Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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.

Оксиды щелочноземельных металлов

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

В земной коре содержится бериллия — 0,00053%, магния — 1,95%, кальция — 3,38%, стронция — 0,014%, бария — 0,026%, радий — искусственный элемент.

Встречаются в природе только в виде соединений — силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, фосфатов, сульфатов и т.д.

• ПОЛУЧЕНИЕ
• 1. Бериллий получают восстановлением фторида:
• BeF2 + Mg t˚C→ Be + MgF2
• 2. Барий получают восстановлением оксида:
• 3BaO + 2Al t˚C→ 3Ba + Al2O3
• 3. Остальные металлы получают электролизом расплавов хлоридов:

Т.к. металлы данной подгруппы сильные восстановители, то получение возможно только путем электролиза расплавов солей. В случае Са обычно используют CaCl2 (c добавкой CaF2 для снижения температуры плавления)

CaCl2=Ca+Cl2↑

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t°пл. и t°кип, плотностями и твердостью.

ПРИМЕНЕНИЕ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Очень реакционноспособны, сильные восстановители. Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

2. Обладают степенью окисления +2.

3. Реагируют с водой при комнатной температуре (кроме Be) с выделением водорода.

4. С водородом образуют солеобразные гидриды ЭH2.

5. Оксиды имеют общую формулу ЭО. Тенденция к образованию пероксидов выражена слабее, чем для щелочных металлов.

1. Реакция с водой.
2. В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде, но с горячей водой магний образует основание Mg(OH)2.
3. В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, которые являются сильными основаниями:
4. Ве + H2O → ВеO+ H2­
5. Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2­
6. Реакция с кислородом.
7. Все металлы образуют оксиды RO, барий образует пероксид – BaO2:
8. 2Mg + O2 → 2MgO
9. Ba + O2 → BaO2
10. 3. С другими неметаллами образуются бинарные соединения:
11. Be + Cl2 → BeCl2 (галогениды)
12. Ba + S → BaS (сульфиды)
13. 3Mg + N2 → Mg3N2 (нитриды)
14. Ca + H2 → CaH2 (гидриды)
15. Ca + 2C → CaC2 (карбиды)
16. 3Ba + 2P → Ba3P2 (фосфиды)
17. Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами.
18. 4. Все металлы растворяются в кислотах:
19. Ca + 2HCl → CaCl2 + H2­
20. Mg + H2SO4(разб.) → MgSO4 + H2­
21. Бериллий также растворяется в водных растворах щелочей:
22. Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2­
23. 5. Качественная реакция на катионы щелочноземельных металлов – окрашивание пламени в следующие цвета:
24. Ca2+ — темно-оранжевый
25. Sr2+- темно-красный
26. Ba2+ — светло-зеленый
27. Катион Ba2+ обычно открывают обменной реакцией с серной кислотой или ее солями:
28. BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2HCl
29. Ba2+ + SO42- → BaSO4↓
30. Сульфат бария – белый осадок, нерастворимый в минеральных кислотах.
31. Оксиды щелочноземельных металлов
32. Получение
33. 1) Окисление металлов (кроме Ba, который образует пероксид)
34. 2) Термическое разложение нитратов или карбонатов
35. CaCO3 t˚C→ CaO + CO2­
36. 2Mg(NO3)2 t˚C→ 2MgO + 4NO2­ + O2­
37. Химические свойства
38. Типичные основные оксиды. Реагируют с водой (кроме BeO и MgO), кислотными оксидами и кислотами

• СаO + H2O → Са(OH)2
• 3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2
• BeO + 2HNO3 → Be(NO3)2 + H2O
• BeO — амфотерный оксид, растворяется в щелочах:
• BeO + 2NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4]
• Гидроксиды щелочноземельных металлов R(OH)2
• Получение
• Реакции щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:
• Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2­
• CaO (негашеная известь) + H2O → Ca(OH)2(гашеная известь)
• Химические свойства
• Гидроксиды R(OH)2 — белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов (растворимость гидроксидов уменьшается с уменьшением порядкового номера; Be(OH)2 – нерастворим в воде, растворяется в щелочах). Основность R(OH)2 увеличивается с увеличением атомного номера:
• Be(OH)2 – амфотерный гидроксид
• Mg(OH)2 – слабое основание
• Са(OH)2 — щелочь
• остальные гидроксиды — сильные основания (щелочи).
• 1) Реакции с кислотными оксидами:
• Ca(OH)2 + СO2 → CaСO3↓ + H2O ! Качественная реакция на углекислый газ
• Ba(OH)2 + SO2 → BaSO3↓ + H2O
• 2) Реакции с кислотами:
• Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O
• 3) Реакции обмена с солями:
• Ba(OH)2 + K2SO4 → BaSO4↓+ 2KOH
• 4) Реакция гидроксида бериллия со щелочами:
• Be(OH)2 + 2NaOH → Na2[Be(OH)4]
• Жесткость воды

