Щелочноземельные металлы с чем реагируют


Щелочноземельные металлы и их соединения

Элементы II группы главной подгруппы

1. Положение в Периодической системе химических элементов
2. Электронное строение и закономерности изменения свойств
3. Физические свойства
 4. Нахождение в природе
 5. Способы получения
 6. Качественные реакции
 7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с оксидами неметаллов
7.2.6. Взаимодействие с солями и оксидами металлов

Оксиды щелочноземельных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
2.2. Взаимодействие с кислотами
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Амфотерные свойства оксида бериллия

Гидроксиды щелочноземельных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Взаимодействие с кислыми солями
2.5. Взаимодействие с неметаллами
2.6. Взаимодействие с металлами
2.7. Взаимодействие с солями
2.8. Разложение при нагревании
2.9. Диссоциация
2.10. Амфотерные свойства гидроскида бериллия

Соли щелочноземельных металлов
Жесткость
1. Постоянная и временная жесткость
2. Способы устранения жесткости

 

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: ns2, 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 BeMgCaSrBaRa, 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 — CaCO3 · MgCO3 — карбонат кальция-магния.

Магнезит MgCO3 – карбонат магния.

Кальцит CaCO3 – карбонат кальция.

Гипс CaSO4 · 2H2O – дигидрат сульфата кальция.

Барит BaSO4 — сульфат бария.

Витерит BaCO3 – карбонат  бария.


Способы получения 

Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

MgCl2 → Mg + Cl2

или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:

2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca2SiO4

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

CaCl2 → Ca + Cl2

Барий получают восстановлением оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO2)2

Качественные реакции

Качественная реакция на щелочноземельные металлы — окрашивание пламени солями щелочноземельных металлов.

Цвет пламени:
Caкирпично-красный
Sr — карминово-красный (алый)
Baяблочно-зеленый

Качественная реакция на ионы магния:  взаимодействие с щелочами. Ионы магния осаждаются щелочами с образованием белого осадка гидроксида магния:

Mg2+ + 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:

Ca2+ + CO32- → CaCO3

Ba2+ + CO32- → BaCO3

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:

Ba2+ + SO42- → BaSO4

Sr2+ + SO42- → SrSO4

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:

3CaCl2 + 2Na3PO4 → 6NaCl + 2Ca3(PO4)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 + Cl2 → BeCl2

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 → Ca3P2

1.3. Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании. При этом образуются бинарные соединения — гидридыБериллий с водородом не взаимодействует, магний реагирует лишь при повышенном давлении.

Mg + H2 → MgH2

1.4. С азотом магний взаимодействует при комнатной температуре с образованием нитрида:

6Mg + 2N2 → 2Mg3N2

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 → CaC2

Бериллий реагирует с углеродом  при нагревании с образованием карбида — метанида:

2Be + C → Be2C

1.6. Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С:

2Be + O2 → 2BeO

Магний горит на воздухе при 650°С с выделением большого количества света. При этом образуются оксиды и нитриды:

2Mg + O2 → 2MgO

3Mg + N2 → Mg3N2

Щелочноземельные металлы горят на воздухе при температуре около 500°С, в результате также образуются оксиды и нитриды.

Видеоопыт: горение кальция на воздухе можно посмотреть здесь.

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:

2Ca0 + 2H2+O = 2Ca+(OH)2 + H20

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 →  MgCl2  +  H2

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  +  5H2SO4(конц.)  → 4CaSO4  +  S  +  5H2O

2.4. Щелочноземельные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодействии кальция и магния с концентрированной или разбавленной азотной кислотой образуется оксид азота (I):

4Ca + 10HNO3 (конц) → N2O + 4Сa(NO3)2 + 5H2O

При взаимодействии щелочноземельных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

4Ba  +  10HNO3  → 4Ba(NO3)2  +  NH4NO3  +  3H2O

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 + SiO2 → 2CaO + Si

 Магний горит в атмосфере углекислого газа. При этом образуется сажа и оксид магния:

2Mg + CO2 → 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 + CuCl2 → CaCl2 + Cu

 

Оксиды щелочноземельных металлов

Способы получения

1. Оксиды щелочноземельных металлов можно получить из простых веществ — окислением металлов кислородом:

2Ca + O2 → 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(NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2

MgCO3 → MgO + CO2

СаСО3 → СаО + СО2

3. Оксиды магния и бериллия можно получить термическим разложением гидроксидов:

Mg(OH)2 → MgO + H2O

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 + CO2 → MgCO3

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 →  CaCl2  +  H2O

3. Оксиды кальция, стронция и бария активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

Например, оксид кальция взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция:

CaO  +  H2O →  2Ca(OH)2

Оксид магния реагирует с водой при нагревании:

MgO  +  H2O →  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:

Na2O + BeO → Na2BeO2

Например, гидроксид натрия  реагирует с оксидом бериллия в расплаве с образованием бериллата натрия:

2NaOH + BeO → Na2BeO2 + H2O

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 + H2O → Na2[Be(OH)4 

 

 

Гидроксиды щелочноземельных металлов 

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 + H2O → Ca(OH)2 

Оксид магния взаимодействует с водой только при нагревании:

MgO + H2O → 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 + 2H2O → 2Ca(OH)2 + H2

Магний взаимодействует с водой только при кипячении:

2Mg + 2H2O → 2Mg(OH)2 + H2

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(NO3)2 + 2KOH → Ca(OH)2↓ + 2KNO3

