Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллий

В главную подгруппу второй группы периодической системы элементов наряду с семейcтвом щёлочноземельных металлов (оно включает близкие по свойствам кальций, стронций, барий и радий) входят два типических элемента – бериллий и магний.

Если магний по свойствам во многом тяготеет к щёлочноземельным элементам, то бериллий стоит как бы особняком. Кажется, что он попал в эту группу, лишь подчиняясь правилу валентности,  поскольку, как и другие элементы группы, в своих соединениях двухвалентен.

По свойствам же бериллий гораздо ближе к алюминию, расположенному по диагонали от него в третьей группе. Химики так и говорят: диагональное сходство двух элементов. Причём сходство настолько сильное, что и встречаются эти элементы часто вместе, в одном соединении.

Бериллий (Beryllium)

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийБериллий

Многие минералы бериллия – берилл 3BeO∙Al2O3∙6SiO2, хризоберилл BeAl2O4 и их разновидности (изумруд, аквамарин, александрит) – известны очень давно; эти драгоценные камни упоминаются в произведениях античных авторов. На Руси берилл называли вируллионом, под таким именем он встречается в Изборнике Святослава (1073 г.). Ученые заинтересовались бериллом лишь в конце XVIII в. Французский химик Луи Никола Воклен установил, что в состав этого минерала входит новая «земля» (так в старину называли некоторые оксиды металлов), отличная от алюмины – оксида алюминия. Он же впервые получил ее соли – соли бериллия. Они оказались сладкими на вкус, поэтому новой земле Воклен дал имя глицина (от греч. «гликис» — «сладкий»), а элементу – глициний. Это название употреблялось во Франции вплоть до XIX в., пока немецкий химик Мартин Генрих Клапрот не добился переименования его в бериллий (Berillium) – в честь минерала берилла.

В виде простого вещества бериллий получили в 1828 г. немецкий ученый Фридрих Вёлер и французский химик Антуан Бюсси. Они действовали калием на безводный хлорид бериллия: BeCl2 + 2K = Be + 2KCl.

В настоящее время бериллий получают, восстанавливая его фторид магнием: BeF2 + Mg = Be + MgF2, либо электролизом расплава смеси хлоридов бериллия и натрия.

Исходные соли бериллия выделяют при переработке бериллиевой руды.

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийБерилл

Бериллий — тугоплавкий металл(tпл= 1287 ̊ С) светло-серого цвета, покрытый тончайшей пленкой оксида, которая защищает его от коррозии. Для него характерно уникальное в мире металлов сочетание легкости с высокой твердостью. Чистый бериллий пластичен, однако даже незначительные примеси делают его хрупким.

Обладая высокой химической активностью, бериллий легко вступает в реакции с галогенами, серой и азотом.

Вода на него не действует, зато он легко растворяется как в разбавленных кислотах: Be + 2HCl = BeCl2 + H2↑, так и в растворах щелочей: Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2↑ Образующийся тетрагидроксобериллат натрия долгое время рассматривали как соль бериллиевой кислоты H2BeO2.

На самом деле это комплексное соединение. Бериллаты более простого состава образуются при сплавлении оксида бериллия со щелочью или содой: Na2CO3 + BeO = Na2BeO2 + CO2↑. Здесь также проявляется сходство с алюминием.

Бериллий и его растворимые в воде соли ядовиты. Даже ничтожно малая их примесь в воздухе приводит к тяжелым заболеваниям. Несмотря на это, бериллий находит широкое применение в технике. Ещё в XIX в.

обнаружили, что добавка Ве к меди сильно повышает ее твердость, прочность, химическую стойкость, делает ее похожей на сталь. Сплавы на основе меди, содержащие от 0,005 до 3% бериллия, получили название бериллиевых бронз. Из них изготовляют пружины, рессоры, подшипники, наиболее ответственные узлы машин и механизмов.

В качестве легирующей добавки, значительно усиливающей прочность, бериллий вводят в состав сталей и некоторых других сплавов.

Основной потребитель бериллия – атомная энергетика, поскольку он обладает способностью отражать и замедлять нейтроны, образующиеся в ядерном реакторе. Отражатели нейтронов из бериллия отличаются высокой прочностью, химической стойкостью и легкостью. Потребность в этом металле и его добыча возрастает с каджым годом.

Магний (Magnesium)

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийМагний

Магний весьма распространен в природе. В больших количествах он встречается в виде карбоната магния, образуя минералы магнезит MgCO3 и доломит MgCO3∙CaCO3. Сульфат и хлорид магния входят в состав калийных минералов – каинита KCl∙MgSO4∙3H2O и карналлита KCl∙MgCl2∙6H2O. Ион Mg2+ содержится в морской воде, придавая ей горький вкус. Общее количество магния в земной коре составляет около 2%.

Магний был открыт при анализе воды, взятой из минерального источника вблизи города Эпсом в Англии. Горькая на вкус, она привлекла внимание исследователей в конце XVII в.

