Тип связи для щелочноземельных металлов

Самоучитель по химии › Неорганическая химия

Содержание

• Щелочные металлы
• Щелочноземельные металлы
• Выводы

Щелочные металлы — это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Менделеева (ПСМ) (кроме водорода).

Задание 9.1. Назовите все щелочные металлы. Составьте схемы строения атомов натрия и калия. Укажите распределение их валентных электронов.

На внешнем уровне у атомов таких металлов находится по 1 электрону, но расстояние до ядра, а значит, и притяжение к нему, у этих электронов различно.

Вопрос. У какого элемента (натрия или калия) внешние электроны дальше от ядра?

Чем дальше электроны от ядра, тем слабее они притягиваются к нему, тем легче данный атом отдаёт электроны.

А это означает, что металлические свойства выражены тем ярче, чем дальше валентные электроны от ядра (при прочих равных условиях).

Поэтому сверху вниз в каждой главной подгруппе увеличивается число энергетических уровней в атомах, растёт металлическая активность элементов, т. е. способность их атомов отдавать электроны.

Вопрос. Какой металл более активный: натрий или калий?

Таким образом, активность щелочных металлов возрастает

Но поскольку на внешнем уровне любого щелочного металла находится один электрон, в любой химической реакции щелочные металлы могут отдать только один электрон. Значит, они имеют постоянную валентность I и образуют оксиды состава

Этот оксид растворяется в воде, реагирует с нею:

Полученное основание — щёлочь.

Вопрос. Что такое щёлочь? (См. урок 2.3.)

В подгруппе сверху вниз увеличивается и сила оснований, т. е. способность диссоциировать в водных растворах на ионы. Самой сильной щёлочью является CsOH.

Растворы щелочей мылкие на ощупь, разъедают кожу и ткани (щёлочи — едкие!), изменяют окраску индикаторов. Поскольку все металлы главной подгруппы I группы образуют щёлочи, — их называют «щелочные металлы».

Рассмотрим свойства щелочных металлов на примере натрия. При этом будем придерживаться схемы, изложенной начале второй части.

Строение атома Nа изображается схемой:

Имея один валентный электрон (…3s1), натрий является активным металлом с постоянной валентностью I:

Простое вещество «натрий» — очень лёгкий (легче воды) серебристо-белый металл, который легко режется ножом. Натрий активно реагирует с кислородом, водородом, неметаллами, водой:

Вопрос. Почему атом серы присоединил 2 электрона?

Задание 9.2. Составьте уравнения реакций натрия с хлором Cl2, азотом N2 и водой (при затруднениях см. пояснения в уроке 7).

Даже небольшие кусочки натрия (величиной с горошину) при попадании в воду вызывают оглушительный взрыв — это взрывается водород (см. урок 12). Тот же эффект будет, если натрий опустить в раствор кислоты или соли. Кроме того, здесь возможны более сложные побочные процессы. Поэтому составлять уравнения реакций для щелочных металлов в качестве примеров процессов

• металл + раствор кислоты →
• металл + раствор соли →

не рекомендуется.

Натрий образует основный оксид Nа2O, который реагирует с водой, с кислотами и кислотными оксидами (см. урок 2.1), например:

Задание 9.3. Составьте уравнения реакций оксида натрия с водой и с серной кислотой.

Гидроксид натрия NaOH (едкий натр, каустическая сода) проявляет все свойства щелочей: реагирует с кислотными оксидами, кислотами, растворами солей (см. урок 2.3), например:

Все соединения натрия окрашивают пламя в жёлтый цвет. Это качественная реакция на соединения натрия.

Задание 9.4. Составьте уравнения реакций гидроксида натрия с хлоридом железа III, фосфорной кислотой, оксидом серы IV. (При затруднениях см. урок 2.3.)

Задание 9.5. Опишите по разобранной схеме свойства калия и его соединений.

Многие соединения натрия нашли применение в быту и промышленности. Так, каустическая сода NаОН применяется для получения мыла, в производстве алюминия, искусственных волокон и др. Кальцинированная сода Na2CO3 также применяется при получении мыла, а также при варке стекла, стирке белья и др.