Природная вода, содержащая ионы Ca2+ и Mg2+, называется жесткой. Жесткая вода при кипячении образует накипь, в ней не развариваются пищевые продукты; моющие средства не дают пены.

1. Карбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная (постоянная) жесткость – хлоридов и сульфатов.
2. Общая жесткость воды рассматривается как сумма карбонатной и некарбонатной.
3. Удаление жесткости воды осуществляется путем осаждения из раствора ионов Ca2+ и Mg2+
4. 1) кипячением:
5. Сa(HCO3)2 t˚C→ CaCO3↓+ CO2­ + H2O
6. Mg(HCO3)2 t˚C→ MgCO3↓+ CO2­ + H2O
7. 2) добавлением известкового молока:
8. Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
9. 3) добавлением соды:
10. Ca(HCO3)2 + Na2CO3 →CaCO3↓+ 2NaHCO3
11. CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4
12. MgCl2 + Na2CO3 → MgCO3↓ + 2NaCl

Поиск на сайте:

Щелочноземельные металлы в химии

К щелочноземельным металлам относятся металлы IIA группы Периодической системы Д.И. Менделеева – кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). Кроме них в главную подгруппу II группы входят бериллий (Be) и магний (Mg).

На внешнем энергетическом уровне щелочноземельных металлов находится два валентных электрона. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочноземельных металлов – ns2. В своих соединениях они проявляют единственную степень окисления равную +2.

В ОВР являются восстановителями, т.е. отдают электрон.

С увеличением заряда ядра атомов элементов, входящих в группу щелочноземельных металлов, энергия ионизации атомов уменьшается, а радиусы атомов и ионов увеличиваются, металлические признаки химических элементов усиливаются.

Физические свойства щелочноземельных металлов

В свободном состоянии Be – металл серо-стального цвета, обладающий плотной гексагональной кристаллической решеткой, достаточно твердый и хрупкий. На воздухе Be покрывается оксидной пленкой, что придает ему матовый оттенок и снижает его химическую активность.

Магний в виде простого вещества представляет собой белый металл, который, также, как и Be, при нахождении на воздухе приобретает матовый оттенок за счет образующейся оксидной пленки. Mg мягче и пластичнее бериллия. Кристаллическая решетка Mg – гексагональная.

Ca, Ba и Sr в свободном виде – серебристо-белые металлы. При нахождении на воздухе мгновенно покрываются желтоватой пленкой, которая представляет собой продукты их взаимодействия с составными частями воздуха. Кальций – достаточно твердый металл, Ba и Sr – мягче.

Ca и Sr имею кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку, барий – кубическую объемоцентрированную кристаллическую решетку.

Все щелочноземельные металлы характеризуются наличием металлического типа химической связи, что обуславливает их высокую тепло- и электропроводность. Температуры кипения и плавления щелочноземельных металлов выше, чем щелочных металлов.

Получение щелочноземельных металлов

• Получение Be осуществляют по реакции восстановления его фторида. Реакция протекает при нагревании:
• BeF2 + Mg = Be + MgF2
• Магний, кальций и стронций получают электролизом расплавов солей, чаще всего – хлоридов:
• CaCl2 = Ca + Cl2↑
• Причем, при получении Mg электролизом расплава дихлорида для понижения температуры плавления в реакционную смесь добавляют NaCl.
• Для получения Mg в промышленности используют металло- и углетермические методы:
• 2(CaO×MgO) (доломит) + Si = Ca2SiO4 + Mg
• Основной способ получения Ba – восстановление оксида:
• 3BaO + 2Al = 3Ba + Al2O3

