Щелочноземельные металлы реагируют с солями или нет

Вторая группа периодической системы Д. И. Менделеева содержит группу элементов, очень похожих по своим свойствам на щелочные металлы, однако уступающих им по активности.

В нее входят бериллий и магний, а также кальций, стронций, барий и радий. Они известны под общим названием — щелочноземельные элементы.

В нашей статье мы ознакомимся с их распространением в природе и применением в промышленности, а также изучим важнейшие химические свойства щелочноземельных металлов.

Общая характеристика

Все атомы выше перечисленных элементов содержат на внешнем энергетическом слое по два электрона. Взаимодействуя с другими веществами, они всегда отдают свои отрицательные частицы, переходя в состояние катионов с зарядом 2+. В окислительно–восстановительных реакциях элементы ведут себя как сильные восстановители.

По мере увеличения заряда ядра, химические свойства щелочноземельных металлов и их активность усиливаются. На воздухе они быстро окисляются, образуя на своей поверхности оксидную пленку. Общая формула всех оксидов – RO. Им соответствуют гидроксиды с формулой R(OH)2.

Их основные свойства и растворимость в воде также возрастают с увеличением порядкового номера элемента.

По некоторым своим свойствам первые два представителя главной подгруппы второй группы несколько отличаются от других щелочноземельных элементов. Это проявляются, в частности, во время их взаимодействия с водой.

Например, химические свойства бериллия таковы, что он вообще не вступает в реакцию с H2O. Магний же взаимодействует с водой лишь при нагревании. Зато все щелочноземельные элементы легко реагируют с нею при обычной температуре.

Какие же вещества при этом образуются?

Основания щелочноземельных металлов

Являясь активными элементами, кальций, барий и другие представители группы быстро вытесняют водород из воды, в результате получаются их гидроксиды. Взаимодействие щелочноземельных металлов с водой протекает бурно, с выделением тепла.

Растворы оснований кальция, бария, стронция мылкие на ощупь, при попадании на кожу и слизистую оболочку глаз вызывают сильные ожоги. Первой помощью в таких случаях будет обработка раневой поверхности слабым раствором уксусной кислоты.

Он нейтрализует щелочь и уменьшит риск возникновения некроза поврежденных тканей.

Химические свойства щелочноземельных металлов

Взаимодействие с кислородом, водой и неметаллами – это главный перечень свойств металлов, входящих во вторую группу периодической системы химических элементов. Например, кальций даже в обычных условиях вступает в реакции с галогенами: фтором, хлором, бромом и йодом.

При нагревании он соединяется с серой, углеродом и азотом. Жесткое окисление – горение, заканчивается образованием оксида кальция: 2Ca + O2 = 2 CaO. Взаимодействие металлов с водородом приводит к появлению гидридов.

Они представляют собой тугоплавкие вещества белого цвета, имеющие ионные кристаллические решетки. К важным химическим свойствам щелочноземельных металлов относится их взаимодействие с водой. Как уже говорилось ранее, продуктом этой реакции замещения будет гидроксид металла.

Отметим также, что в главной подгруппе второй группы наиболее значимое место занимает кальций. Поэтому остановимся на его характеристике подробнее.

Кальций и его соединения

Содержание элемента в земной коре составляет до 3,5%, что указывает на его широкое распространение в составе таких минералов, как известняк, мел, мрамор и кальцит. В состав природного кальция входит шесть видов изотопов. Он также содержится в источниках природной воды.

Соединения щелочных металлов подробно изучаются в курсе неорганической химии. Например, на уроках в 9 классе учащиеся узнают, что кальций – это легкий, но прочный металл серебристо-белого цвета. Температура его плавления и кипения выше, чем у щелочных элементов.

Основной способ получения – электролиз смеси расплавленных солей хлорида и фторида кальция. К основным химическим свойствам относятся его реакции с кислородом, водой и неметаллами. Из соединений щелочных металлов наибольшее значение для промышленности имеют оксид и основание кальция.

Первое соединение получают из мела или известняка методом их выжигания.

Далее из окиси кальция и воды образуется гидроксид кальция. Смесь его с песком и водой называют строительным известковым раствором. Он продолжает применяться в качестве штукатурки и для соединения кирпичей при кладке стен.

