Что такое щелочноземельные металлы


общая характеристика, строение; свойства и получение — урок. Химия, 8–9 класс.

Щелочноземельными металлами называют \(4\) химических элемента \(I\)\(I\)\(A\) 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 \(I\)\(I\)\(A\) группы (сверху вниз) характерно:

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

Нахождение в природе

Из щелочноземельных металлов кальций наиболее широко распространён в природе, а радиоактивный радий — менее всего.

 

Все щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, поэтому встречаются в природе только в виде соединений.

 

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 \(I\)\(I\)\(A\) 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+2h3O=Ba(OH)2+h3↑;

 

кислотами, легко растворяясь в их растворах с образованием соответствующих солей:

 

Ba+2HCl=BaCl2+h3↑;

 

с неметаллами, образуя оксиды или соответствующие соли (гидриды, галогениды, сульфиды и др.):

 

 

Bа+Cl2=BаCl2,

 

Bа+S=BаS.

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

 

При этом на катоде восстанавливаются катионы, а на аноде окисляются анионы.

Суммарное уравнение реакции электролиза расплава хлорида кальция: 

 

CaCl2=Ca+Cl2↑. 

Определение и место в периодической таблице

Определение: что такое щелочноземельные металлы

Щелочноземельные металлы - это группа высокореактивных элементов, расположенных рядом с группой щелочных металлов. Хотя все щелочные металлы встречаются в природе, их высокая реакционная способность не позволяет им встречаться свободно или в чистом виде [1, 2] .

Где находятся щелочноземельные металлы в Периодической таблице

Они принадлежат к Группе 2 (следующей за группой щелочного металла) в периодической таблице, где все щелочные металлы находятся в s-блоке [3, 4] .

Щелочно-земельные металлы периодической таблицы

Примеры щелочноземельных металлов

Почему их называют щелочноземельными металлами

Щелочные металлы названы так потому, что при смешивании с водой они образуют растворы с pH выше 7 и «основными» или «щелочными» свойствами [5] . Кроме того, они находятся в земной коре и не подвержены воздействию огня или тепла [6] .

Общие свойства и характеристики щелочноземельных металлов

Физические свойства

  • Блестящий, серебристо-белый цвет
  • Низкая плотность
  • Низкие температуры кипения и плавления [1]

Химические свойства

  • Все щелочноземельные металлы обладают высокой реакционной способностью, хотя и не так сильно, как щелочные металлы [5] .
  • При контакте с водой все они сильно реагируют с образованием щелочных гидроксидов (исключение составляет бериллий, поскольку он не реагирует с водой).
  • Элементы группы 2 обычно образуют электровалентные или ионные связи в реакциях с другими элементами (опять же, Be является исключением, поскольку он образует ковалентные связи) [5]
  • Все они реагируют с галогенами и образуют галогенидные соединения [2]

Почему щелочноземельные металлы настолько реактивны

Энергия, необходимая для того, чтобы атом отдать электроны в своей внешней оболочке (валентные электроны), является энергией ионизации элемента.Чем ниже энергия ионизации, тем более реактивный элемент. Поскольку все щелочные металлы имеют только два валентных электрона, требуется небольшая энергия, чтобы заставить их отдать эти электроны с образованием катионов (2+), что приводит к высокой реакционной способности [7] .

Бериллий (Be) не реагирует с водой из-за его небольшого размера атома и относительно высокой энергии ионизации [8] .

