Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Элементы II группы главной подгруппыСодержание книги
Поиск на нашем сайте Элементы II группы главной подгруппы 1. Положение в Периодической системе химических элементов Оксиды щелочноземельных металлов Гидроксиды щелочноземельных металлов Соли щелочноземельных металлов
Элементы II группы главной подгруппы Положение в периодической системе химических элементов Щелочноземельные металлы расположены во второй группе главной подгруппе периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто во 2 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). На практике к щелочноземельным металлам относят только кальций Ca, стронций Sr, барий Ba и радий Ra. Бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них. Однако, согласно номенклатуре ИЮПАК, щелочноземельными принято считать все металлы II группы главной подгруппы.
Электронное строение и закономерности изменения свойств Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочноземельных металлов: ns 2, на внешнем энергетическом уровне в основном состоянии находится 2 s -электрона. Следовательно, типичная степень окисления щелочноземельных металлов в соединениях +2. Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочноземельных металлов. В ряду Be — Mg — Ca — Sr — Ba — Ra, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус, усиливаются металлические свойства, ослабевают неметаллические свойства, уменьшается электроотрицательность.
Физические свойства 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. Кристаллическая решетка щелочноземельных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, они обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при высоких температурах.
Нахождение в природе 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: Доломит — CaCO 3 · MgCO3 — карбонат кальция-магния.
Магнезит MgCO 3 – карбонат магния.
Кальцит CaCO 3 – карбонат кальция.
Гипс CaSO 4 · 2H 2 O – дигидрат сульфата кальция.
Барит BaSO 4 — сульфат бария.
Витерит BaCO 3– карбонат бария.
Способы получения Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С: MgCl 2 → Mg + Cl 2 или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С: 2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca 2 SiO 4 Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция: CaCl 2 → Ca + Cl 2 Барий получают восстановлением оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C: 4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO 2 ) 2 Качественные реакции Качественная реакция на щелочноземельные металлы — окрашивание пламени солями щелочноземельных металлов.
Цвет пламени: Качественная реакция на ионы магния: взаимодействие с щелочами. Ионы магния осаждаются щелочами с образованием белого осадка гидроксида магния: Mg 2+ + 2OH — → Mg(OH) 2 ↓
Качественная реакция на ионы кальция, стронция, бария: взаимодействие с карбонатами. При взаимодействии солей кальция, стронция и бария с карбонатами выпадает белый осадок карбоната кальция, стронция или бария: Ca 2+ + CO 32- → CaCO 3 ↓ Ba 2+ + CO 32- → BaCO 3 ↓
Качественная реакция на ионы стронция и бария: взаимодействие с карбонатами. При взаимодействии солей стронция и бария с сульфатами выпадает белый осадок сульфата бария и сульфата стронция: Ba 2+ + SO 42- → BaSO 4 ↓ Sr 2+ + SO 42- → SrSO 4 ↓
Также осадки белого цвета образуются при взаимодействии солей кальция, стронция и бария с сульфитами и фосфатами.
Например, при взаимодействии хлорида кальция с фосфатом натрия образуется белый осадок фосфата кальция: 3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 → 6NaCl + 2Ca 3 (PO 4 ) 2 ↓ Химические свойства 1. Щелочноземельные металлы — сильные восстановители. Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами. 1.1. Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов при нагревании. Например, бериллий взаимодействует с хлором с образованием хлорида бериллия: Be + Cl 2 → BeCl 2 1.2. Щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с серой и фосфором с образованием сульфидов и фосфоридов. Например, кальций взаимодействует с серой при нагревании: Ca + S → CaS Кальций взаимодействует с фосфором с образованием фосфидов: 3Ca + 2P → Ca 3 P 2 1.3. Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании. При этом образуются бинарные соединения — гидриды. Бериллий с водородом не взаимодействует, магний реагирует лишь при повышенном давлении. Mg + H 2 → MgH 2 1.4. С азотом магний взаимодействует при комнатной температуре с образованием нитрида: 6Mg + 2N 2 → 2Mg 3 N 2 Остальные щелочноземельные металлы реагируют с азотом при нагревании. 1.5. Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов. Например, кальций взаимодействует с углеродом с образованием карбида кальция: Ca + 2C → CaC 2 Бериллий реагирует с углеродом при нагревании с образованием карбида — метанида: 2Be + C → Be 2 C 1.6. Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С: 2Be + O 2 → 2BeO Магний горит на воздухе при 650°С с выделением большого количества света. При этом образуются оксиды и нитриды: 2Mg + O 2 → 2MgO 3Mg + N 2 → Mg 3 N 2