Раствор гидроксида кальция, называемый известковой водой, используют в качестве реактива для обнаружения углекислого газа.

При пропускании двуокиси углерода через прозрачный водный раствор Ca(OH)2, наблюдается его помутнение вследствие образования нерастворимого осадка карбоната кальция.

Магний и его характеристика

Химия щелочноземельных металлов изучает свойства магния, акцентируя внимание на некоторых его особенностях. Он представляет собой очень легкий, серебристо-белый металл.

Магний, расплавленный в атмосфере с высокой влажностью, активно поглощает из водяного пара молекулы водорода. Остывая, металл практически полностью выделяет их обратно в воздух.

Он очень медленно реагирует с водой по причине образования малорастворимого соединения – гидроксида магния. Щелочи на магний не действуют вовсе.

Не реагирует металл с некоторыми кислотами: концентрированной сульфатной и плавиковой, вследствие его пассивации и образования на поверхности защитной пленки. Большинство же минеральных кислот растворяют металл, что сопровождается бурным выделением водорода. Магний – сильный восстановитель, он замещает многие металлы из их оксидов или солей:

BeO + Mg = MgO + Be.

Металл вместе с бериллием, марганцем, алюминием применяют в качестве легирующей добавки к стали. Особенно ценными свойствами обладают магнийсодержащие сплавы — электроны. Их используют в самолетостроении и производстве автомобилей, а также в деталях оптической техники.

Роль элементов в жизнедеятельности организмов

Приведем примеры щелочноземельных металлов, соединения которых распространены в живой природе. Магний является центральным атомом в молекулах хлорофилла у растений. Он участвует в процессе фотосинтеза и входит в состав активных центров зеленого пигмента.

Атомы магния фиксируют световую энергию, преобразуя ее затем в энергию химических связей органических соединений: глюкозы, аминокислот, глицерина и жирных кислот. Важную роль выполняет элемент в качестве необходимого компонента ферментов, регулирующих обмен веществ в организме человека.

Кальций – макроэлемент, обеспечивающий эффективное прохождение электрических импульсов по нервной ткани. Присутствие его фосфорнокислых солей в составе костей и зубной эмали придает им твердость и прочность.

Бериллий и его свойства

К щелочноземельным металлам относятся также бериллий, барий и стронций. Рассмотрим бериллий. Элемент мало распространен в природе, в основном, встречается в составе минералов, например, берилла.

Его разновидности, содержащие разноцветные примеси, образуют драгоценные камни: изумруды и аквамарины. Особенностью физических свойств является хрупкость и высокая твердость.

Отличительной чертой атома элемента является наличие на втором снаружи энергетическом уровне не восьми, как у всех остальных щелочноземельных металлов, а только двух электронов.

Поэтому радиус атома и иона непропорционально мал, энергия ионизации большая. Это обуславливает высокую прочность кристаллической решетки металла. Химические свойства бериллия также отличают его от других элементов второй группы. Он реагирует не только с кислотами, но и с растворами щелочей, вытесняя водород и, образуя гидроксобериллаты:

Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2.

Металл имеет ряд уникальных характеристик. Благодаря способности пропускать рентгеновские лучи, его применяют для изготовления окошек рентгеновских трубок. В ядерной промышленности элемент считается наилучшим замедлителем и отражателем нейтронов. В металлургии он применяется как ценная легирующая добавка, повышающая антикоррозионные свойства сплавов.

Стронций и барий

Элементы достаточно распространены в природе и, так же, как щелочноземельный металл магний, входят в состав минералов. Назовем их: это барит, целестин, стронцианит. Барий имеет вид пластичного металла серебристо-белого цвета.

Как и кальций, представлен несколькими изотопами. На воздухе активно взаимодействует с его компонентам – кислородом и азотом, образуя оксид и нитрид бария. По этой причине металл хранят под слоем парафина или минерального масла, избегая его контакта с воздухом.

Оба металла при нагревании до 500°C образуют пероксиды.

Из них практическое применение имеет перекись бария, используемая в качестве отбеливателя тканей. Химические свойства щелочноземельных металлов – бария и стронция, похожи на свойства кальция.

Однако их взаимодействие с водой протекает значительно активнее, а образовавшиеся основания являются более сильными, чем гидроксид кальция.