Реакция с водой

Щелочные металлы реагируют с водой при комнатной температуре с образованием почти нерастворимых в воде гидроксидов вместе с ионами водорода с образованием основного раствора [8] .Вот как уравнение выглядит для реакции между кальцием и водой:

Ca + 2H 2 O ⟶ Ca (OH) 2 + H 2

Реакция с кислородом

Все шесть элементов группы 2 реагируют с кислородом с образованием оксидов, хотя и не так легко, как элементы группы 1. Реакция требует тепла. Следующее уравнение показывает, как магний (Mg) будет реагировать с кислородом (O 2 )

2Mg + O 2 ⟶ 2MgO

Щелочноземельных металлов используется

Be и Mg широко используются в производстве сплавов, используемых в промышленных конструкциях, включая жаропрочные заводские инструменты, а также детали автомобилей и самолетов.Ba находит применение в различных медицинских и диагностических процедурах, таких как рентген и МРТ (бариевая пища). Наиболее важное применение Sr - это производство фейерверков, поскольку он помогает создавать красочные вспышки. Помимо радия, щелочноземельные металлы также используются в лампах-вспышках и батареях.

Радий, являясь высокорадиоактивным элементом, в настоящее время не имеет промышленного применения. Ранее с его помощью использовались светящиеся краски и циферблаты часов [1, 9] .

Роль щелочноземельных металлов в биологических системах

Mg и Ca играют жизненно важную функциональную и структурную роль в физиологии растений и животных, причем Mg присутствует в молекулах хлорофилла, а Ca является одним из основных компонентов костей.Кроме того, SR необходим для выживания ряда морских существ, в первую очередь различных твердых кораллов, поскольку этот элемент помогает формировать их экзоскелеты [1, 5] .

FAQ

Q 1. Какой щелочноземельный металл самый легкий?

Отв. Бериллий - самый легкий элемент в этом семействе, имеющий наименьший атомный радиус.

Q 2. Какой щелочноземельный металл самый тяжелый?

Отв. Радий - самый тяжелый щелочноземельный металл с наибольшим атомным радиусом [10]

3 квартал.Какие щелочноземельные металлы наиболее распространены?

Отв. Кальций и магний - самые распространенные щелочноземельные металлы

Q 4. Каковы основные различия между щелочноземельными металлами и щелочными металлами?

Отв. Щелочные и щелочноземельные металлы действительно имеют некоторые схожие физические свойства, но главное различие между ними - количество валентных электронов. Щелочноземельные металлы имеют два валентных электрона, тогда как щелочные металлы имеют только один.Это делает первый менее реактивным, чем последний [11] .

Интересные факты

  • Щелочноземельные металлы представляют собой семейство наиболее реактивных элементов после щелочных металлов [5] .
  • Первый и последний элементы группы 2, Be и Ra, токсичны для живых организмов [1] .
  • Все шесть элементов образуют цветное пламя при горении: ярко-белое для бериллия и магния, красный для кальция и радия, малиновый для стронция и зеленый для бария.
  • Известно, что четыре из шести щелочноземельных элементов были впервые выделены английским химиком сэром Хамфри Дэви [2] .

Артикул:

  1. Щелочноземельные металлы - Courses.lumenlearning.com
  2. Щелочноземельные металлы - Ducksters.com
  3. Элементы S-блока в Периодической таблице: свойства и обзор - Study.com
  4. Элементы группы 2: щелочноземельные металлы - Chem.libretexts.org
  5. Направление во вторую группу - Chem4kids.com
  6. Физические свойства щелочноземельных металлов - Classnotes.org.in
  7. Щелочноземельные металлы: определение, свойства и характеристики - Study.com
  8. Реакции элементов основной группы с водой - Chem.libretexts.org
  9. Повседневное использование щелочноземельных металлов - Schooledbyscience.com
  10. Самый тяжелый щелочноземельный металл - Guinnessworldrecords.com
  11. Щелочные и щелочноземельные металлы - Technologyuk.net
.

Щелочноземельный металл - Simple English Wikipedia, свободная энциклопедия

Щелочноземельные металлы в ряду

щелочноземельных металлов - вторая группа металлов в периодической таблице. Они родственны щелочным металлам, но они не так сильно реагируют, потому что им требуется больше энергии для удаления двух своих электронов, поэтому их не нужно хранить в бензине. Как ионы, они имеют заряд + 2а. Щелочноземельные металлы - это в основном мягкие металлы серебристого цвета, которые легко реагируют с галогенами и водой с образованием солей, хотя и не так быстро, как некоторые щелочные металлы, с образованием щелочных гидроксидов .в коре этих металлов можно найти много прокататов и хантатов .