При упаривании такой воды на стенках сосуда образовалась белая корка вещества, которое назвали горькой, или эпсомской, солью MgSO4∙7H2O. Её использовали в качестве слабительного. Примерно в то же время учёные заинтересовались и белой магнезией – карбонатом магния MgCO3.

При его нагревании образуется жженая магнезия – оксид MgO. Это вещество А.Л.Лавуазье ошибочно причислил к простым телам, которые уже не могут быть далее разложены.

Впервые магний был получен в 1808 г. Г.Дэви при электролизе влажной жжёной магнезии. По его предложению, элемент вначале назвали Magnium – чтобы подчеркнуть связь с магнезией и в то же время отличать его от марганца, который тогда называли Manganesium. Позже магний переименовали в Magnesium, а марганец  — в Manganum. Однако в русском языке сохранилось первоначальное название элемента.

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийКаинит

В некотором смысле магний – противоположность бериллию. Он достаточно мягкий и пластичный, плавится при более низкой температуре (650̊ С). Но, как и бериллий, он обладает заметной химической активностью.

На воздухе стружка магния сгорает с ослепительной вспышкой с образованием белого порошка – смеси оксида и нитрида:2Mg + O2 = 2MgO; 3Mg + N2 = Mg3N2.

Недаром магниевую ленту фотографы использовали как фотовспышку.

При комнатной температуре магний, покрытый тончайшей пленкой оксида, достаточно инертен и не взаимодействует с водой. Лишь при кипячении он медленно восстанавливает воду с образованием белой взвеси гидроксида магния и выделением водорода: Mg + 2H2O = Mg(OH)2↓ + H2↑.

Магний легко взаимодействует не только с разбавленными кислотами, но и с раствором хлорида аммония, в котором из-за гидролиза этой соли присутствуют ионы Н+: Mg + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH3 + H2. В отличие от бериллия, со щелочами он не реагирует.

Магний — сильный восстановитель. Смеси его со многими окислителями, например пероксидом бария ВаО2, используют в пиротехнике. При поджигании такая смесь сгорает ярким зеленоватым пламенем:BaO2 + Mg = MgO + BaO. Магний присутствует в животных и растительных организмах. В теле человека его в среднем 19 г. Особенно он необходим растениям, так как является составной частью хлорофилла.

В технике магний применяется главным образом в виде сплавов с алюминием – магналия и электрона. Магналий содержит от 5 до 30% магния, а электрон помимо алюминия включает также, цинк, марганец, медь.

Эти сплавы очень прочные и намного тверже чистых алюминия и магния, легко обрабатываются и полируются. Их используют в автомобильной промышленности, авиационной и ракетной технике.

Некоторые соединения магния нашли применение в медицине: оксид магния служит средством понижения кислотности желудка, а кристаллогидрат сульфата магния – слабительным.

Щелочноземельные элементы

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийКальций

К семейству щелочноземельных элементов относятся кальций, стронций, барий и радий. Д.И.Менделеев включал в это семейство и магний. Щелочноземельными они называются потому, что их гидроксиды, подобно гидроксидам щелочных металлов, растворимы в воде, т.е. являются щелочами.

Название «кальций» происходит от латинского calx – «известь». Так алхимики называли продукты обжига различных веществ. Древние римляне использовали известь для приготовления строительных растворов. Для этого мрамор или известняк подвергали обжигу, получая негашеную известь (оксид кальция). Производство этого вещества описал еще Плиний Старший в «Естественной истории».

По распространенности в земной коре кальций занимает пятое место (4,1% по массе), уступая лишь кислороду, кремнию, алюминию и железу.

В природе он встречается в виде гипса CaSO4∙2H2O, флюорита CaF2, апатита Ca5(PO4)3(OH) и кальцита CaCO3(карбоната кальция, образующего залежи мела, мрамора и известняка).

Кальцит сформировался из панцирей древних простейших и моллюсков (кораллов), поэтому неудивительно, что иногда в известняках находят ракушки или отпечатки животных.

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийГипс

В организме человека содержится в среднем около 1 кг кальция, который в форме ортофосфата входит в состав костной ткани. Почти 80% потребности в этом элементе удовлетворяется за счёт молочных продуктов.

В них кальций присутствует в виде солей фосфорной и лимонной кислот. В литре молока или кефира как раз и содержится средняя суточная норма – 1,2 г кальция.

При его недостатке в организме врачи назначают его препараты, например глюконат кальция.

Металлический кальций был впервые получен Г.Дэви в 1808 г. при электролизе смеси влажной гашенной извести Са(ОН)2 с оксидом ртути HgO.

Стронций и барий распространены в природе значительно меньше, чем кальций. Стронций встречается в виде минерала целестина (от лат. caelestis – «небесный») – сульфата стронция SrSO4, образующего красивые розово-красные или бледно-голубые кристаллы, а барий – в виде барита (тяжелого шпата) BaSO4.