Химические свойства щелочноземельных металлов

Поскольку в н.у. поверхность Be и Mg покрыта оксидной пленкой – эти металлы инертны по отношению к воде. Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, проявляющих сильные основные свойства:

1. Ba + H2O = Ba(OH)2 + H2↑
2. Щелочноземельные металлы способны реагировать с кислородом, причем все они, за исключением бария, в результате этого взаимодействия образуют оксиды, барий – пероксид:
3. 2Ca + O2 = 2CaO
4. Ba + O2 = BaO2
5. Оксиды щелочноземельных металлов, за исключением бериллия, проявляют основные свойства, Be – амфотерные свойства.
6. При нагревании щелочноземельные металлы способны к взаимодействию с неметаллами (галогенами, серой, азотом и др.):
7. Mg + Br2 =2MgBr
8. 3Sr + N2 = Sr3N2
9. 2Mg + 2C = Mg2C2
10. Ca +S = CaS
11. 2Ba + 2P = Ba3P2
12. Ba + H2 = BaH2
13. Щелочноземельные металлы реагируют с кислотами – растворяются в них:
14. Ca + 2HCl = CaCl2 + H2↑
15. Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
16. Бериллий реагирует с водными растворами щелочей – растворяется в них:
17. Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2↑

Качественные реакции

• Качественной реакцией на щелочноземельные металлы является окрашивание пламени их катионами: Ca2+ окрашивает пламя в темно-оранжевый цвет, Sr 2+ — в темно-красный, Ba2+ — в светло-зеленый.
• Качественной реакцией на катион бария Ba2+ являются анионы SO42-, в результате чего образуется белый осадок сульфата бария (BaSO4), нерастворимый в неорганических кислотах.
• Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

Примеры решения задач

Щелочноземельные металлы

Свойства щелочноземельных металлов

Физические свойства Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t°пл. и t°кип., потенциалами ионизации, плотностями и твердостью. Химические свойства       1.      Очень реакционноспособны.      2.      Обладают положительной валентностью +2.      3.      Реагируют с водой при комнатной температуре (кроме Be) с выделением водорода.

      4.      Обладают большим сродством к кислороду (восстановители).      5.      С водородом образуют солеобразные гидриды ЭH2.      6.      Оксиды имеют общую формулу ЭО. Тенденция к образованию пероксидов выражена слабее, чем для щелочных металлов.

              Нахождение в природе Be3BeO • Al2O3 • 6SiO2 – берилл MgMgCO3 – магнезитCaCO3 • MgCO3 – доломитKCl • MgSO4 • 3H2O – каинитKCl • MgCl2 • 6H2O – карналлит CaCaCO3 – кальцит (известняк, мрамор и др.