Барий применяют в качестве добавки к жидкометаллическим теплоносителям, уменьшающей коррозию, в оптике, при изготовлении вакуумных электронных приборов. Стронций востребован в производстве фотоэлементов и люминофоров.

Качественные реакции с использованием ионов щелочноземельных металлов

Соединения бария и стронция – это примеры щелочноземельных металлов, широко используемых в пиротехнике по причине яркого окрашивания пламени их ионами.

Так, сульфат или карбонат стронция дает карминово-красное свечение пламени, а соответствующие соединения бария – желто-зеленое.

Для обнаружения ионов кальция в лаборатории на пламя горелки насыпают несколько крупинок хлорида кальция, пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.

Раствор хлорида бария применяют в аналитической химии для выявления в растворе ионов кислотного остатка сульфатной кислоты. Если при сливании растворов образуется белый осадок сульфата бария – значит, в нем находились частицы SO42-.

В нашей статье мы изучили свойства щелочноземельных металлов и привели примеры их применения в различных отраслях промышленности.

Щелочноземельные металлы

• К щелочноземельным металлам относятся бериллий Be, магний Mg, кальций Ca, стронций Sr, барий Ba, радий Ra.
• Щелочноземельные металлы
• Строение атомов щелочноземельных металлов
• Физические свойства щелочноземельных металлов
• Химические свойства щелочноземельных металлов

Щелочноземельные металлы:

Щелочноземельные металлы – это элементы 2-й группы периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева (по устаревшей классификации – элементы главной подгруппы II группы):

1. – бериллий Be,
2. – магний Mg,
3. – кальций Ca,
4. – стронций Sr,
5. – барий Ba,
6. – радий Ra.

Строение атомов щелочноземельных металлов:

Особенность строения атомов щелочноземельных металлов заключается в том, что они содержат два электрона на внешнем энергетическом уровне: их электронная конфигурация ns2. Поэтому щелочноземельные металлы проявляют валентность II и степень окисления +2.

Щелочноземельные металлы относятся к элементам s-семейства.

Так, электронная конфигурация атома бериллия 1s2 2s2. Атом бериллия состоит из положительно заряженного ядра (+4), вокруг которого по двум оболочкам движутся 4 электрона. При этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем.

Поскольку бериллий расположен во втором периоде, оболочек всего две. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внешняя оболочка также представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома бериллия – на 2s-орбитали находятся два спаренных электрона.

В свою очередь ядро атома бериллия состоит из 4 протонов и 5 нейтронов.

Радиус атома бериллия составляет 112 пм. Потенциал ионизации атома бериллия равен 9,32 эВ (898,8 кДж/моль). Электроотрицательность атома бериллия равна 1,57 (шкала Полинга).

Электронная конфигурация атома магния 1s2 2s2 2p6 3s2. Атом магния состоит из положительно заряженного ядра (+12), вокруг которого по трем атомным оболочкам движутся 12 электронов. При этом 10 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем.

Поскольку магний расположен в третьем периоде, оболочек всего три. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома магния – на 3s-орбитали находится два спаренных электрона.

В свою очередь ядро атома магния состоит из 12 протонов и 12 нейтронов.

Радиус атома магния составляет 160 пм. Потенциал ионизации атома магния равен 7,64 эВ (737,3 кДж/моль). Электроотрицательность атома магния равна 1,31 (шкала Полинга).

Электронная конфигурация атома кальция 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Атом кальция состоит из положительно заряженного ядра (+19), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 20 электронов. При этом 18 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем.

Поскольку кальций расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая и третья – внутренние оболочки представлена s- и р-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома кальция – на 4s-орбитали находится два спаренных электрона.

В свою очередь ядро атома кальция состоит из 20 протонов и 20 нейтронов.

Радиус атома кальция составляет 197 пм. Потенциал ионизации атома кальция равен 6,11 эВ (589,4 кДж/моль). Электроотрицательность атома кальция равна 1,00 (шкала Полинга).

Электронная конфигурация атома стронция 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2. Атом стронция состоит из положительно заряженного ядра (+38), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 38 электронов. При этом 36 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку стронций расположен в пятом периоде, оболочек всего пять.

Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая и четвертая – внутренние оболочки представлены s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома стронция на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона.