Но в пищу эти «соды» не употребляются! При приготовлении пищи используют питьевую соду NaHCO3 и поваренную соль NaCl. Питьевая сода используется при лечении простуды, её кладут в печенье, пирожки. Без соли NaCl почти любая еда покажется невкусной, без неё невозможно законсервировать мясо, овощи, грибы.

Эти вещества применяются и в технических целях.

Щелочноземельные металлы

Металлы главной подгруппы II группы в отличие от щелочных металлов имеют довольно разные свойства.

Вопросы

1. Сколько электронов на внешнем уровне атомов этих металлов?
2. Какой металл более активен: натрий или магний? Почему?

Эти металлы имеют на внешнем уровне по 2 электрона, следовательно, они менее активны, чем их «соседи» — щелочные металлы, так как на отрыв двух электронов нужно затратить больше энергии, чем на отрыв одного электрона.

Вопрос. Как изменяется активность металлов в подгруппе сверху вниз? Почему?

В этой подгруппе, как и у щелочных металлов, сверху вниз увеличивается сила оснований, т. е. способность диссоциировать в водных растворах на ионы. Кроме того, увеличивается заряд иона, а значит, усиливается притяжение группы ОН в гидроксиде металла: ионы Na+ и OH– притягиваются слабее, чем Са2+ и ОН–.

• Поэтому первые два элемента этой подгруппы не образуют щелочей:
• Кальций уже образует сильное основание — щёлочь, а стронцию и барию соответствуют ещё более сильные основания.
• Запомните: Ca, Sr, Ba — щелочноземельные* металлы, так как их оксиды проявляют щелочные свойства.

* «Земли» — устаревшее название оксидов металлов, так как эти оксиды входят в состав земли (почвы).

Несмотря на эти различия, перечисленные элементы имеют много сходного в свойствах.

Вопрос. Какую валентность проявляют эти химические элементы в соединениях?

1. Главное сходство химических элементов главной подгруппы II группы заключается в том, что они проявляют в соединениях постоянную валентность II, так как на внешнем уровне имеют по два электрона, а на предвнешнем уровне нет незавершённых подуровней.
2. Рассмотрим свойства химических элементов главной подгруппы II группы на примере кальция. Строение атома кальция изображается схемой:
3. Имея два валентных электрона: …4s2, кальций является активным металлом, поскольку оба электрона расположены на внешнем уровне. Его постоянная валентность равна двум:
4. Простое вещество «кальций» — довольно прочный, серебристо-белый умеренно твёрдый металл. Активно реагирует с кислородом, водородом, неметаллами, водой, растворами кислот:
5. Рассмотрим как происходит взаимодействие кальция с азотом:

Вопрос. Почему атом азота присоединяет три электрона?

Задание 9.6. Составьте уравнения реакций кальция с кислородом, хлором (Cl2), серой, водой, соляной кислотой.

• Оксид кальция CaO (негашёная известь) очень активно реагирует с водой с выделением такого большого количества теплоты, что вода закипает:
• Этот процесс называется «гашением извести», а систему называют «кипелкой».

Вопрос. С какими ещё веществами может реагировать оксид кальция?

Как основный оксид CaO реагирует с кислотными оксидами и с кислотами:

• CaO + SO2 → СаSO3
• CaO + НNO3 → … (закончить уравнение этой реакции).

Гидроксид кальция Са(ОН)2 (гашёная известь) проявляет все свойства щелочей.

Вопрос. С какими веществами могут реагировать щелочи? (При затруднении см. урок 2.3.)

Задание 9.7. Составить уравнения реакций:

• Са(ОН)2 + СO2 →
• Са(ОН)2 + H3PO4 →
• Са(ОН)2 + Na2CO3 →

Прозрачный раствор гидроксида кальция в воде называется известковой водой. Она мутнеет при пропускании через неё углекислого газа:

Этот эффект реакции считают качественным признаком того, что в данном растворе присутствуют ионы кальция. Убедиться в этом поможет также реакция с пламенем: все соединения кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет.

Задание 9.8. Опишите по предложенной схеме свойства магния и его соединений.