)Ca3(PO4)2 – апатит, фосфоритCaSO4 • 2H2O – гипсCaSO4 – ангидритCaF2 – плавиковый шпат (флюорит) SrSrSO4 – целестинSrCO3 – стронцианит BaBaSO4 – баритBaCO3 – витерит Получение Бериллий получают восстановлением фторида: BeF2 + Mg  –t°®  Be + MgF2 Барий получают восстановлением оксида: 3BaO + 2Al  –t°®  3Ba + Al2O3 Остальные металлы получают электролизом расплавов хлоридов: CaCl2 ® Ca + Cl2­катод: Ca2+ + 2e ® Ca0анод: 2Cl- – 2e ® Cl02­ Металлы главной подгруппы II группы — сильные восстановители; в соединениях проявляют только степень окисления +2. Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: ––Be–Mg–Ca–Sr–Ba®       1.      Реакция с водой.      В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде. В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, которые являтся сильными основаниями:             Mg + 2H2O  –t°®  Mg(OH)2 + H2­      Ca + 2H2O ® Ca(OH)2 + H2­             2.      Реакция с кислородом.      Все металлы образуют оксиды RO, барий-пероксид – BaO2:             2Mg + O2 ® 2MgO      Ba + O2 ® BaO2             3.      С другими неметаллами образуются бинарные соединения: Be + Cl2 ® BeCl2(галогениды)Ba + S ® BaS(сульфиды)3Mg + N2 ® Mg3N2(нитриды)Ca + H2 ® CaH2(гидриды)Ca + 2C ® CaC2(карбиды)3Ba + 2P ® Ba3P2(фосфиды) Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами. 4.      Все металлы растворяются в кислотах: Ca + 2HCl ® CaCl2 + H2­Mg + H2SO4(разб.) ® MgSO4 + H2­ Бериллий также растворяется в водных растворах щелочей: Be + 2NaOH + 2H2O ® Na2[Be(OH)4] + H2­       5.      Качественная реакция на катионы щелочноземельных металлов – окрашивание пламени в следующие цвета: Ca2+ — темно-оранжевыйSr2+- темно-красныйBa2+ — светло-зеленый Катион Ba2+ обычно открывают обменной реакцией с серной кислотой или ее солями:Сульфат бария – белый осадок, нерастворимый в минеральных кислотах. Оксиды щелочноземельных металлов Получение       1)     Окисление металлов (кроме Ba, который образует пероксид)      2)     Термическое разложение нитратов или карбонатов CaCO3  –t°®  CaO + CO2­2Mg(NO3)2  –t°®  2MgO + 4NO2­ + O2­ Химические свойства Типичные основные оксиды. Реагируют с водой (кроме BeO), кислотными оксидами и кислотами MgO + H2O ® Mg(OH)23CaO + P2O5 ® Ca3(PO4)2BeO + 2HNO3 ® Be(NO3)2 + H2O BeO — амфотерный оксид, растворяется в щелочах: BeO + 2NaOH + H2O ® Na2[Be(OH)4] Гидроксиды щелочноземельных металлов R(OH)2 ПолучениеРеакции щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:Ba + 2H2O ® Ba(OH)2 + H2­CaO(негашеная известь) + H2O ® Ca(OH)2(гашеная известь) Химические свойства Гидроксиды R(OH)2 — белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов (растворимость гидроксидов уменьшается с уменьшением порядкового номера; Be(OH)2 – нерастворим в воде, растворяется в щелочах). Основность R(OH)2 увеличивается с увеличением атомного номера: Be(OH)2 – амфотерный гидроксидMg(OH)2 – слабое основание остальные гидроксиды — сильные основания (щелочи).       1)     Реакции с кислотными оксидами: Ca(OH)2 + SO2 ® CaSO3 + H2OBa(OH)2 + CO2 ® BaCO3¯ + H2O 2)     Реакции с кислотами: Mg(OH)2 + 2CH3COOH ® (CH3COO)2Mg + 2H2OBa(OH)2 + 2HNO3 ® Ba(NO3)2 + 2H2O 3)     Реакции обмена с солями: Ba(OH)2 + K2SO4 ® BaSO4¯+ 2KOH 4)     Реакция гидроксида бериллия со щелочами: Be(OH)2 + 2NaOH ® Na2[Be(OH)4] Жесткость воды Природная вода, содержащая ионы Ca2+ и Mg2+, называется жесткой. Жесткая вода при кипячении образует накипь, в ней не развариваются пищевые продукты; моющие средства не дают пены.Карбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная  (постоянная)  жесткость – хлоридов и сульфатов.Общая жесткость воды рассматривается как сумма карбонатной и некарбонатной.Удаление жесткости воды осуществляется путем осаждения из раствора ионов Ca2+ и Mg2+:             1)     кипячением:Сa(HCO3)2  –t°®  CaCO3¯ + CO2­ + H2OMg(HCO3)2  –t°®  MgCO3¯ + CO2­ + H2O 2)     добавлением известкового молока: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ® 2CaCO3¯ + 2H2O 3)     добавлением соды: Ca(HCO3)2 + Na2CO3 ® CaCO3¯+ 2NaHCO3CaSO4 + Na2CO3 ® CaCO3¯ + Na2SO4MgCl2 + Na2CO3 ® MgCO3¯ + 2NaCl 4)     пропусканием через ионнообменную смолу              а) катионный обмен:      2RH + Ca2+ ® R2Ca + 2H+      б) анионный обмен:      2ROH + SO42- ® R2SO4 + 2OH-      (где R — сложный органический радикал)             Для удаления временной жесткости используют все четыре способа, а для

      постоянной — только два последних.

Щёлочноземельные металлы | это… Что такое Щёлочноземельные металлы?

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