Читайте также:  Как легко удалить ржавчину с металла на воротах

Стронций получил название от шотландской деревни Стронциан, близ которой в конце XVIII в. был найден редкий минерал стронцианит SrCO3.

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийСтронций

Годом открытия бария можно считать 1774 г., когда шведский химик Карл Вильгельм Шееле и его ученик Юхан Готлиб Ган установили, что в тяжелом шпате содержится новая земля. Она получила название «барит» (от греч. «барис» — «тяжелый»), а образующий ее элемент – «барий». В виде простых веществ барий и стронций были выделены Г.Дэви в 1808 г.

С пищей и питьевой водой человек ежедневно получает около 15-20 мг стронция. В большом количестве соединения этого элемента вредны для здоровья. Ионы стронция способны замещать в костях ионы кальция, что приводит к болезням.

Растворимые соединения бария еще более токсичны. Симптомы отравления ими появляются при приёме внутрь примерно 0,2 г растворимой соли. А доза 0,8-0,9 г уже смертельна. В случае отравления надо принимать 10-процентный раствор сульфата натрия или магния. При этом в организме образуется сульфат бария – нерастворимый и потому безопасный.

Кальций (tпл = 839̊ С), стронций (tпл = 768 ̊С) и барий (tпл = 727 ̊С) – пластичные металлы серебристо – белого цвета. Из-за недостаточной твёрдости их невозможно резать ножом, как натрий и калий.

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийМинерал целестин

Щёлочноземельные металлы по химической активности уступают лишь щелочным. Они взаимодействуют с водой и растворами кислот с выделением водорода.

Если оксид бария выдерживать в атмосфере кислорода или на воздухе при температуре 500 ̊С то реакция будет протекать дальше:2Ва + О2 = 2ВаО2

Образовавшийся пероксид бария при 700 ̊С отщепляет избыточный кислород, вновь переходя в оксид.

Щёлочноземельные металлы выделяют либо алюмотермией: 4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca, либо электролизом расплавов хлоридов.

Практическое значение из них имеет в основном кальций – он используется в металлургии в качестве раскислителя. Соединения кальция, стронция и бария применяются в разных отраслях промышленности, в строительстве.

Соединения стронция используются в производстве осветительных ракет, химического и термически устойчивого стекла. Оксид стронция входит в состав эмалей для защиты металлических предметов, а также служит катализатором при переработке нефти.

Конспект на тему щелочноземельные металлы магний бериллийБарий

Очень полезным веществом оказался сульфат бария. В конце XIX в. им разбавляли дорогие свинцовые белила, а ныне на основе BaSO4 разработана белая краска литопон, обладающая высокой кроющей способностью, что снижает ее расход. Сульфат бария также добавляют в бумагу дорогих сортов (для денежных знаков, документов).

Как и другие элементы с высоким порядковым номером, барий способен поглощать рентгеновское излучение. Поэтому BaSO4 используется при изготовлении защитных материалов для рентгеновских установок и при диагностике заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Радий

Последним из щёлочноземельных металлов был открыт радий, для которого ещё Д.И.Менделеев выделил клетку в периодической системе. Радий обнаружили в 1898 г. в урановой смоляной руде.

Исследовавшие минерал супруги Пьер и Мария Кюри установили: некоторые образцы руды имеют большую радиоактивность, чем следовало ожидать, судя по количеству содержащегося в них урана. Учёные сделали вывод, что в состав урановой руды входит новый элемент, по радиоактивности превосходящий уран.

Вскоре удалось выделить его соединение. Элемент назвали радием, чтобы подчеркнуть его способность к радиоактивному распаду. Переработав почти тонну урановой руды, супруги Кюри выделили около 0,1 г соли радия, а металлический радий был получен в 1910 г. при электролизе раствора хлорида радия с ртутным катодом.

Радий представляет собой тяжелый и тугоплавкий металл серебристо-белого цвета. В свободном виде он, как и другие щелочноземельные металлы, обладает высокой химической активностью, энергично реагирует с водой с выделением водорода: Ra + 2H2O = Ra(OH)2 + H2↑.

Образующийся при этом гидроксид радия – сильное основание, хорошо растворимое в воде. При действии на него раствором сульфата натрия выпадает белый осадок сульфата радия, нерастворимый в кислотах.

