 

Основные минералы, в которых присутствуют щелочноземельные металлы:

Магний

• Магний получают электролизом солей, чаще всего хлоридов: расплавленного карналлита (KCl·MgCl26H2O) или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

MgCl2 → Mg + Cl2

• восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:

• 2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca2SiO4
• Кальций
• Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:
• CaCl2 → Ca + Cl2
• Барий
• Барий получают алюмотермическим способом —  восстановление оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:
• 4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO2)2

Качественные реакции

• Окрашивание пламени солями щелочных металлов

Цвет пламени:

1. Ca — кирпично-красный
2. Sr — карминово-красный (алый)
3. Ba — яблочно-зеленый

• Взаимодействие с веществами:

• С кислородом
• С кислородом взаимодействуют при нагревании с образованием оксидов
• 2Сa + O2 → 2CaO
• Видео Горение кальция
• С галогенами
• (F, Cl, Br, I)
• Щелочноземельные металлы реагируют с галогенамипри нагревании с образованием галогенидов .
• Сa + Cl2→ 2СaCl2
• С водородом
• Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании с образованием гидридов:
• Сa + H2 СaH2 
• Бериллий с водородом не взаимодействует.
• Магний реагирует только при повышенном давлении:
• Mg + H2 → MgH2
• С серой
• Щелочноземельные металлы при нагревании взаимодействуют с серой с образованием сульфидов сульфидов:
• Сa + S  СaS
• Ca + 2C → CaC2 (карбиды)
• С азотом
• При комнатной температуре с азотом взаимодействует только магний с образованием нитрида:
• 6Mg + 2N2 → 2Mg3N2
• Остальные щелочноземельные металлы реагируют с азотом при нагревании.
• С углеродом
• Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:
• Ca + 2C → CaC2
• Бериллий при нагревании с углеродом с образует карбид — метанид:
• 2Be + C → Be2C
• С фосфором
• Щелочноземельные металлы при нагревании взаимодействуют с фосфором с образованием фосфидов:
• 3Сa + 2P  Сa3 P2

Взаимодействие со сложными веществами

1. С водой
2. Кальций, стронций и барий взаимодействуют с водой при комнатной температуре с образованием щелочи и водорода:
3. Sr + 2H2O → Sr(OH)2 + H2↑,
4. Магний реагирует с водой при кипячении, а бериллий с водой не реагирует.

5. С кислотами

• С растворами HCl, H2SO4, H3PO4 щелочноземельные металлы взаимодействуют с образованием соли и выделением водорода:Са + H2SO4(разб)= СаSO4 + H2

• С кислотами-окислителями (HNO3 и конц. H2SO4):

• с концентрированной серной:
• 4Ca + 10H2SO4(конц) → 4CaSO4 + H2S↑ + 5H2O;
• с разбавленной и концентрированной азотной:
• 4Sr + 10HNO3(конц) → 4Sr(NO3)2 + N2O +5H2O
• С водными растворами щелочей
•  В водных растворах щелочей растворяется только бериллий:
• Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
• С солями
• В расплаве щелочноземельные металлы могут взаимодействовать с некоторыми солями:
• Ca + CuCl2 → CaCl2 + Cu

Запомните! В растворе щелочноземельные металлы взаимодействуют с водой, а не с солями других металлов.

1. С оксидами
2. Щелочноземельные металлы могут восстанавливать из оксидов такие неметаллы как кремний, бор, углерод:
3. 2Ca + SiO2 → 2CaO + Si
4. Магний сгорает в атмосфере углекислого газа с образованием оксида магния и сажи (С):
5. 2Mg + CO2 → 2MgO + C

Erdalkalimetalle – Wikipedia

◄    щелочноземельные металлы    ►

Место в периодической таблице

группа	2
период
2	4 Be
3	12 мг
4-й	Около 20
5	38 Sr
6-е	56 Ba
7-е	88 Ra

Когда щелочноземельные металлы являются химические элементы бериллий , магний , кальций , стронций , барий и радий из 2 — й основной группы в Периодической таблице упоминается.