В свою очередь ядро атома стронция состоит из 38 протонов и 50 нейтронов.

Радиус атома стронция составляет 215 пм. Потенциал ионизации атома стронция равен 5,69 эВ (549,0 кДж/моль). Электроотрицательность атома стронция равна 0,95 (шкала Полинга).

Электронная конфигурация атома бария 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2. Атом бария состоит из положительно заряженного ядра (+56), вокруг которого по шести атомным оболочкам движутся 56 электронов.

При этом 54 электрона находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку барий расположен в шестом периоде, оболочек всего шесть. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями.

Третья и пятая – внутренние оболочки представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внутренняя оболочка представлена s-, р-, d- и f-орбиталями. Шестая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома бария – на 6s-орбитали находится два спаренных электрона.

Поэтому барий проявляет валентность II и степень окисления +2. В свою очередь ядро атома бария состоит из 56 протонов и 81 нейтрон.

Радиус атома бария составляет 222 пм. Потенциал ионизации атома бария равен 5,21 эВ (502,5 кДж/моль). Электроотрицательность атома бария равна 0,89 (шкала Полинга).

С увеличением порядкового номера у щелочноземельных металлов увеличиваются радиус атома, способность отдавать валентные электроны и восстановительная активность, уменьшается электроотрицательность и энергия ионизации.

Физические свойства щелочноземельных металлов:

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

• Общими физическими свойствами щелочноземельных металлов являются: их металлический блеск, ковкость, пластичность, высокая тепло- и электропроводность.
• Вместе с тем указанные металлы имеют разные значения температуры плавления, кипения, плотности и другие физические свойства.
• При этом с увеличением порядкового номера у щелочноземельных металлов каких-либо закономерностей в изменении физических свойств не проявляется.

Химические свойства щелочноземельных металлов:

Все щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью. Они проявляют высокую химическую активность при взаимодействии с водой, кислородом, галогенами, водородом, оксидами, кислотами, солями и другими соединениями. Поэтому ввиду своей высокой химической активности все щелочноземельные металлы в свободном состоянии в природе не встречаются.

В соединениях щелочноземельные металлы проявляют единственную степень окисления +2 (очень редко +1) и валентность II. Они являются сильными восстановителями.

С увеличением порядкового номера у щелочноземельных металлов усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические свойства, увеличивается восстановительная способность, возрастает химическая активность.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Щелочноземельные металлы

К понятию щелочноземельных металлов относится часть элементов II группы системы Менделеева: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Четыре последних металла имеют наиболее ярко выраженные признаки щелочноземельной классификации, поэтому в некоторых источниках бериллий и магний не включают в список, ограничиваясь четырьмя элементами.

Свое название металла получили благодаря тому, что при взаимодействии их оксидов с водой образуется щелочная среда.

Физические свойства щелочноземельных металлов: все элементы имеют серый металлический цвет, при нормальных условиях имеют твердую структуру, с ростом порядкового номера увеличивается их плотность, имеют очень высокую температуру плавления.

В отличие от щелочных металлов, элементы данной группы не режутся ножом (за исключением стронция). Химические свойства щелочноземельных металлов: имеют два валентных электрона, активность растет с повышением порядкового номера, в реакциях выступают в качестве восстановителя.

Характеристика щелочноземельных металлов свидетельствует об их высокой активности. В особенности это относится к элементам с большим порядковым номером. Например, бериллий в нормальных условиях не ступает во взаимодействие с кислородом и галогенами.

Для запуска механизма реагирования его необходимо нагреть до температуры свыше 600 градусов по Цельсию. Магний в нормальных условиях имеет на поверхности оксидную пленку и также не реагирует с кислородом. Кальций окисляется, но достаточно медленно.

А вот стронций, барий и радий окисляются практически мгновенно, поэтому их хранят в безкислородной среде под керосиновым слоем.

Все оксиды усиливают основные свойства с ростом порядкового номера металла. Гидроксид бериллия представляет собой амфотерное соединение, которое не реагирует с водой, но хорошо растворяется в кислотах.

Гидроксид магния является слабой щелочью, нерастворимой в воде, но реагирующей с сильными кислотами. Гидроксид кальция — сильное, малорастворимое в воде основание, реагирующее с кислотами. Гидроксиды бария и стронция относятся к сильным основаниям, хорошо растворимым в воде.