Общие химические свойства

  • По химическим свойствам щелочноземельные металлы очень похожи на щелочные металлы, а магний имеет существенные отличия.
  • Во всех реакция магний и щелочноземельные металлы играют роль восстановителей и окисляются с образованием различных ионных соединений, содержащих ионы этих металлов с зарядом +2.
  • Щелочноземельные металлы уже при обычных условиях окисляются кислородом воздуха, а магний сгорает на воздухе при нагревании до 600 ̊ С; в результате образуются оксиды:
  • 2Ca + O2 = 2CaO;                   2Mg + O2 = 2MgO
  • Все рассматриваемые металлы при определенных условиях взаимодействуют с галогенами, серой, азотом, водородом:
  • Ca + Cl2 = CaCl2                            Mg + Cl2 = MgCl2
  • Ca + S = CaS                                   Mg + S = MgS
  • 3Ca + N2 = Ca3N2                          3Mg + N2 = Mg3N2
  • Ca + H2 = CaH2                              Mg + H2 = MgH2
  • Щелочноземельные металлы активно реагируют с водой, а магний реагирует только с кипящей водой:

Реакция кальция с водой

  1. Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
  2. Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2↑
  3. Щелочноземельные металлы и магний энергично вытесняют водород из кислот:
  4. Ca + 2HCl = CaCl2 + H2↑
  5. Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑

Конспект урока по химии в 9 классе по теме : «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»

  • Повторение
  • д/з
  • Выполнение
  • Задания
  • Фронтальный опрос
  • Запись темы урока
  • Рассказ учителя
  • Запись в тетрадь
  • Запись в тетрадь
  • Запись в тетрадь
  • Самостоятельное выполнение задания учениками
  • Рассказ учителя

I.       Орг. момент.

II.      Проверка д/з.

  1. Ученикам раздаются карточки
  2. Содержание карточки:
  3. Фамилия и Имя______________________________________
  4. Задание №1

Саша прочитал текст учебника «Щелочные металлы» и сказал: «Калий и натрий широко распространены в природе, поэтому эти металлы не надо получать в промышленности.» Катя ответила: «Ты не прав, наоборот из-за того, что они химически активны, эти металлы получают только в промышленности.» Кто из них прав? Почему?

Вопросы:

1.Назовите особенности химических свойств лития. Чем он отличается от других ЩМ?

Только литий при сгорании на воздухе образует оксид, все остальные ЩМ образуют пероксиды

2.Что общего в строении атомов ЩМ?

Общим является одинаковое строение внешнего электронного слоя, у всех ЩМ на последнем уровне находится один электрон. ЩМ проявляют постоянную с. о. +1

3. Каковы физические свойства щелочных металлов?

Все щелочные металлы обладают металлическим блеском, тепло- и электропроводностью, плавятся при низких температурах, легки и пластичны. Щелочные металлы легко режутся ножом. Все они (за исключением желтоватого цезия) серебристо-белые. Хранят их под слоем керосина или парафина.

4.Опишите основные химические свойства ЩМ.

  • реагируют с неметаллами, водой, с кислотами — со взрывом), с водой образуют щелочи. От лития к калию возрастают радиусы атомов, повышается химическая активность:
  • 4Li+ O2 —» 2Li2O(оксид)
  • 2Na+ O2 —> Na2O2(пероксид)
  • K + O2  -> КO2 (надпероксид)
  • Увеличиваются атомная масса, плотность; уменьшаются температура плавления, твердость
  • Рассмотрим химические свойства ЩМ на примере натрия:
  • 2Na +О2 = Na2О2
  • 2Na +Н2 = 2NaН
  • 2Na +Сl2 = 2NaСl
  • 2Na + S = 2Na2S
  • 2 Na +H2O = 2 Na OH + H2

5. Назовите важнейшие природные соединения ЩМ.

 NaCl — каменная соль, NaCl • КС1 — сильвинит, Na2SО4 • 10Н2О — глауберова соль, NaNО3 — селитра, КС1 • MgCl2 • 6Н2О — карналлит.

III.    Содержание урока.

Тема нашего урока : «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»

1.Строение и физические свойства атомов. Бериллий Ве, магний Мg и щелочноземельные металлы кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra — элементы главной подгруппы II группы Периодической системы.

Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2.

С ростом порядкового номера сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства элементов усиливаются, что связано с увеличением радиусов их атомов.

Радий — радиоактивный элемент, содержание его в природе невелико.

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы — простые вещества. Легкие серебристо-белые металлы, стронций имеет золотистый оттенок. Он значительно тверже щелочных металлов, барий же по мягкости напоминает свинец.

2. Химические свойства. На воздухе при обычной температуре поверхность бериллия и магния покрывается защитной оксидной пленкой. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более активно, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных сосудах, как и щелочные металлы.

а)При нагревании на воздухе все рассматриваемые металлы энергично сгорают с образованием оксидов:

 2Ca + O2 = 2CaO

Реакция сжигания магния сопровождается ослепительной вспышкой, раньше она применялась при фотографировании объектов в темных помещениях. В настоящее время используют электрическую вспышку.