Горение кальция на воздухе Щелочноземельные металлы горят на воздухе при температуре около 500°С, в результате также образуются оксиды и нитриды. 2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют со сложными веществами: 2.1. Щелочноземельные металлы реагируют с водой. Взаимодействие с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Бериллий с водой не реагирует. Магний реагирует с водой при кипячении. Кальций, стронций и барий реагируют с водой при комнатной температуре. Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода: 2 Ca 0 + 2 H 2+ O = 2 Ca + (OH) 2 + H 20 2.2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной, разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород. Например, магний реагирует с соляной кислотой: 2Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 ↑ 2.3. При взаимодействии щелочноземельных металлов с концентрированной серной кислотой образуется сера. Например, при взаимодействии кальция с концентрированной серной кислотой образуется сульфат кальция, сера и вода: 4Ca + 5H 2 SO 4(конц.) → 4CaSO 4 + S + 5H 2 O 2.4. Щелочноземельные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодействии кальция и магния с концентрированной или разбавленной азотной кислотой образуется оксид азота (I): 4Ca + 10HNO 3 (конц) → N 2 O + 4 С a(NO 3 ) 2 + 5H 2 O При взаимодействии щелочноземельных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония: 4Ba + 10HNO 3 → 4Ba(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O 2.5. Щелочноземельные металлы могут восстанавливать некоторые неметаллы (кремний, бор, углерод) из оксидов. Например, при взаимодействии кальция с оксидом кремния (IV) образуются кремний и оксид кальция: 2Ca + SiO 2 → 2CaO + Si Магний горит в атмосфере углекислого газа. При этом образуется сажа и оксид магния: 2Mg + CO 2 → 2MgO + C 2.6. В расплаве щелочноземельные металлы могут вытеснять менее активные металлы из солей и оксидов. Обратите внимание! В растворе щелочноземельные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов. Например, кальций вытесняет медь из расплава хлорида меди (II): Ca + CuCl 2 → CaCl 2 + Cu
Способы получения 1. Оксиды щелочноземельных металловможно получить из простых веществ — окислением металлов кислородом: 2Ca + O 2 → 2CaO 2. Оксиды щелочноземельных металлов можно получить термическим разложением некоторых кислородсодержащих солей — карбонатов, нитратов. Например, карбонат кальция разлагается на оксид кальция, оксид азота (IV) и кислород: 2Ca(NO 3 ) 2 → 2CaO + 4NO 2 + O 2 MgCO 3 → MgO + CO 2 СаСО 3 → СаО + СО 2 3. Оксиды магния и бериллия можно получить термическим разложением гидроксидов: Mg(OH) 2 → MgO + H 2 O Химические свойства Оксиды кальция, стронция, бария и магния— типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой. Оксид бериллия — амфотерный. 1. Оксиды кальция, стронция, бария и магния взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами: Например, оксид магния взаимодействует с углекислым газом с образованием карбоната магния: MgO + CO 2 → MgCO 3 2. Оксиды щелочноземельных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами). Например, оксид кальция взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида кальция и воды: CaO + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O 3. Оксиды кальция, стронция и бария активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей. Например, оксид кальция взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция: CaO + H 2 O → 2Ca(OH) 2 Оксид магния реагирует с водой при нагревании: MgO + H 2 O → Mg(OH) 2 Оксид бериллия не взаимодействует с водой. 4. Оксид бериллия взаимодействует с щелочами и основными оксидами. При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в расплаве или с основными оксидами образуются соли-бериллаты. Например, оксид натрия реагирует с оксидом бериллия с образованием бериллата натрия: Na 2 O + BeO → Na 2 BeO 2 Например, гидроксид натрия реагирует с оксидом бериллия в расплаве с образованием бериллата натрия: 2NaOH + BeO → Na 2 BeO 2 + H 2 O При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в растворе образуются комплексные соли. Например, оксид бериллия реагирует с гидроксидом калия с растворе с образованием тетрагидроксобериллата калия: 2NaOH + BeO + H 2 O → Na 2 [Be(OH) 4 ]