Это блестящие химически активные металлы , в валентной оболочке которых находятся два электрона . Радий — радиоактивный промежуточный продукт ряда естественных распадов .

Название происходит от двух соседних основных групп: щелочных металлов , с которыми они образуют общие сильные основания , и земных металлов , с которыми они связаны, которые плохо растворимы в воде .

характеристики

Типичные щелочноземельные металлы — это кальций , стронций и барий . Бериллий очень мало похож на другие щелочноземельные металлы, поэтому бериллий также относится к группе цинка . Щелочноземельные металлы — это легкие металлы с металлическим блеском. Блеск исчезает быстро в воздухе , потому что металл окисляется . Бериллий и магний довольно устойчивы в сухом воздухе . Магний реагирует с азотом воздуха аналогично литию . Вот почему говорят о косвенном отношении к элементу литию. Щелочноземельные металлы проводят в электрический ток , и каждый имеет два внешних электрона . В соединениях они встречаются почти исключительно в виде двухвалентных катионов .

Типичные щелочноземельные металлы и их соли имеют определенный цвет пламени :

• Кальций и его соли окрашивают пламя в оранжево-красный цвет (622 и 553 нм).
• Стронций и его соли окрашивают пламя в красный цвет (675 и 606 нм).
• Барий и его соли окрашивают пламя в зеленый цвет (524 и 514 нм).

Из-за этого цвета пламени для фейерверков используются соединения щелочноземельных металлов .

Физические свойства

С увеличением атомного числа , атомная масса , атомный радиус и ионный радиус растут .

Кальций имеет самую низкую плотность — 1550 кг / м³. Он увеличивается вверх и особенно вниз, при этом максимальное значение радия достигает 5500 кг / м³.

Твердости Мооса бериллия находится в среднем диапазоне 5,5. Остальные элементы 2-й основной группы имеют низкую твердость, которая уменьшается с увеличением атомного номера.

Первые три щелочноземельных металла, особенно бериллий и кальций, являются очень хорошими электрическими проводниками . Хотя другие элементы этой основной группы отнюдь не плохие лидеры, разница значительна.

Энергия первой ионизации падает с увеличением атомного номера с 9,322 эВ для бериллия до 5,212 эВ для бария. Радий снова имеет немного более высокое значение — 5,279 эВ.

Электроотрицательность падает от 1,57 бериллия до 0,9 для радия.

элемент

бериллий

магний

Кальций

стронций

барий

радий

Температура плавления (1013 гПа)	1560 К (1287 ° С)	923 К (650 ° С)	1115 К (842 ° С)	1050 К (777 ° С)	1000 К (727 ° С)	973 тыс. (700 ° С)
Температура кипения (1013 гПа)	3243 К (2969 ° С)	1383 К (1110 ° С)	1760 К (1487 ° С)	1653 К (1380 ° С)	1910 К (1637 ° С)	2010 К (1737 ° С)
Плотность (20 ° C, 1013 гПа)	1,848 г / см 3	1,738 г / см³	1,55 г / см 3	2,63 г / см 3	3,62 г / см 3	5,5 г / см³
Твердость по Моосу	5.5	2,5	1,75	1.5	1,25
Электрическая проводимость	25 х 10 6 См / м	22,7 х 10 6 См / м	29,4 х 10 6 См / м	7,41 х 10 6 См / м	2,94 х 10 6 См / м	1 х 10 6 См / м
Атомная масса	9,012 ед.	24 305 ю	40 078 ю	87,62 ед.	137 327 u	226,025 ед.
Электроотрицательность	1,57	1,31	1,00	0,95	0,89	0,9
состав
Кристаллическая система	шестиугольный	шестиугольный	Кубическая площадь с центром	Кубическая площадь с центром	объемно-центрированная кубическая	объемно-центрированная кубическая

Электронная конфигурация

Электронная конфигурация является [ Х ] у с ². Х обозначает электронную конфигурацию с благородным газом , который является одним периода выше , и периода , в котором элемент расположен должны быть использован для у .