б) Реакция с неметаллами. Бериллий, магний и все щелочноземельные металлы взаимодействуют при нагревании с неметаллами — хлором, серой, азотом и т. д., образуя соответственно хлориды, сульфиды, нитриды:

  1. Са + Cl2 = CaCl2 хлорид
  2. Са + S = CaS сульфид
  3. 3Сa + N2 = Ca3N2  нитрид
  4. в) Реакция с водой. Из всех металлов главной подгруппы II группы только бериллий практически не взаимодействует с водой (препятствует защитная пленка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы бурно взаимодействуют с водой при обычных условиях:
  5. Сa +2H2O = Ca(OH)2+H2
  6. Подобно алюминию магний и кальций способны восстанавливать редкие металлы — ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан и др. — из их оксидов
  7. Mg +TiO= Ti + MgO
Читайте также:  Оборудование для ручной лазерной резки металла

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и легких сплавов. Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций — один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Внимание. Выполните задание. Сейчас вы составите опорный конспект по химическим свойствам ЩЗМ. Задание выполняется в паре.

Металлы II гр А подгруппы
  • + О2 =
  • +неМе=
  • +Н2О=
  1. МеО
  2. бинарные соединения
  3. гидроксиды(основания, кроме ВеО)

3.Соединения металлов IIгруппы

Металл Оксид Гидроксид Соли
MeO Me(OН)2 Ме(кислотный остаток)
Са,Sr,Ba  MeO Основные оксиды MeO + Н2О = Me(OН)2 основные гидроксиды СаСО3, Mg СО3
Ве ВеО амфотерный оксид Ве(ОН)3 амфотерный гидроксид Ве(ОН)3+ Н2О≠ BeCl2

Соединения бериллия, магния и щелочноземельных металлов. В природе щелочноземельные металлы, как и щелочные металлы, находятся только в форме соединений вследствие своей высокой химической активности.

  • Оксиды МО — твердые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур.
  • Проявляют основные свойства, кроме оксида бериллия, имеющего амфотерный характер.
  • Оксид магния малоактивен в реакции с водой, все остальные оксиды очень бурно взаимодействуют с ней:
  • МО + Н2О = М(ОН)2
  • Оксиды получают обжигом карбонатов: МСО3 = МО + СО2

В технике оксид кальция СаО называют негашеной известью, а МgО — жженой магнезией. Оба этих оксида используют в производстве строительных материалов.

Гидроксиды щелочноземельных металлов относятся к щелочам. Их растворимость в воде растет от Са(ОН)2 к Ва(ОН)2. Эти гидроксиды получают взаимодействием соответствующего оксида с водой.

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашением извести, а образующийся Са(ОН)2 — гашеной известью:

СаО + Н2О = Са(ОН)2

Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой, а белая взвесь Са(ОН)2 в воде — известковым молоком. Гашеная известь широко используется в строительстве. Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока.

Соли бериллия, магния и щелочноземельных металлов получают взаимодействием их с кислотами. Галогениды (фториды, хлориды, бромиды и иодиды) этих металлов — белые кристаллические вещества, большинство из них растворимо в воде.

Из сульфатов хорошо растворимы в воде только сульфаты бериллия и магния. Растворимость сульфатов уменьшается от ВеSO4 к ВaSO4. Карбонаты этих металлов малорастворимы или совсем нерастворимы в воде.

Сульфиды щелочноземельных металлов, содержащие в малых количествах примеси тяжелых металлов, после предварительного освещения начинают светиться различным цветом — красным, оранжевым, голубым, зеленым. Они входят в состав специальных светящихся красок, которые называют фосфорами. Их используют для изготовления светящихся дорожных знаков, циферблатов и т. п.

Рассмотрим наиболее важные соединения элементов главной подгруппы II группы периодической системы.

СаСО3 — карбонат кальция — одно из самых распространенных на Земле соединений. Вам хорошо известны такие содержащие его минералы, как мел, мрамор, известняк.

Самый важный из этих минералов — известняк, без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем (вспомните знаменитые одесские катакомбы — бывшие каменоломни, в которых добывали камень для строительства города), во-вторых, это сырье для получения других материалов: цемента, гашеной и негашеной извести, стекла и др.

Известковой щебенкой укрепляют дороги, а порошком — уменьшают кислотность почв.

Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных .Один из примеров его использования вы хорошо знаете — это школьные мелки, зубные пасты. Мел применяют в производстве бумаги и резины, а также для побелки.

Мрамор — это минерал скульпторов, архитекторов и облицовщиков. Из него создавал свои прекрасные творения Микеланджело ), стены всемирно известного индийского мавзолея-Тадж-Махал выложены из мрамора, им же облицованы многие станции московского метро.

МgСO3 — карбонат магния, необходим в производстве стекла, цемента, кирпича, а также в металлургии для перевода пустой породы, т. е. не содержащей соединения металла, в шлак.

СаSО4 — сульфат кальция, встречается в природе в виде минерала гипса СаSO4 • 2Н2О, представляющего собой кристаллогидрат. Используется в строительстве, в медицине для наложения неподвижных гипсовых повязок, для получения слепков.

  1. Для этого применяют полуводный гипс 2СаSО4 • Н2О — алебастр, который при взаимодействии с водой образует двуводный гипс:
  2. 2СаSО4 • Н2О + Н2О = 2СаSО4 • 2Н2О
  3. Эта реакция идет с выделением теплоты.