Щелочноземельные металлы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Радий очень радиоактивен.

.

Щелочноземельный металл | химический элемент

Щелочноземельный металл , любой из шести химических элементов, входящих в группу 2 (IIa) периодической таблицы. Элементами являются бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).

таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Возникновение, свойства и использование

До XIX века неметаллические, нерастворимые в воде и неизменные в огне вещества назывались землей.Эти земли, такие как известь (оксид кальция), которые напоминали щелочи (кальцинированная сода и поташ), были названы щелочноземельными. Таким образом, щелочные земли отличались от щелочных и других земель, таких как оксид алюминия и редкие земли. К началу 1800-х годов стало ясно, что земли, которые раньше считались элементами, на самом деле были оксидами, соединениями металла и кислорода. Металлы, оксиды которых составляют щелочноземельные земли, затем стали известны как щелочноземельные металлы и были отнесены к группе 2 (IIa) периодической таблицы с тех пор, как русский химик Дмитрий Менделеев предложил свою первую таблицу в 1869 году.

Как и в случае щелочных металлов Группы 1 (Ia), атомы щелочноземельных металлов легко теряют электроны и становятся положительными ионами (катионами). Поэтому большинство их типичных соединений являются ионными: соли, в которых металл присутствует в виде катиона M 2+ , где M представляет собой любой атом группы 2. Соли бесцветны, если они не содержат окрашенный анион (отрицательный ион). Формулы типичных щелочноземельных соединений, таких как хлорид кальция (CaCl 2 ) и оксид кальция (CaO), можно противопоставить соответствующим соединениям щелочных металлов (которые содержат ионы M + ), хлориду натрия ( NaCl) и монооксид натрия (Na 2 O).

Оксиды щелочноземельных металлов являются основными (то есть щелочными, в отличие от кислых). Достаточно устойчивое усиление электроположительного характера наблюдается при переходе от бериллия, самого легкого члена группы, к радию, наиболее тяжелому. В результате этой тенденции оксид бериллия на самом деле является амфотерным, а не основным, тогда как оксид бария является сильно основным. Сами металлы являются очень реактивными восстановителями; то есть они легко отдают электроны другим веществам, которые при этом восстанавливаются.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

За исключением радия, все металлы и их соединения в той или иной степени находят коммерческое применение, особенно сплавы магния и различные соединения кальция. Магний и кальций, особенно последний, широко распространены в природе (они входят в число шести наиболее распространенных элементов на Земле) и играют важную роль в геологических и биологических процессах. Радий - редкий элемент, и все его изотопы радиоактивны.Этот металл никогда не производился в промышленных масштабах, и, хотя его соединения часто использовались в первой половине 20-го века для лечения рака, их в значительной степени вытеснили менее дорогие альтернативы.

История

Самым ранним из известных щелочноземельных металлов была известь (лат. calx ), которая теперь известна как оксид кальция; его использовали в древности в составе раствора. Магнезия (название происходит, вероятно, от Магнезии, района Фессалии в Греции), оксид магния, был показан шотландским химиком Джозефом Блэком в 1755 году как щелочноземельный элемент, отличный от извести; он заметил, что магнезия дает растворимый сульфат, тогда как полученный из извести, как известно, нерастворим.В 1774 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле, открывший кислород, обнаружил, что минерал под названием тяжелый шпат или барис (по-гречески «тяжелый») содержит новую землю, которая стала известна как барита (оксид бария). Еще одна земля, стронция (оксид стронция), была идентифицирована лондонскими химиками Уильямом Крукшенком и Адэром Кроуфордом в 1789 году при исследовании минерала (карбоната стронция), обнаруженного в свинцовой шахте в Стронтиане в Аргайлшире, Шотландия. Бериллия (оксид бериллия) была извлечена из минерала берилла и признана землей французским химиком-аналитиком Николя-Луи Вокленом в 1798 году.Хотя сначала его путали с глиноземом (оксидом алюминия), потому что оба они растворяются в щелочи, бериллий оказался отличным от других; В отличие от глинозема, он переосаждается при кипячении щелочного раствора в течение некоторого времени. Первоначально бериллия называлась glucina (греч. glykys , «сладкий») из-за сладкого вкуса. (Этот этимологический корень сохранился во Франции, где элемент бериллий также известен как глюциний.)