Способы получения 1. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих оксидов с водой. Например, оксид кальция (негашеная известь) при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция (гашеная известь): CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Оксид магния взаимодействует с водой только при нагревании: MgO + H 2 O → Mg(OH) 2 2. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих металлов с водой. Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода: 2Ca + 2H 2 O → 2Ca(OH) 2 + H 2 Магний взаимодействует с водой только при кипячении: 2Mg + 2H 2 O → 2Mg(OH) 2 + H 2 3. Гидроксиды кальция и магния можно получить при взаимодействии солей кальция и магния с щелочами. Например, нитрат кальция с гидроксидом калия образует нитрат калия и гидроксид кальция: Ca(NO 3 ) 2 + 2KOH → Ca(OH) 2 ↓ + 2KNO 3 Химические свойства 1. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с всеми кислотами (и сильными, и слабыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов. Гидроксид магния взаимодействует только с сильными кислотами. Например, гидроксид кальция с соляной кислотой реагирует с образованием хлорида кальция: Ca(OH) 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2H 2 O 2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов. Например, гидроксид бария с углекислым газом реагирует с образованием карбонатов или гидрокарбонатов: Ba(OH) 2(избыток) + CO 2 → BaCO 3 + H 2 O Ba(OH) 2 + 2CO 2(избыток) → Ba(HCO 3 ) 2 3. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли. Например, гидроксид бария с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов: Ba(OH) 2 + Al 2 O 3 → Ba(AlO 2 ) 2 + H 2 O в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат: Ba(OH) 2 + Al 2 O 3 + 3H 2 O → Ba[Al(OH) 4 ] 2 4. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли. Например: гидроксид кальция реагирует с гидрокарбонатом кальция с образованием карбоната кальция: Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 → 2CaCO 3 + 2H 2 O 5. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода). Взаимодействие щелочей с неметаллами подробно рассмотрено в статье про щелочные металлы. 6. Гидроксиды кальция, стронция и бариявзаимодействуют с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород: Ca(OH) 2 + Zn → CaZnO 2 + H 2 В растворе образуются комплексная соль и водород: Ca(OH) 2 + 2Al + 6Н 2 О = Ca[Al(OH) 4 ] 2 + 3Н 2 7. Гидроксиды кальция, стронция и бариявступают в обменные реакции с растворимыми солями. Как правило, с этими гидроксидами реагируют растворимые соли тяжелых металлов (в ряду активности расположены правее алюминия), а также растворимые карбонаты, сульфиты, силикаты, и, для гидроксидов стронция и бария — растворимые сульфаты. Например, хлорид железа (II) реагирует с гидроксидом бария с образованием хлорида бария и осадка гидроксида железа (II): Ba(OH) 2 + FeCl 2 = BaCl 2 + Fe(OH) 2 ↓ Также с гидроксидами кальция, стронция и бариявзаимодействуют соли аммония. Например, при взаимодействии бромида аммония и гидроксида кальция образуются бромид кальция, аммиак и вода: 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + 2H 2 O + CaCl 2 8. Гидроксид кальция разлагается при нагревании до 580оС, гидроксиды магния и бериллия разлагаются при нагревании: Mg(OH) 2 → MgO + H 2 O 9. Гидроксиды кальция, стронция и бария проявляют свойства сильных оснований. В воде практически полностью диссоциируют, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов. Ba(OH) 2 ↔ Ba 2+ + 2OH — Гидроксид магния — нерастворимое основание. Гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства. 10. Гидроксид и бериллия взаимодействует с щелочами. В расплаве образуются соли бериллаты, а в растворе щелочей — комплексные соли. Например, гидроксид бериллия реагирует с расплавом гидроксида натрия: Be(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 BeO 2 + 2H 2 O При взаимодействии гидроксида бериллия с избытком раствора щелочи образуется комплексная соль: Be(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 [Be(OH) 4 ]
Жесткость воды Элементы II группы главной подгруппы 1. Положение в Периодической системе химических элементов Оксиды щелочноземельных металлов Гидроксиды щелочноземельных металлов Соли щелочноземельных металлов
|
||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2020-11-28; просмотров: 344; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.216.198 (0.009 с.) |