Электронные конфигурации для отдельных элементов:

• Бериллий: [ He ] 2s²
• Магний: [ Ne ] 3s²
• Кальций: [ Ar ] 4s²
• Стронций: [ Kr ] 5s²
• Барий: [ Xe ] 6s²
• Радий: [ Rn ] 7s²

Степень окисления +2, так как два электрона во внешней оболочке могут быть легко отданы. Ионы Me 2+ имеют конфигурацию благородного газа .

Реакции

Щелочноземельные металлы достигают конфигурации благородного газа, высвобождая два своих внешних электрона .

Однако по сравнению со щелочными металлами они менее реактивны, потому что для отщепления двух внешних электронов требуется более высокая энергия ионизации, чем одного, как в случае со щелочными металлами.

Это может быть оправдано тем фактом, что щелочноземельные металлы имеют более высокий заряд ядра и, соответственно, меньшие атомные радиусы, чем щелочные металлы.

В группе щелочноземельных металлов реакционная способность увеличивается сверху вниз, потому что между внешними электронами и ядром атома появляется все больше и больше полных электронных оболочек, и поэтому расстояние между внешними электронами и ядром увеличивается. Это означает, что они менее сильно притягиваются к ядру атома и поэтому могут легче отщепляться.

Щелочноземельные металлы легко испускают свои два внешних электрона , образуя дважды положительно заряженные ионы , и поэтому являются основными металлами , которые окисляются на воздухе . Однако бериллий и магний образуют стабильные оксидные слои и, таким образом, пассивируются, то есть окисляется только их поверхность.

Эта пассивация также означает, что вода очень медленно атакует бериллий и магний. С другой стороны, кальций , стронций и барий реагируют с водой с образованием гидроксидов с образованием водорода . Как и щелочные металлы , щелочноземельные металлы также являются образующими основания .

В противном случае щелочноземельные металлы хорошо реагируют с неметаллами , например Б. с кислородом или с галогенами .

В следующих уравнениях реакции Me обозначает щелочноземельный металл.

2Мне+О2⟶2MeO{ Displaystyle { ce {2Me + O2 -> 2MeO}}}
Барий также образует перекись бария .

Мне+ЧАС2⟶MeH2{ displaystyle { ce {Me + H2 -> MeH2}}}
Образующиеся гидриды имеют ионную структуру.
Мне+2ЧАС2О⟶Мне(ОЙ)2+ЧАС2{ Displaystyle { ce {Me + 2H2O -> Me (OH) 2 + H2}}}

• Реакция с галогенами (на примере хлора ):

Мне+Cl2⟶MeCl2{ Displaystyle { ce {Me + Cl2 -> MeCl2}}}

Реакционная способность , которая увеличивается с атомным номером, может быть четко прослежена в поведении реакции:

ссылки

Бериллий — единственный щелочноземельный металл, который образует преимущественно ковалентные связи. Остальные элементы 2-й основной группы встречаются почти исключительно в виде ионов Me 2+ . В таблице представлен приблизительный обзор наиболее важных подключений:

Другие

BaO2+ЧАС2ТАК4-й⟶BaSO4-й+ЧАС2О2{ displaystyle { ce {BaO2 + H2SO4 -> BaSO4 + H2O2}}}

Жесткость воды

Растворенные ионы кальция и магния в основном определяют жесткость воды . Например, водорастворимый гидрокарбонат кальция (Ca (HCO 3 ) 2 ) превращается в малорастворимое соединение карбонат кальция (CaCO 3 ), которое также известно как « накипь »:

Приблизительно(HCO3)2⟶CaCO3+CO2↑+ЧАС2О{ Displaystyle { ce {Ca (HCO3) 2 -> CaCO3 + CO2 (^) + H2O}}}

Обратной реакции препятствует улетучивание диоксида углерода из раствора , накипь оседает в кастрюлях и т. Д. Таким образом, гидрокарбонат кальция относится к категории временной жесткости воды.

Другое свойство ионов щелочноземельных металлов, но особенно Ca 2+ и Mg 2+ , заключается в образовании нерастворимых соединений с мылом . Поскольку мыла с химической точки зрения являются солями , они состоят из катионов и анионов .

Анионы всегда представляют собой высшие жирные кислоты , а в качестве катионов обычно используются ионы щелочных металлов .