А гидроксид радия — это одна из сильнейших щелочей, которая хорошо реагирует с водой и практически всеми видами кислот.

Способы получения

Получают гидроксиды щелочноземельных металлов путем воздействия воды на чистый элемент. Реакция протекает при комнатных условиях (кроме бериллия, для которого требуется повышение температуры) с выделением водорода. При нагревании все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами.

Полученные соединения используются в производстве большого ассортимента продукции от химических удобрений до сверхточных деталей микропроцессора.

Соединения щелочноземельных металлов проявляют такую же высокую активность, как и чистые элементы, поэтому их используют во многих химических реакциях.

Чаще всего это происходит при реакциях обмена, когда необходимо вытеснить из вещества менее активный металл. В окислительно-восстановительных реакциях принимают участие в качестве сильного восстановителя. Двухвалентные катионы кальция и магния придает воде так называемую жесткость.

Преодоление этого явления происходит путем осаждения ионов при помощи физического воздействия или добавления в воду специальных смягчающих веществ. Соли щелочноземельных металлов образуются путем растворения элементов в кислоте либо в результате реакций обмена.

Полученные соединения имеют прочную ковалентную связь, поэтому обладают невысокой электропроводностью.

В природе щелочноземельные металлы не могут находиться в чистом виде, так как быстро вступают во взаимодействие с окружающей средой, образую химические соединения. Они входят в состав минералов и горных пород, содержащихся в толще земной коры.

Наиболее распространен кальций, немного уступает ему магний, довольно часто встречаются барий и стронций. Бериллий относится к редким металлам, а радий — к очень редким. За все время, которое прошло с момента открытия радия, во всем мире было добыто всего полтора килограмма чистого металла.

Как и большинство радиоактивных элементов, радий имеет изотопы, коих у него насчитывается четыре штуки.

Получают щелочноземельные металлы путем разложения сложных веществ и выделения из них чистого вещества. Бериллий добывают путем восстановления его из фторида при воздействии высокой температуры. Барий восстанавливает из его оксида. Кальций, магний и стронций получают путем электролиза их хлоридного расплава.

Сложнее всего синтезировать чистый радий. Его добывают путем воздействия на урановую руду. По подсчетам ученых в среднем на одну тонну руды приходится 3 грамма чистого радия, хотя встречаются и богатые месторождения, в которых содержится целых 25 грамм на тонну.

Для выделения металла используются методы осаждения, дробной кристаллизации и ионного обмена.

Применение щелочноземельных металлов

Спектр применения щелочноземельных металлов очень обширен и охватывает многие отрасли. Бериллий в большинстве случаев используется в качестве легирующей добавки в различные сплавы.

Он повышает твердость и прочность материалов, хорошо защищает поверхность от воздействия коррозии.

Также благодаря слабому поглощению радиоактивного излучения бериллий используется при изготовлении рентгеновских аппаратов и в ядерной энергетике.

Магний используют как один из восстановителей при получении титана. Его сплавы отличаются высокой прочностью и легкостью, поэтому используются при производстве самолетов, автомобилей, ракет.

Оксид магния горит ярким ослепительным пламенем, что нашло отражение в военном деле, где он используется для изготовления зажигательных и трассирующих снарядов, сигнальных ракет и светошумовых гранат.

Является одним из важнейших элементов для регуляции нормального процесса жизнедеятельности организма, поэтому входит в состав некоторых лекарств.

Кальций в чистом виде практически не применяют. Он нужен для восстановления других металлов из их соединений, а также в производстве препаратов для укрепления костной ткани.

Стронций используют для восстановления других металлов и в качестве основного компонента для производства сверхпроводящих материалов. Барий добавляют во многие сплавы, которые предназначены для работы в агрессивной среде, так как он обладает отличными защитными свойствами.

Радий используется в медицине для кратковременного облучения кожи при лечении злокачественных образований.