Многие соединения кальция играют заметную роль в нашей жизни. Достаточно сказать, что фосфат кальция, карбонат кальция составляют основу костей, зубов. Без ионов кальция не может свертываться кровь. Без соединений кальция невозможно построить дом, так как известь (гашёная и негашёная) обеспечивает скрепление строительных блоков друг с другом:

Образование в результате этих реакций прочных нерастворимых карбонатов и силикатов кальция надёжно скрепляет стены. Аналогичные реакции происходят при схватывании цемента.

Оксид кальция в больших количествах получают обжигом известняка:

Карбонат кальция СаСО3 составляет основу мела, мрамора, известняка. Из него состоят целые горы и пласты земной коры. Под действием воды и углекислого газа из воздуха карбонат кальция переходит в водорастворимое состояние — гидрокарбонат кальция:

Аналогичные процессы происходят и с карбонатами магния. В результате этих и других процессов в природной воде появляются ионы кальция и магния.

Вода, содержащая ионы кальция и магния, называется ЖЁСТКОЙ.

Этот термин возник из-за того, что некоторые овощи и плоды под действием такой воды становятся жёсткими: ионы кальция и магния вступают в реакцию с органическими компонентами плодов и овощей.

Чаще всего жёсткая вода приносит неприятности: долго развариваются продукты, плохо моет мыло (см. урок 24.4), на стенках котлов и труб появляется слой накипи, что может привести к авариям:

1. Накипь, конечно, можно растворить при помощи соляной кислоты:

Задание 9.10. Можно ли растворить накипь при помощи серной, азотной, фосфорной кислот? Ответ подтвердите ионно-молекулярными уравнениями реакций.

Но лучше всего в случаях, когда жёсткость воды повышена, а это нежелательно, умягчать воду. Для этого ионы кальция и магния нужно перевести в нерастворимое состояние.

Вопрос. Умягчается ли вода при кипячении?

Частично вода умягчается при кипячении, так как при этом растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты. Но некоторые соли кальция и магния (сульфаты, хлориды) при нагревании не изменяются. В этом случае в воду добавляют вещества, образующие с ионами кальция и магния осадки.

Задание 9.11. Какие из солей: кальцинированная сода, фосфат натрия, поваренная соль — устраняют жёсткость воды? Ответ подтвердить ионными уравнениями реакций, считая, что в состав воды входит сульфат кальция.

• Чаще всего для умягчения воды используют кальцинированную соду Na2CO3:

Кальцинированная сода входит в состав стиральных порошков, которые также содержат и фосфаты. Эти вещества «автоматически» смягчают воду при стирке.

Выводы

Щелочные металлы — это простые вещества, которые образованы элементами главной подгруппы первой группы. Это очень активные металлы, которые образуют с водой сильные растворимые основания — щёлочи.

Щелочноземельные металлы — это простые вещества, которые образованы некоторыми элементами главной подгруппы второй группы Ca, Sr, Ba. Это очень активные металлы, которые образуют с водой щёлочи. Ионы кальция и магния делают воду жёсткой.

Разница между щелочными металлами и щелочноземельными металлами

Основное отличие — щелочные металлы от щелочноземельных металлов

Все элементы на земле можно разделить на металлы, неметаллы, металлоиды и инертные газы. Инертные газы — это элементы с нулевой реакционной способностью из-за наличия стабильного внешнего октета. Металлоиды — это элементы, которые обладают определенными свойствами как металлов, так и неметаллов.

Неметаллы — это элементы, которые не обладают какими-либо свойствами металлов. Металлы — это элементы, обладающие уникальным набором свойств, в том числе отличной электрической и теплопроводностью и блеском. Металлы размещаются на левой стороне и средней части таблицы Менделеева.

Все металлы в периодических таблицах делятся на три группы, а именно; щелочные металлы, щелочноземельные металлы и переходные металлы.

Основное различие между щелочными металлами и щелочноземельными металлами заключается в том, что щелочные металлы имеют один валентный электрон на самой внешней орбите в то время как щелочноземельные металлы имеют два валентных электрона на самой внешней орбите.