Ионы щелочноземельных металлов заменяют их и, таким образом, образуют нерастворимые соединения, которые обобщены термином « известковое мыло ».

Вхождение

Щелочноземельные металлы участвуют в структуре земной коры, включая воздушную и водную оболочку, следующим образом (данные в% по массе):

• 2,7 · 10 −4  % бериллия
• 2,0 х 10 0  % магния
• 3,4 х 10 0  % кальция
• 3,6 · 10 -2  % стронция
• 4,0 · 10 -2  % бария
• 1,0 х 10-10  % радия

Щелочноземельные металлы никогда не встречаются в природе и в основном связаны в виде силикатов , карбонатов или сульфатов .

Бериллийсодержащие драгоценные камни

Хотя бериллий встречается очень редко, он содержится в 30 различных минералах . К наиболее известным относятся:

доказательство

Щелочноземельные металлы обнаруживаются в основном спектральным анализом на основе характерных спектральных линий . Влажные химические методы, такие как осаждение в виде карбонатов , сульфатов или гидроксидов , теперь используются только в демонстрационных целях.

ион

Цвет пламени

Реакция с OH —

… с CO 3 2−

… с SO 4 2−

… с C 2 O 4 2−

… с CrO 4 2−

бериллий магний Кальций стронций барий радий

нет	Be (OH) 2 осаждается	BeCO 3 растворим	BeSO 4 растворим	BeC 2 O 4 осаждается	BeCrO 4 растворим
нет	Mg (OH) 2 осаждается	MgCO 3 осаждается	MgSO 4 растворим	MgC 2 O 4 растворим	MgCrO 4 растворим
кирпично красный	Ca (OH) 2 осаждается	CaCO 3 осаждается	CaSO 4 осаждается	CaC 2 O 4 осаждается	CaCrO 4 осаждается
интенсивно красный	Sr (OH) 2 осаждается	SrCO 3 осаждается	SrSO 4 осаждается	SrC 2 O 4 растворим	SrCrO 4 осаждается
желтый зеленый	Ba (OH) 2 растворим	BaCO 3 осаждается	BaSO 4 осаждается	BaC 2 O 4 растворим	BaCrO 4 осаждается
кармин	Ra (OH) 2 растворим	RaCO 3 терпит неудачу	Расо 4 выпадает в осадок	RaC 2 O 4 осаждается	RaCrO 4 осаждается

Инструкции по технике безопасности

На воздухе стабильны только бериллий и магний. Остальные элементы этой основной группы должны храниться в парафиновом масле или инертном газе . Хранение в спирте возможно только для бериллия, магния и кальция, так как барий уже отщепляет от них водород и вступает в реакцию с алкоголем .

Ба+2Р.-ОЙ⟶Ба2+ (Р.-О-)2+ЧАС2↑{ Displaystyle { ce {Ba + 2 R-OH -> Ba2 + (RO ^ -) _ 2 + H2 (^)}}}

В мелкодисперсной форме магний легко воспламеняется; Порошки кальция, стронция и бария могут самовоспламеняться на воздухе. Сжигание щелочноземельных металлов не должны никогда быть погашен с водой!

Щелочноземельные металлы являются сильными восстановителями, способными даже выделять щелочные металлы из своих соединений. Эти реакции сильно экзотермичны ; при определенных обстоятельствах это может даже привести к взрыву .

Бериллий — яд для легких , хотя механизм действия до сих пор в значительной степени неизвестен. Его соединения также являются канцерогенными.

Соединения бария очень токсичны, если они легко растворяются в воде. 1  грамм может быть смертельным.

Радий чрезвычайно вреден для здоровья из-за своей радиоактивности, но до 1931 года вода с добавлением радия продавалась для питья под торговым названием Radithor . Число раненых или погибших, которые, как стальной магнат Эбен Байерс , поглотили Радитор , неизвестно.

веб ссылки

литература

• Ганс Брейер: dtv-Atlas Chemie (Том 1: Общая и неорганическая химия) (2000), ISBN 3-423-03217-0 , стр. 94-113.