Применение и биологическая роль щелочноземельных металлов и их соединений

Щелочноземельные металлы: общая характеристика, строение; свойства и получение

Щелочноземельными металлами называют 4 химических элемента IIA группы Периодической системы Д. И. Менделеева, начиная с кальция:

• кальций Ca, стронций Sr, барий Ba, радий Ra.
• Электронное строение атомов
• На внешнем энергетическом уровне атомы металлов IIA группы имеют два электрона.
• Поэтому для всех щелочноземельных металлов характерна степень окисления +2.
• Этим объясняется сходство их свойств.
• Для металлов IIA группы (сверху вниз) характерно:

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

1. Нахождение в природе
2. Из щелочноземельных металлов кальций наиболее широко распространён в природе, а радиоактивный радий — менее всего.
3. Все щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, поэтому встречаются в природе только в виде соединений.
4. Основными источниками кальция являются его карбонаты CaCO3 (мел, мрамор, известняк).

В свободном виде простые вещества представляют собой типичные металлы от серого до серебристого цвета.

Физические свойства простых веществ

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

• Тем не менее, металлы IIA группы имеют разные значения температуры плавления, плотности и других физических свойств.
• Химические свойства
• Щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, реагируют с кислородом, водородом, другими неметаллами, оксидами, кислотами, солями.
• Они являются сильными восстановителями.
• Щелочноземельные металлы активно реагируют с:
• водой, образуя соответствующие гидроксиды и выделяя водород:
• Ba+2H2O=Ba(OH)2+H2↑⏐;
• кислотами, легко растворяясь в их растворах с образованием соответствующих солей:
• Ba+2HCl=BaCl2+H2↑;
• с неметаллами, образуя оксиды или соответствующие соли (гидриды, галогениды, сульфиды и др.):
• 2Ca+O2=2CaO,
• Ca+H2=CaH2,
• Bа+Cl2=BаCl2,
• Bа+S=BаS.
• Получение

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

1. При этом на катоде восстанавливаются катионы, а на аноде окисляются анионы.
2. Суммарное уравнение реакции электролиза расплава хлорида кальция:
3. CaCl2=Ca+Cl2↑.
4. Оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов
5. Оксиды
6. Щелочноземельные металлы образуют оксиды общей формулы ЭО:
7. CaO, SrO, BaO, RaO.
8. Все оксиды обладают выраженными основными свойствами.
9. В ряду от оксида кальция к оксиду бария основные свойства усиливаются.
10. Оксиды щелочно-земельных металлов реагируют с:
11. водой:
12. CaO+H2O=Ca(OH)2.
13. Обрати внимание!

Реакция взаимодействия оксида кальция с водой протекает с выделением большого количества теплоты. Её называют реакцией гашения извести, так как оксид кальция входит в состав негашёной извести, а гидроксид кальция — гашёной извести.

• кислотными оксидами:
• CaO+CO2=CaCO3.
• кислотами:
• BaO+2HCl=BaCl2+H2O.
• Гидроксиды
• Щелочноземельные металлы при их взаимодействии (или их оксидов) с водой образуют основные гидроксиды (основания).
• Сила оснований увеличивается в группе сверху вниз.
• Гидроксиды щелочноземельных металлов являются сильными основаниями, растворимыми в воде— щелочами.
• Гидроксиды щелочноземельных металлов проявляют все характерные свойства оснований, взаимодействуя с кислотными (и амфотерными) оксидами, кислотами (и амфотерными гидроксидами), солями.
• При нагревании гидроксиды разлагаются на соответствующий оксид и воду:
• Ca(OH)2−→−tCaO+H2O.

Гидроксид кальция является сильным основанием, но малорастворим в воде. Его насыщенный раствор называется известковой водой.

1. На воздухе раствор постепенно мутнеет, так как поглощает углекислый газ, из которого образуется карбонат кальция:
2. Ca(OH)2+CO2=CaCO3⏐↓+H2O.
3. Эта реакция используется как качественная реакция для обнаружения углекислого газа.
4. Соли щелочноземельных металлов
5. Получение солей
6. Соли щелочноземельных металлов можно получить при взаимодействии оксидов или гидроксидов металлов с соответствующими кислотами:
7. CaO+2HCl=CaCl2+H2O,
8. Ba(OH)2+2HCl=BaCl2+H2O.
9. Соли бескислородных кислот образуются при непосредственном взаимодействии простых веществ:
10. Ca+S=CaS,
11. 2Ba+I2=2BaI2.
12. Важнейшие соли кальция: его карбонаты и сульфаты.
13. Карбонат кальция CaCO3 (мел, мрамор, известняк),
14. гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2,
15. сульфат кальция CaSO4 и его кристаллогидраты:
16. CaSO4⋅2H2O (гипс), CaSO4⋅,5H2O (алебастр).
17. Химические свойства
18. Соли щелочноземельных металлов реагируют с кислотами, солями.
19. При нагревании разлагаются:
20. CaCO3−→−tCaO+CO2.
21. Качественный анализ
22. Обрати внимание!
23. Соединения кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет.
24. Ионы бария можно обнаружить в растворе с помощью раствора серной кислоты или её солей. При этом образуется нерастворимый сульфата бария, который выпадает в осадок:

Качественная реакция на ионы бария:

• Применение и биологическая роль щелочноземельных металлов и их соединений
• Кальций
• Металлический кальций используется в производстве стали, чугуна, для их очистки от кислорода, серы и фосфора, для получения сплавов.

Благодаря химической активности металлический кальций также находит применение в восстановлении некоторых тугоплавких металлов (титан, цирконий и др.) из их оксидов.

Щелочные и щелочноземельные металлы – список, взаимодействие соединений — Помощник для школьников Спринт-Олимпик.ру

Наиболее активными среди металлической группы являются щелочные и щелочноземельные металлы. Это мягкие лёгкие металлы, вступающие в реакции с простыми и сложными веществами.

Общее описание

Активные металлы занимают первую и вторую группы периодической таблицы Менделеева. Полный список щелочных и щелочноземельных металлов:

• литий (Li);
• натрий (Na);
• калий (K);
• рубидий (Rb);
• цезий (Cs);
• франций (Fr);
• бериллий (Be);
• магний (Mg);
• кальций (Ca);
• стронций (Sr);
• барий (Ba);
• радий (Ra).

Рис. 1. Щелочные и щелочноземельные металлы в таблице Менделеева.

Электронная конфигурация щелочных металлов – ns1, щелочноземельных металлов – ns2.

Соответственно, постоянная валентность щелочных металлов – I, щелочноземельных – II.

За счёт небольшого количества валентных электронов на внешнем энергетическом уровне активные металлы проявляют мощные свойства восстановителя, отдавая внешние электроны в реакциях.

Чем больше энергетических уровней, тем меньше связь с внешних электронов с ядром атома. Поэтому металлические свойства возрастают в группах сверху вниз.

Из-за активности металлы I и II групп находятся в природе только в составе горных пород. Чистые металлы выделяют с помощью электролиза, прокаливания, реакции замещения.

Физические свойства

Щелочные металлы имеют серебристо-белый цвет с металлическим блеском. Цезий – серебристо-жёлтый металл. Это наиболее активные и мягкие металлы. Натрий, калий, рубидий, цезий режутся ножом. По мягкости напоминают воск.

Рис. 2. Разрезание натрия ножом.

Щелочноземельные металлы имеют серый цвет. По сравнению со щелочными металлами являются более твёрдыми, плотными веществами. Ножом можно разрезать только стронций. Самый плотный металл – радий (5,5 г/см3).

Наиболее лёгкими металлами являются литий, натрий и калий. Они плавают на поверхности воды.

Химические свойства

Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с простыми веществами и сложными соединениями, образуя соли, оксиды, щёлочи. Основные свойства активных металлов описаны в таблице.

Рис. 3. Реакция калия с водой.

Щелочные и щелочноземельные металлы можно обнаружить с помощью качественной реакции. При горении металлы окрашиваются в определённый цвет. Например, натрий горит жёлтым пламенем, калий – фиолетовым, барий – светло-зелёным, кальций – тёмно-оранжевым.

Что мы узнали?

Щелочные и щелочноземельные – наиболее активные металлы. Это мягкие простые вещества серого или серебристого цвета с небольшой плотностью. Литий, натрий, калий плавают на поверхности воды. Щелочноземельные металлы более твёрдые и плотные, чем щелочные. На воздухе быстро окисляются.

Щелочные металлы образуют надпероксиды и пероксиды, оксид образует только литий. Бурно реагируют с водой при комнатной температуре. С неметаллами реагируют при нагревании. Щелочноземельные металлы вступают в реакцию с оксидами, вытесняя менее активные металлы.

Со щелочами реагирует только бериллий .

ПредыдущаяСледующая