В этой статье рассматриваются,

1. Что такое щелочные металлы        — определение, характеристики, свойства, примеры 2. Что такое щелочноземельные металлы?       — определение, характеристики, свойства, примеры 3. В чем разница между щелочными металлами и щелочноземельными металлами

Какие щелочные металлы

Щелочные металлы — это элементы, которые имеют только один валентный электрон в своей внешней оболочке. Эти металлы помещаются в группу IA периодической таблицы. Эти металлы включают литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.

Пожертвовав один электрон во внешней оболочке атому, принимающему электроны, эти металлы становятся положительно заряженными и получают электронную конфигурацию благородного газа. Все щелочные металлы являются ионными и показывают электровалентность.

Тенденция к донорству электронов возрастает вниз по группе, поскольку положительно заряженное ядро ​​имеет меньше сил притяжения к внешнему электрону из-за присутствия большего количества заполненных электронами внутренних оболочек.

В отличие от большинства других металлов, щелочные металлы мягкие с низкой плотностью и низкой температурой плавления. Эти металлы являются наиболее реакционноспособными из всех металлов периодической таблицы.

Щелочноземельные металлы — это металлы, которые имеют два валентных электрона в своей внешней оболочке. Существует шесть щелочноземельных металлов, в том числе бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий.

Они становятся стабильными, приобретая электронную конфигурацию благородных газов за счет пожертвования их внешних электронов. Когда электроны отдаются электроотрицательному атому, щелочноземельные металлы становятся положительно заряженными.

Щелочноземельные металлы являются высокореактивными металлами и помещаются во второй столбец периодической таблицы. Эти металлы являются строительными блоками для всего в мире. Эти металлы часто встречаются в форме сульфатов в природе.

Примеры включают минералы, такие как гипс; сульфат кальция, эпсомит; сульфат магния и барит; сульфат бария.

Рисунок 1: Периодическая таблица, показывающая щелочные и щелочноземельные металлы

Щелочные металлы: Каждый щелочной металл имеет один электрон.

Щелочноземельные металлы: Каждый щелочноземельный металл имеет два электрона.

Природа металла

Щелочные металлы: Щелочные металлы мягкие.

Щелочноземельные металлы: Щелочноземельные металлы являются твердыми.

Точки плавления

Щелочные металлы: Щелочные металлы имеют низкие температуры плавления.

Щелочноземельные металлы: Щелочные металлы имеют относительно высокие температуры плавления.

Природа гидроксида металла

Щелочные металлы: Гидроксиды щелочных металлов являются сильно основными.

Щелочноземельные металлы: Гидроксиды щелочноземельных металлов являются относительно менее основными.

Разложение карбонатов

Щелочные металлы: Карбонаты щелочных металлов не разлагаются.

Щелочноземельные металлы: Карбонаты щелочноземельных металлов разлагаются с образованием оксида при нагревании до высоких температур.

Нагрев нитратов

Щелочные металлы: Нитраты щелочных металлов дают соответствующие нитраты и кислород в качестве продуктов.

Щелочноземельные металлы: Нитраты щелочноземельных металлов дают соответствующие оксиды, диоксид азота и кислород в качестве продуктов.

Стабильность гидроксидов при нагревании

Щелочные металлы: Гидроксиды щелочных металлов стабильны.

Щелочноземельные металлы: Гидроксиды щелочноземельных металлов образуют оксиды.

Природа бикарбонатов при комнатной температуре

Щелочные металлы: Бикарбонаты щелочных металлов существуют в твердой форме.

Щелочноземельные металлы: Бикарбонаты щелочноземельных металлов существуют в форме раствора.

Образование пероксидов при нагревании

Щелочные металлы: Щелочные металлы образуют пероксиды при нагревании.

Щелочноземельные металлы: Щелочноземельные металлы, кроме бария, не образуют перекисей.

Образование нитридов

Щелочные металлы: Щелочные металлы не образуют нитридов, кроме лития.

Щелочноземельные металлы: Щелочноземельные металлы образуют стабильные нитриды.

Образование карбидов

Щелочные металлы: Щелочные металлы не образуют карбиды, кроме лития.