Сульфат магния, известный под названием горькая, или английская, соль, используемый в медицине в качестве слабительного средства. Содержится в морской воде и придает ей горький вкус.

ВаSО4 — сульфат бария благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяется в рентгенодиагностике («баритовая каша») при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Кальций имеет важное значение для живых организмов, это материал для постройки костных скелетов. Он играет существенную роль и в самих процессах жизнедеятельности: ионы кальция регулируют работу сердца, участвуют в процессах свертывания крови.

На долю кальция приходится более 1,5% от массы тела человека, 98% кальция содержится в костях скелета. Однако кальций не только делает наши кости крепче, но и способствует работе нервной системы.

При недостатке кальция руки теряют способность удерживать предметы, мышцы начинают судорожно сокращаться, кровь перестает свертываться, нервная система приходит в негодность, а сердечная мышца отказывается нормально работать.

Магний также является необходимым биоэлементом, играя роль стимулятора обмена веществ, содержится в печени, костях, крови, нервной ткани и мозге. Магния в человеческом организме намного меньше, чем кальция, — всего около 40 г.

Однако ему отведена очень важная роль: ионы магния «сшивают» молекулы белка в клубочки, обеспечивая тем самым присущую для живых организмов структуру этих молекул. Магний входит в состав хлорофилла, а следовательно, участвует в процессах фотосинтеза.

Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния — хлорофилла, ведь в нем содержится 2% этого элемента.

Открытие магния и кальция. Магний был впервые получен Г. Дэви в 1808 г. из белой магнезии — минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу.

Полученный Г. Дэви металл был загрязнен примесями, а чистый магний получил француз А. Бюсси в 1829 г.

Кальций был впервые получен также Г. Дэви в 1808 г., название элемента происходит от лат. слова кальс, что означает «известь, мягкий камень».

  • Генетический ряд кальция
  • Ca–1 CaO–2Ca(OH)2 – CaCO3
  • 1)2Ca+O2= 2CaO
  • 2) CaO+H2O=Ca(OH)2
  • 3)Ca+ 2H2O= Ca(OH)2+H2
  • 4) Ca(OH)2 + CO2= CaCO3 + H2O
  • Домашнее задание
  • Прочитайте § 15 о значении соединений щелочноземельных металлов и выпишите сведения в виде таблицы:
Название минерала Формула соединения, Химическое название Применение
Мел, известняк СаСО3 – карбонат кальция В производстве строительных материалов
гипс  СаSO4 • 2Н2О — сульфат кальция в строительстве, в медицине для наложения неподвижных гипсовых повязок, для получения слепков
горькая, или английская, соль MgSO4 – сульфат магния используется в медицине в качестве слабительного средства.
баритовая каша ВаSО4 — сульфат бария благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяется в рентгенодиагностике при заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Щелочноземельные металлы: общая характеристика, строение; свойства и получение — урок. Химия, 9 класс

Щелочноземельными металлами называют (4) химических элемента (I)(I)(A) группы Периодической системы Д. И. Менделеева, начиная с кальция:

кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), радий (Ra).

Электронное строение атомовНа внешнем энергетическом уровне атомы металлов (IIA) группы имеют два электрона.

Поэтому для всех щелочноземельных металлов характерна степень окисления (+2).

Этим объясняется сходство их свойств.

Для металлов (I)(I)(A) группы (сверху вниз) характерно:

  • увеличение радиуса атомов;
  • усиление восстановительных, металлических свойств.

Из щелочноземельных металлов кальций наиболее широко распространён в природе, а радиоактивный радий — менее всего.

  • Все щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, поэтому встречаются в природе только в виде соединений.
  • Основными источниками кальция являются его карбонаты CaCO3 (мел, мрамор, известняк).
  • В свободном виде простые вещества представляют собой типичные металлы от серого до серебристого цвета.

Физические свойства простых веществВ твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. Это обусловливает общие физические свойства простых веществ металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.

  1. Тем не менее, металлы (I)(I)(A) группы имеют разные значения температуры плавления, плотности и других физических свойств.
  2. Щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, реагируют с кислородом, водородом, другими неметаллами, оксидами, кислотами, солями.
  3. Они являются сильными восстановителями.
  4. Щелочноземельные металлы активно реагируют с:
  5. водой, образуя соответствующие гидроксиды и выделяя водород:
  6. кислотами, легко растворяясь в их растворах с образованием соответствующих солей:
  7. Ba+2HCl=BaCl2+H2↑;
  8. с неметаллами, образуя оксиды или соответствующие соли (гидриды, галогениды, сульфиды и др.):
  9. Bа+Cl2=BаCl2,
  10. Bа+S=BаS.
Читайте также:  Ленточная пила продольной резки по металлу

Щелочноземельные металлы получают в основном электролизом расплавов галогенидов. Чаще используются хлориды металлов.

При этом на катоде восстанавливаются катионы, а на аноде окисляются анионы.