Кристалл аквамарина

Кристалл аквамарина, формы драгоценного камня минерала берилла (силикат алюминия бериллия).Берилл также является коммерческим источником бериллия.

© Стефан Пицко / Dreamstime.com

Магний, кальций, стронций и барий - элементы, полученные из щелочноземельных металлов - были выделены как нечистые металлы английским химиком сэром Хэмфри Дэви в 1808 году с помощью электролитического метода, который он ранее использовал для выделения щелочных металлов, калия и натрия. Позднее щелочноземельные металлы были получены восстановлением их солей свободными щелочными металлами, и именно таким образом (действие калия на хлорид бериллия) бериллий был впервые выделен немецким химиком Фридрихом Велером и французским химиком Антуаном Бюсси. самостоятельно в 1828 г.Радий был открыт в 1898 году благодаря его радиоактивности французскими физиками Пьером и Мари Кюри, которые к 1902 году выделили его в виде хлорида радия из урана. Металлический радий был выделен в 1910 году в результате совместной работы Марии Кюри и французского химика Андре-Луи Дебьерна.

Аппарат, использованный Мари и Пьером Кюри для изучения радия

Аппарат, использованный Мари и Пьером Кюри для исследования отклонения бета-лучей от радия в магнитном поле, 1904 год.Кюри и их помощник Ж. Бемон открыли радиоактивный элемент радий в 1898 году.

© Photos.com/Jupiterimages .

Щелочноземельный металл | химический элемент

Щелочноземельный металл , любой из шести химических элементов, входящих в группу 2 (IIa) периодической таблицы. Элементами являются бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).

таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Возникновение, свойства и использование

До XIX века неметаллические, нерастворимые в воде и неизменные в огне вещества назывались землей.Эти земли, такие как известь (оксид кальция), которые напоминали щелочи (кальцинированная сода и поташ), были названы щелочноземельными. Таким образом, щелочные земли отличались от щелочных и других земель, таких как оксид алюминия и редкие земли. К началу 1800-х годов стало ясно, что земли, которые раньше считались элементами, на самом деле были оксидами, соединениями металла и кислорода. Металлы, оксиды которых составляют щелочноземельные земли, затем стали известны как щелочноземельные металлы и были отнесены к группе 2 (IIa) периодической таблицы с тех пор, как русский химик Дмитрий Менделеев предложил свою первую таблицу в 1869 году.

Как и в случае щелочных металлов Группы 1 (Ia), атомы щелочноземельных металлов легко теряют электроны и становятся положительными ионами (катионами). Поэтому большинство их типичных соединений являются ионными: соли, в которых металл присутствует в виде катиона M 2+ , где M представляет собой любой атом группы 2. Соли бесцветны, если они не содержат окрашенный анион (отрицательный ион). Формулы типичных щелочноземельных соединений, таких как хлорид кальция (CaCl 2 ) и оксид кальция (CaO), можно противопоставить соответствующим соединениям щелочных металлов (которые содержат ионы M + ), хлориду натрия ( NaCl) и монооксид натрия (Na 2 O).