Щелочноземельные металлы: Щелочноземельные металлы образуют стабильные карбиды.

Примеры

Щелочные металлы: Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций являются примерами щелочных методов.

Щелочноземельные металлы: Бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий являются примерами щелочноземельных металлов.

Резюме

Щелочные металлы и щелочноземельные металлы являются важными элементами, которые содержат одинарные и двухвалентные электроны соответственно в своей внешней оболочке атома.

Основное различие между щелочными металлами и щелочноземельными металлами заключается в количестве электронов в их внешних оболочках атомов и, следовательно, их положении в периодической таблице.

Щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций) размещаются на первой колонне (IA), а щелочноземельные металлы (бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий) размещаются на второй колонке (IIA) периодической таблицы.

Обе металлические группы обладают высокой реакционной способностью. Все эти металлы могут быть идентифицированы с помощью теста на пламя, так как эти металлы имеют уникальный цвет пламени, когда металлы нагревают над пламенем.

Рекомендации: 1. Trefil, J.S. (2001). Энциклопедия науки и техники, Тейлор и Фрэнсис. 2. Бриджит Хеос (2010). Щелочноземельные металлы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий, Нью-Йорк: Розен Централ. 3. Рэймонд Фернандес (2008). Живая наука Химия для 10 класса, Ратна Сагар П., ООО

Изображение предоставлено: 1. «Периодическая таблица элементов» Ле Ван Хан Седрик — LeVanHan (GFDL) через

Гдз химия 9 класc габриелян о.с. , остроумов и.г., сладков с.а., 2018, §17 общая характеристика элементов iiа группы

Гдз химия 9 класc габриелян о.с. , остроумов и.г., сладков с.а., 2018, §17 общая характеристика элементов iiа группы

Другие задания смотри здесь…

ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯУпражнение 1. Сравните общие характеристики щелочных и щёлочноземельных металлов. Укажите тип связи и тип кристаллической решётки в простых веществах, образованных этими металлами.На внешнем энергетическом уровне атомы всех щелочных металлов имеют по одному электрону, а атомы щелочно-земельных металлов ― по два электрона. Для щелочных и щёлочноземельных металлов характерна металлическая связь и металлическая кристаллическая решетка, а отсюда и все типичные для металлов свойства: металлический блеск, пластичность, тепло- и электропроводность. Металлические свойства щелочных металлов возрастают от лития к цезию, а щёлочноземельных ― от кальция к барию. Максимальная степень окисления щелочных металлов равна +1, а щёлочноземельных ― +2. Формула высших оксидов щелочных металлов Me2O, а щёлочноземельных ― MeO. Все они являются основными оксидами, следовательно, взаимодействует с водой, кислотами и кислотными оксидами. Гидроксиды щелочных металлов имеют формулу MeOH, а щёлочноземельные ― Me(OH)2. Данные гидроксиды являются растворимыми основаниями – щёлочами, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и солями.

Упражнение 2. Перечислите общие химические свойства щёлочноземельных металлов. Подчеркните особенности взаимодействия этих металлов с водой.

Щелочные и щёлочноземельные металлы взаимодействуют с неметаллами, водой, кислотами, оксидами менее активных металлов. В результате реакции щелочных и щёлочноземельных металлов с водой образуются щелочь и водород. Реакция в общем виде взаимодействия щелочных металлов с водой:

2Me + 2H2O = 2MeOH + H2↑

Реакция в общем виде взаимодействия щёлочноземельных металлов с водой:

Me + 2H2О = Me(OH)2 + H2↑

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ

Упражнение 1. С помощью какой химической реакции можно доказать, что в состав минералов кальция — известняка, мрамора, кальцита — входит карбонат этого металла? Взаимодействием с сильной кислотой, вследствие чего выделяется углекислый газ, то есть раствор «вскипает». Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O CaCO3 + 2H+ + 2Cl- → Ca2+ + 2Cl+ + CO2↑ + H2O

CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + CO2↑ + H2OУпражнение 2. Охарактеризуйте свойства оксида кальция как основного оксида. Ответ подтвердите уравнениями химических реакций в молекулярной и ионной формах.Взаимодействует с водой: CaO + H2O = Ca(OH)2Взаимодействует с кислотными оксидами:

CaO + CO2 = CaCO3

Взаимодействует с кислотами:

CaO + 2HСl = CaCl2 + H2O

CaO + 2H+ + 2Cl- ⟶ Ca2+ + 2Cl- + H2O CaO + 2H+ → Ca2+ + H2O

Упражнение 3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения, для реакций обмена запишите ионные уравнения:

а) Ca → CaCl2 → CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 → CaF2;Ca + 2HCl = CaCl2 + H2↑CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3↓Ca2+ + 2Cl- + 2Na+ + CO32- → 2Na+ + 2Cl- + CaCO3↓Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ CaCO3↓ = CaO + CO2↑ CaO + H2O = Ca(OH)2Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2OCa2+ + 2OH- + 2H+ + 2NO3- → Ca2+ + 2NO3- + 2H2OH+ + OH- → H2O Ca(NO3)2 + 2KF = 2KNO3 + CaF2↓Ca2+ + 2NO3- + 2К+ + 2F- → 2К+ + 2NO3- + CaF2↓ Ca2+ + 2F- → CaF2↓

б) BaCO3 → BaO → Ba(OH)2 → BaCl2 → Ba3(PO4)2.

BaCO3 = BaO + CO2↑ (при t0)BaO + H2O = Ba(OH)2Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2OBa2+ + 2OH- + 2H+ + 2Cl- → Ba2+ + 2Cl- + 2H2OH+ + OH- → H2O

3BaCl2 + 2Na3PO4 = 6NaCl + Ba3(PO4)2↓

3Ba2+ + 6Cl- + 6Na+ + 2PO43- → 6Na+ + 6Cl- + Ba3(PO4)2↓3Ba2+ + 2PO43- → Ba3(PO4)2↓Упражнение 4. При обработке 9,8 г смеси карбоната, гидроксида и сульфата кальция выделилось 0,896 л газа (н.у.) и осталось 2,1 г твёрдого остатка. Вычислите массовую долю компонентов в смеси.Дано: V(CO2)=0,896 л, m(смеси)=9,8 г, m(тв. остатка)=2,1 гНайти: ω(СaCO3)-?, ω(Сa(OH)2)-?, ω(СaSO4)-?Решение1. Количество вещества углекислого газа объемом 0,896 л рассчитываем по формуле: ʋ=V/VM, где VM=22,4 л/моль.ʋ(Н2О)=V(CO2)/VM=0,896 л : 22,4 л/моль=0,04 моль2. Составим химические уравнения:CaCO3 + HCl = CaCl2 + CO2↑ + 2H2OCa(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2OCaSO4 + HCl ≠ По уравнению реакции 1 моль карбоната кальция реагирует с выделением 1 моль  углекислого газа, количество вещества одинаковое, поэтому:ʋ(СаСО3)=ʋ(СО2)=0,04 мольПоскольку СаСl2 растворимая соль, поэтому твердый остаток ― это соль CaSO4, то есть m(СаSО4)=2,1 г  3. Массу карбоната кальция количеством вещества 0,04 моль рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.M(СаСО3)=100 г/мольm(СаСО3)=ʋ(СаСО3)•M(СаСО3)=0,04 моль • 100 г/моль=4 г4. Рассчитываем массу гидроксида кальция:m(Ca(OH)2)=m(смеси)-m(CaCO3)-m(CaSO4)=9,8 г — 4 г — 2,1 г=3,7 г5. Рассчитываем массовую долю компонентов смеси.ω(СаСО3)=(m(СаСО3):m(смеси))•100%=(4 г : 9,8 г)•100%=40,8%ω(Са(ОН)2)=(m(Са(ОН)2):m(смеси))•100%=(3,7 г : 9,8 г)•100%=37,6%ω(СаSО4)=(m(СаSО4):m(смеси))•100%=(2,1 г : 9,8 г)•100%=21,4%Ответ: 40,8% CaCO3, 37,6% Ca(OH)2, 21,4% CaSO4

Упражнение 5. Какую массу соды (безводный карбонат натрия Na2CO3) необходимо добавить к 100 л жёсткой воды, содержащей 610 мг/л гидрокарбонат-ионов, для её полного умягчения?