Суммарное уравнение реакции электролиза расплава хлорида кальция: 

CaCl2=эл. токCa+Cl2↑. 

Урок по теме «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»

Задачи урока:

Обучающие.

Рассмотреть химические свойства элементов главной подгруппы II группы. Вспомнить двойственный (амфотерный) характер оксида и гидроксида бериллия. Познакомить учащихся со способами получения и с историей открытия этих элементов.

Повторить окислительно-восстановительные реакции (ОВР) и алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях таких реакций методом электронного баланса.

Продолжить планомерную подготовку учащихся к единому государственному экзамену (выполнение заданий тестового типа, ОВР).

  • Развивающие:
  • Развивать мышление учащихся, в том числе умение анализировать, смекалку, эрудицию, познавательный интерес с помощью химического эксперимента.
  • Воспитательные.
  • Воспитывать в учащихся такие личностные качества, как целеустремленность, наблюдательность, умение работать в коллективе, ответственность.

Методические приемы объяснения нового материала. Рассказ, беседа, демонстрация опытов, самостоятельная работа учащихся.

Оборудование и реактивы. На столе учителя: магнитофон с кассетой, тигельные щипцы, спиртовка, спички, две чашки Петри, кристаллизатор; фенолфталеин, вода, образцы металлов главной подгруппы II группы: магний и кальций.

На столах учащихся: тестовые задания, справочный материал, опорный конспект «Получение металлов», спички, небольшие чашечки с тампонами из ваты, смоченной солями кальция, стронция и бария.

ХОД УРОКА

Оргмомент. Введение в урок. Актуализация опорных знаний

Здравствуйте, ребята! На сегодняшнем уроке мы продолжим наше увлекательное путешествие в страну «Металлию» и посетим хорошо известный город «Щелочноземельск». Жителями этого города являются элементы IIа группы периодической системы, начиная с кальция. А в пригороде живут остальные элементы этой подгруппы. Давайте перечислим все эти элементы.

Ученик. Это бериллий Ве, магний Mg, кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra.

Учитель. Но готовы ли вы к сегодняшнему путешествию? Давайте проверим, крепки ли ваши знания. Для этого я предлагаю вам тест, состоящий из пяти заданий. К каждому заданию дается четыре варианта ответа.

Внимательно прочитайте и задания, и предлагаемые варианты ответов и обведите верный ответ в кружок. Отвечайте только после того, как вы их поняли и проанализировали. На этот вид работы отводится всего 5 мин.

  1. Тест
  2. 1. К щелочно-земельным металлам не относят:
  3. а) кальций; б) бериллий;
  4. в) стронций; г) барий.
  5. 2. Стабильных природных изотопов не имеет:
  6. а) стронций; б) барий;
  7. в) радий; г) бериллий.
  8. 3. Из элементов главной подгруппы II группы хранить на воздухе можно:
  9. а) барий; б) кальций;
  10. в) стронций; г) магний.
  11. 4. В простых веществах, образованных элементами главной подгруппы II группы, связь между атомами:
  12. а) ионная; б) ковалентная;
  13. в) металлическая; г) водородная.

5. Сплав под названием бериллиевая бронза внешне похож на золото. Из него изготавливают пружины и клапаны специального назначения. Судя по названию, помимо бериллия в состав сплава входит:

а) железо; б) цинк;

в) серебро; г) медь.

О т в е т ы. 1 — б; 2 — в; 3 — г; 4 — в; 5 — г.

Учитель. Молодцы! Вы отлично справились с предложенными заданиями. Вижу, что вы готовы к приобретению новых знаний. Тогда немедля мы двинемся в путь! И первая наша станция ?

  • «Информационная».
  • Вывешивается плакат с названием станции
  • Станция «Информационная»

УЧИТЕЛЬ. На прошлом нашем занятии мы познакомились с магнием и кальцием, а сегодня поговорим о бериллии и радии.

УЧЕНИК (выступает с небольшим сообщением о бериллии). Бериллий был открыт в 1798 г. Л.Вокленом. Название элемента происходит от немецкого слова «Brille», обозначающего очки. В XVIII в. стекла очков готовили из монокристаллических образцов минерала берилла. Бериллий ядовит. Вдыхание паров его оксида вызывает бериллоз — общее отравление организма, заканчивающееся летальным исходом.

УЧИТЕЛЬ. А что вы знаете о радии?

УЧЕНИК. Радий — это редкий радиоактивный элемент, не имеющий стабильных изотопов.

УЧИТЕЛЬ. Действительно, радий — очень редкий радиоактивный металл (содержание в земной коре 1*1010 %). Например, 40 т африканского карналлита содержат 1 г радия. Самый устойчивый изотоп — 226Ra — с периодом полураспада около 1600 лет в результате ядерной реакции превращается в радон:

Вторым продуктом распада является -частица, т.е. полностью ионизированный (потерявший все свои электроны) атом гелия.

