Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

Содержание
  1. Общая характеристика
  2. Природные соединения
  3. Получение
  4. Химические свойства
  5. Оксиды щелочноземельных металлов
  6. Получение
  7. Химические свойства
  8. Гидроксиды щелочноземельных металлов
  9. Получение
  10. Химические свойства
  11. Жесткость воды
  12. Щёлочноземельные металлы — основные свойства, характеристика и список элементов
  13. Положение в периодической системе Менделеева
  14. Электронное строение и закономерности изменения свойств
  15. Физические свойства щелочноземельных металлов
  16. Химические свойства
  17. Нахождение в природе
  18. Способ получения
  19. Качественные реакции
  20. Применение щелочноземельных металлов
  21. Оксиды щелочноземельных металлов
  22. Щелочноземельные металлы в химии
  23. Физические свойства щелочноземельных металлов
  24. Получение щелочноземельных металлов
  25. Химические свойства щелочноземельных металлов
  26. Качественные реакции
  27. Примеры решения задач
  28. Щелочноземельные металлы
  29. Щёлочноземельные металлы | это… Что такое Щёлочноземельные металлы?
  30. Физические свойства
  31. Химические свойства
  32. Нахождение в природе
  33. См. также
  34. Ссылки
  35. Литература
  36. II группа главная подгруппа Периодической таблицы Менделеева (щелочноземельные металлы)
  37. Взаимодействие со сложными веществами

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.

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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↑ Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

  • 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)

    Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

  • 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:

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

  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.

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

  • 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.

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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:

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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:

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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:

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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.

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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.

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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

Применение щелочноземельных металлов

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

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

Бериллий (Амфотерен) Магний Ca, Sr, Ba, Ra
1. Изготовление теплозащитных конструкций для косм. кораблей (жаропрочность, теплоёмкость бериллия) 2. Бериллиевые бронзы (лёгкость, твёрдость, жаростойкость, антикоррозионность сплавов, прочность на разрыв выше стали, можно прокатывать в ленты толщиной 0,1 мм) 3. В атомных реакторах, рентгенотехнике, радиоэлектронике 4. Сплав Be, Ni, W- в Швейцарии делают пружины для часов Но Be –хрупок, ядовит и очень дорогой 1. Получение металлов – магнийтермия (титан, уран, цирконий и др) 2. Для получения сверхлёгких сплавов (самолётостроение, производство автомобилей) 3. В оргсинтезе 4. Для изготовления осветительных и зажигательных ракет. 1. Изготовление свинцово-кадмиевых сплавов, необходимых при производстве подшипников. 2. Стронций – восстановитель в производстве урана. Люминофоры — соли стронция. 3. Используют в качестве геттеров, веществ для создания вакуума в электроприборах. Кальций Получение редких металлов, входит в состав сплавов. Барий Газопоглотитель в электронно-лучевых трубках. Радий Рентгенодиагностика, исследовательские работы.  

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.

Оксиды щелочноземельных металлов относятся к

  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

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Щелочноземельные металлы

Свойства щелочноземельных металлов

Атомный номер Название Атомная масса Электронная конфигурация   r г/см3 t°пл. °C t°кип. °C ЭО Степень окисления
4 Бериллий Be 9,01 [He] 2s2 1,86 1283 2970 1,5 0,113 +2
11 Магний Mg 24,3 [Ne]3s2 1,74 649,5 1120 1,2 0,16 +2
19 Кальций Ca 40,08 [Ar] 4s2 1,54 850 1487 1,0 0,2 +2
27 Стронций Sr 87,62 [Kr] 5s2 2,67 770 1367 1,0 0,213 +2
55 Барий Ba 137,34 [Xe] 6s2 3,61 710 1637 0,9 0,25 +2
87 Радий Ra 226 [Rn] 7s2 ~6 ~700 1140 0,9 +2

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?

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
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Станок