Дано: V(H2O)=100 л, ρ(HCO3-)=610 мг/л=0,61 г/лНайти: m(Na2CO3)-?Решение1. Рассчитываем массу гидрокарбонат-ионов:m(HCO3-)=ρ(HCO3-)•V(Н2О)=0,61 г/л • 100 л=61 г2. Количество вещества гидрокарбонат-ионов рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M=Mr г/моль.

M(HCO3-)=61 г/мольʋ(HCO3-)=m(HCO3-)/M(HCO3-)=61 г : 61 г/моль=1 моль3.

Составим химическoе уравнениe в общем виде:Na2CO3 + Ме2+ + 2HCO3−=2NaHCO3 + MeCO3↓По уравнению реакции с 1 моль карбоната натрия реагирует 2 моль гидрокарбонат-ионов, то есть количество вещества карбоната натрия в 2 раза меньше количества вещества гидрокарбонат-ионов, поэтому: ʋ(Na2СО3)=ʋ(HCO3-):2=1 моль:2=0,5 моль4. Массу карбоната натрия количеством вещества 0,5 моль рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.M(Nа2СО3)=106 г/мольm(Nа2СО3)=ʋ(Nа2СО3)•M(Na2СО3)=0,5 моль • 106 г/моль=53 гОтвет: 53 г

Используйте дополнительную информацию и выразите мнение

Вопрос 1. Щелочные металлы получают электролизом расплавов их гидроксидов — щелочей. Для получения щёлочноземельных металлов используют электролиз расплавов их солей. Как вы думаете, почему для этих целей не годятся гидроксиды щёлочноземельных металлов? Поскольку при расплавлении (нагрев от пропускания электрического тока) гидроксиды шёлочноземельных металлов разлагаются с образованием соответствующих оксидов металла, а не простого вещества металла. Напишите уравнение электролиза расплава хлорида кальция: CaCl2(распл.)  ⟶ Ca + Cl2↑  (над ⟶ напишите электролиз)Другие задания смотри здесь…

Особенности строения атомов щелочноземельных металлов

На внешнем электронном уровне элементов второй главной группы находятся два s-электрона. В возбужденном состоянии происходит их «распаривание» и поэтому для них характерна валентность ІІ.

У них маленькая энергия ионизации и низкая ЭО, степень окисления постоянная: +2.

В ряду Ве-Ва увеличиваются атомные и ионные радиусы, уменьшаются потенциалы ионизации, закономерно усиливаются основные и восстановительные свойства.

Особенности физических свойств щелочноземельных металлов

Все простые вещества этой подгруппы являются металлами и имеют серебристо белый цвет. Эти металлы называют щелочноземельными, т.к. они образуют малорастворимые оксиды (земли), которые при смачивании водой дают щелочную среду.

Температуры плавления у них выше, чем у щелочных металлов, потому что более прочная металлическая связь. Но все они, кроме Ве, легкоплавкие. Нарушения в ряду изменения свойств связаны с неодинаковым кристаллическим строением вещества (низкая плотность Са).

Все щелочноземельные металлы легкие. Магний достаточно мягкий металл, кальций более твердый.

Особенности химических свойствщелочноземельных металлов

При н.у. на поверхности магния обычно образуется тонкая, но прочная окисная пленка. Магний горит в кислороде, и даже в углекислом газе. 

Mg + CO2 → MgO + CO

Кальций на воздухе при н.у. легко окисляется, а при нагревании загорается (пламя красного цвета); его хранят под слоем керосина.

Эти металлы окисляются так же галогенами, серой, азотом и др. неметаллами.

Магний медленно растворяется в холодной воде, и бурно реагирует с перегретым водяным паром.

Mg + H2O → Mg(OH)2 + H2

Кальций реагирует с водой достаточно активно и при н.у.

Все щелочноземельные металлы растворяются в растворах кислот, вытесняя из кислот водород.