Оксиды щелочноземельных металлов являются основными (то есть щелочными, в отличие от кислых). Достаточно устойчивое усиление электроположительного характера наблюдается при переходе от бериллия, самого легкого члена группы, к радию, наиболее тяжелому. В результате этой тенденции оксид бериллия на самом деле является амфотерным, а не основным, тогда как оксид бария является сильно основным. Сами металлы являются очень реактивными восстановителями; то есть они легко отдают электроны другим веществам, которые при этом восстанавливаются.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

За исключением радия, все металлы и их соединения в той или иной степени находят коммерческое применение, особенно сплавы магния и различные соединения кальция. Магний и кальций, особенно последний, широко распространены в природе (они входят в число шести наиболее распространенных элементов на Земле) и играют важную роль в геологических и биологических процессах. Радий - редкий элемент, и все его изотопы радиоактивны.Этот металл никогда не производился в промышленных масштабах, и, хотя его соединения часто использовались в первой половине 20-го века для лечения рака, их в значительной степени вытеснили менее дорогие альтернативы.

История

Самым ранним из известных щелочноземельных металлов была известь (лат. calx ), которая теперь известна как оксид кальция; его использовали в древности в составе раствора. Магнезия (название происходит, вероятно, от Магнезии, района Фессалии в Греции), оксид магния, был показан шотландским химиком Джозефом Блэком в 1755 году как щелочноземельный элемент, отличный от извести; он заметил, что магнезия дает растворимый сульфат, тогда как полученный из извести, как известно, нерастворим.В 1774 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле, открывший кислород, обнаружил, что минерал под названием тяжелый шпат или барис (по-гречески «тяжелый») содержит новую землю, которая стала известна как барита (оксид бария). Еще одна земля, стронция (оксид стронция), была идентифицирована лондонскими химиками Уильямом Крукшенком и Адэром Кроуфордом в 1789 году при исследовании минерала (карбоната стронция), обнаруженного в свинцовой шахте в Стронтиане в Аргайлшире, Шотландия. Бериллия (оксид бериллия) была извлечена из минерала берилла и признана землей французским химиком-аналитиком Николя-Луи Вокленом в 1798 году.Хотя сначала его путали с глиноземом (оксидом алюминия), потому что оба они растворяются в щелочи, бериллий оказался отличным от других; В отличие от глинозема, он переосаждается при кипячении щелочного раствора в течение некоторого времени. Первоначально бериллия называлась glucina (греч. glykys , «сладкий») из-за сладкого вкуса. (Этот этимологический корень сохранился во Франции, где элемент бериллий также известен как глюциний.)

Кристалл аквамарина

Кристалл аквамарина, формы драгоценного камня минерала берилла (силикат алюминия бериллия).Берилл также является коммерческим источником бериллия.

© Стефан Пицко / Dreamstime.com

Магний, кальций, стронций и барий - элементы, полученные из щелочноземельных металлов - были выделены как нечистые металлы английским химиком сэром Хэмфри Дэви в 1808 году с помощью электролитического метода, который он ранее использовал для выделения щелочных металлов, калия и натрия. Позднее щелочноземельные металлы были получены восстановлением их солей свободными щелочными металлами, и именно таким образом (действие калия на хлорид бериллия) бериллий был впервые выделен немецким химиком Фридрихом Велером и французским химиком Антуаном Бюсси. самостоятельно в 1828 г.Радий был открыт в 1898 году благодаря его радиоактивности французскими физиками Пьером и Мари Кюри, которые к 1902 году выделили его в виде хлорида радия из урана. Металлический радий был выделен в 1910 году в результате совместной работы Марии Кюри и французского химика Андре-Луи Дебьерна.

Аппарат, использованный Мари и Пьером Кюри для изучения радия

Аппарат, использованный Мари и Пьером Кюри для исследования отклонения бета-лучей от радия в магнитном поле, 1904 год.Кюри и их помощник Ж. Бемон открыли радиоактивный элемент радий в 1898 году.

© Photos.com/Jupiterimages .

Смотрите также