  1. У Владимира Владимировича Маяковского есть такие строчки о радии:
  2. Поэзия — та же добыча радия.
  3. В грамм добыча, в год труды.
  4. Изводишь единого слова ради
  5. тысячи тонн словесной руды.

УЧИТЕЛЬ. Следующая остановка — станция «Химическая». (Звучит песня и вывешивается плакат с названием станции.) Вначале давайте вспомним химические свойства ранее изученных элементов II группы.

Далее учитель демонстрирует опыты.

1. Опыт «Взаимодействие кальция с водой».

Учащиеся пишут уравнение химической реакции:

Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2.

УЧИТЕЛЬ. В чашке Петри находится кальций, а в кристаллизаторе — вода. Добавляем в воду фенолфталеин. Берем щипцами кусочек кальция, опускаем его в воду. Начинается выделение водорода. За счет образования гидроксида кальция и изменения окраски фенолфталеина вода в кристаллизаторе стала малиновой.

2. Опыт «Взаимодействие магния с кислородом».

Учащиеся вновь пишут уравнение химической реакции:

2Mg + O2 = 2MgO.

УЧИТЕЛЬ. В чашке Петри находится магний. Берем щипцами кусочек магния и поджигаем его. Он быстро и очень ярко сгорает. Образуется оксид магния.

Но бериллий, магний и щелочно-земельные металлы могут взаимодействовать и с другими неметаллами. Образуются соответствующие бинарные соединения — гидриды, галогениды, сульфиды, карбиды, нитриды и т.д. К какому типу принадлежат эти реакции (по числу и составу исходных и полученных веществ)?

  • Задание для класса.
  • Составить уравнения химических реакций и назвать получившиеся соединения:
  • 1) барий + водород ….;
  • 2) бериллий + хлор ….;
  • 3) кальций + сера ….;
  • 4) кальций + углерод ….;

5) магний + азот …..

Ученик, который раньше всех справляется с этим заданием, выходит к доске, записывает уравнения реакций и расставляет коэффициенты методом электронного баланса по изученному в 8-м классе алгоритму, одновременно комментируя свои действия.

УЧЕНИК. Подчеркиваем символы элементов, степени окисления которых изменяются; составляем электронные уравнения, определяя число отданных и принятых электронов; уравниваем число отданных и принятых электронов, подобрав наименьшее общее кратное и дополнительные множители, и, наконец, расставляем коэффициенты.

Таким образом, класс еще раз повторит и закрепит алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса, поскольку ОВР являются одним из основных элементов содержания ЕГЭ.

3. Опыт «Взаимодействие с кислотами».

УЧИТЕЛЬ. Все металлы этой подгруппы взаимодействуют с растворами сильных кислот.

  1. Учащиеся записывают уравнения химических реакций:
  2. Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2,
  3. Ca + 2HCl = CaCl2 + H2.

УЧИТЕЛЬ. А теперь давайте вспомним, почему щелочно-земельные металлы так называются.

УЧЕНИК. Словом «земля» алхимики обозначали плохо растворимые соединения. Поскольку при смачивании водой оксидов кальция, стронция и бария образовывалась щелочная среда, то эти оксиды стали называть щелочными землями, а металлы — щелочно-земельными.

УЧИТЕЛЬ. В чем особенность бериллия?

УЧЕНИК. Бериллий является элементом, оксид и гидроксид которого проявляют амфотерный характер: они образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и со щелочами.

УЧИТЕЛЬ. Докажите это соответствующими уравнениями реакций.

  • УЧЕНИК (выходит к доске и записывает уравнения). Взаимодействие оксида бериллия с хлороводородной кислотой:
  • BeO + 2HCl = BeCl2 + H2O,
  • взаимодействие оксида бериллия с гидроксидом натрия:
  • BeO + 2NaOH = Na2BeO2 + H2O.

УЧИТЕЛЬ. А теперь мы проведем такой эксперимент. Перед вами находятся образцы cолей трех металлов. Все они на вид одинаковые. А как же определить, где соль кальция, где бария, а где стронция? Для этого обратимся к справочному материалу.

На данном этапе необходимо провести качественное обнаружение ионов щелочно-земельных металлов: облить тампоны, лежащие в чашечках, этиловым спиртом и поджечь. Обратить внимание на цвет пламени спирта.

Станция «Потребительская»

Далее учитель обращает внимание на опорный конспект, который лежит на столах учеников, активно обсуждает его с классом. Необходимый для запоминания материал учащиеся помечают у себя в тетрадях.

Опорный конспект

  1. Получение металлов II группы,
  2. главной подгруппы
  3. 1. Кальций и стронций получают электролизом расплавов их хлоридов:

2. Для получения бария используют алюмотермию: 3. Бериллий получают восстановлением магнием из фторида: 4. Магний получают в промышленности из морской воды. Ионы магния, содержащиеся в морской воде, осаждают в виде гидроксида, который затем переводят в хлорид, электролизом расплава хлорида магния получают металл:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Станок