Нахождение в природещелочноземельных металлов

Кальций относится к наиболее распространенным в природе элементам (3,4% по массе). Встречается только в виде соединений. Очень распространены силикаты и алюмосиликаты кальция.

Кроме них промышленное значение имеет кальцит (карбонат кальция), более известный нам под именами известняк, мрамор, мел.

Встречается часто также гипс CaSO4∙2H2O, флюорит CaF2, апатиты (смесь фосфатов и галогенидов кальция).

Магний чаще всего встречается в виде доломита (MgCO3∙CaCO3), и магнезита (MgCO3), а так жев виде сульфата и хлорида, которые содержаться в морской воде и сообщают ей горький вкус. Природные силикаты магния – тальк (3MgO∙4SiO2∙H2O) и асбест (CaO∙3MgO∙4SiO2).

Получениещелочноземельных металлов

Магнийполучаютизморскойводы. Его ионыосаждают в виде гидроксида, затем превращают в хлорид и восстанавливают электролизом расплава. Кальций тоже обычно получают электролизом хлорида, который получают из различных природных нерастворимых минералов кальция.

Применениещелочноземельных металлов

Кальций используют при производстве сталей и тугоплавких металлов (титан, цирконий) — как восстановитель.

Магний входит в состав многих сплавов (дюраль, электрон). Входит в составы для осветительных ракет и пиротехнические смеси. Магнийорганические соединения широко используются как катализаторы в органическом синтезе.

15. Роль кальция и магния в организме и применение их соединений в медицине.Магний и кальций относятся к важнейшим макроэлементам, входящим в состав организма человека.

Магний– содержание в организме 0,04%, суточная потребность 10 мг на 1 кг. В организме большая часть находится в виде ионов во внеклеточной жидкости, и, в зависимости от концентрации, обеспечивает или блокирует нервно-мышечную передачу, работу дыхательного, сосудодвигательного центров.

Часть ионов магния находится в клетках в виде комплексных соединений с белками. В таком виде магний входит в состав многих ферментных систем или является их активатором (холинэстераза, карбоксипептидаза).

Магний тормозит выделение ацетилхолина, способствует выделению холестерина, стимулирует перистальтику кишечника и желчевыделение, влияет на углеводно-фосфорный обмен и синтез белка.

В медицине используют: растворы сульфата магния – при судорогах, гипертонической болезни, для обезболивания родов; горькая соль (MgSO4∙7H2O) дает желчегонный, слабительный и мочегонный эффект; белая глина (смесь силикатов магния, кальция и аммония) имеет обволакивающее, адсорбирующее, подсушивающее действие, входит в состав паст, присыпок, таблеток и т.д. Жженая магнезия (оксид магния), и белая магнезия (смесь карбоната и гидрокарбоната магния используется для снижения кислотности в желудке. Природный силикат магния (тальк) не смачивается водой, используется как наполнитель и адсорбент в пудрах и присыпках в косметике и медицине.

Кальций – содержание в организме 1,4%, суточная потребность 0,8-0,9 г. Поступает с пищей в значительном количестве, но его усвоение регулируется гормонами паращитовидной железы и витамином D, работой почек и печени.

Поэтому даже при избытке кальция в пище может наблюдаться недостаток его в организме. Кальций ходит в состав костей в составе фосфата кальция, определяя их твердость и рост. Ионы кальция принимают участие в передаче нервных импульсов и сокращении мышц, понижая возбуждение нервной системы.

Кальций участвует в процессе свертывания крови. Он входит в состав некоторых ферментных систем, например, способствует выделению ацетилхолина. Ионы кальция влияют на кислотно-щелочное равновесие; оказывают противовоспалительное и десенсибилизирующее действие.

В медицине используют: хлорид кальция – он уменьшает проницаемость сосудов, имеет противоаллергическое и противовоспалительное действие; карбонат кальция (мел) – имеет антрацитное и адсорбирующее действие, принимают внутрь при заболеваниях ЖКТ, наружно – в качестве присыпки и зубной пасты).

Обезвоженный сульфат кальция (2CaSO4∙H2O) называют жженым гипсом или алебастром. Его используют для гипсовых повязок в медицине и для изготовления различных отливочных форм и слепков.