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 образова-нием хлорида кальция:

Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O

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 образова-нием карбонатов или гидрокарбонатов:

Ba(OH)2(избыток)  + CO2 → BaCO3 + H2O

Ba(OH)2 + 2CO2(избыток)  → Ba(HCO3)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 + Al2O3  → Ba(AlO2)2 + H2O

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

Ba(OH)2 + Al2O3 + 3H2O → 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(HCO3)2 →  2CaCO3  +  2H2O

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 бария взаимодействуют с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

Ca(OH)2 + Zn → CaZnO2 + H2

В растворе образуются комплексная соль и водород:

Ca(OH)2 + 2Al  + 6Н2О = Ca[Al(OH)4]2 + 3Н2

7. Гидроксиды кальция, стронция и бария вступают 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, сульфитысиликаты, 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 + FeCl2 = BaCl2+ Fe(OH)2

Также с гидроксидами кальция, стронция и бария взаимодействуют соли аммония.

Например, при взаимодействии бромида аммония и гидроксида кальция образуются бромид кальция, аммиак и вода:

2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + 2H2O + CaCl2

8. Гидроксид кальция разлагается при нагревании до 580оС, гидроксиды магния и бериллия разлагаются при нагревании:

Mg(OH)2 → MgO + H2O

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 ↔ Ba2+ + 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 щелочейкомплексные соли.

Например, гидроксид бериллия реагирует с расплавом гидроксида натрия:

Be(OH)2 + 2NaOH → Na2BeO2 + 2H2O

При взаимодействии гидроксида бериллия с избытком раствора щелочи образуется комплексная соль:

Be(OH)2 + 2NaOH → Na2[Be(OH)4]

 

Соли щелочноземельных металлов 

Нитраты щелочноземельных металлов

Нитраты кальция, стронция и бария при нагревании разлагаются на нитриты и кислород. Исключениенитрат магния. Он разлагается на оксид магния, оксид азота (IV)  и кислород.

Например, нитрат кальция разлагается при нагревании на нитрит кальция и молекулярный кислород:

Ca(NO3)2  → Ca(NO2)2  +  O2 

Карбонаты щелочноземельных металлов

1. Карбонаты щелочноземельных металлов при нагревании разлагаются на оксид и углекислый газ.

Например, карбонат кальция разлагается  при температуре 1200оС на оксид кальция и углекислый газ:

CaCO3 → CaO + CO2

2. Карбонаты щелочноземельных металлов под действием воды и углекислого газа превращаются в растворимые в воде гидрокарбонаты.

Например, карбонат кальция взаимодействует с углекислым газом и водой с образованием гидрокарбоната кальция:

CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2

3. Карбонаты щелочноземельных металлов взаимодействуют с более сильными кислотами с образованием новой соли, углекислого газа и воды.

Более сильные кислоты вытесняют менее сильные из солей.

Например, карбонат магния взаимодействует с соляной кислотой:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑+ H2O

4. Менее летучие оксиды вытесняют углекислый газ из карбонатов при сплавлении. К менее летучим, чем углекислый газ, оксидам относятся твердые оксиды — оксид кремния (IV), оксиды амфотерных металлов.

Менее летучие оксиды вытесняют более летучие оксиды из солей при сплавлении.

Например, карбонат кальция взаимодействует с оксидом алюминия при сплавлении:

CaCO3 + Al2O3 → Ca(AlO2)2 + CO2

 

 

Жесткость воды

Постоянная и временная жесткость

Жесткость воды — это характеристика воды, обусловленная содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, в основном кальция и магния (солей жесткости).

Временная (карбонатная) жесткость обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2 в воде.

Постоянная (некарбонатная) жесткость обусловлена присутствием солей, не выделяющихся при кипячении из раствора: хлоридов (CaCl2) и сульфатов (MgSO4) кальция и магния.

Способы устранения жесткости

Существуют химические и физические способы устранения жесткости. Химические способы устранения временной жесткости:

1. Кипячение. При кипячении гидрокарбонаты кальция и магния распадаются на нерастворимые карбонаты, углекислый газ и воду:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

2. Добавление извести (гидроксида кальция). При добавлении щелочи растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2H2O

Химические способы устранения постоянной жесткостиреакции ионного обмена, которые позволяют осадить ионы кальция и магния из раствора:

1. Добавление соды (карбоната натрия). Карбонат натрия связывает ионы кальция и магния в нерастворимые карбонаты:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓+ 2NaCl

2. Добавление фосфатов. Фосфаты также связывают ионы кальция и магния:

3CaCl2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl

Щелочноземельные металлы - свойства, соединения, применение, часто задаваемые вопросы

    • БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
    • КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНА
      • BNAT
      • Классы
        • Класс 1-3
        • Класс 4-5
        • Класс 6-10
        • Класс 110003 CBSE
          • Книги NCERT
            • Книги NCERT для класса 5
            • Книги NCERT, класс 6
            • Книги NCERT для класса 7
            • Книги NCERT для класса 8
            • Книги NCERT для класса 9
            • Книги NCERT для класса 10
            • NCERT Книги для класса 11
            • NCERT Книги для класса 12
          • NCERT Exemplar
            • NCERT Exemplar Class 8
            • NCERT Exemplar Class 9
            • NCERT Exemplar Class 10
            • NCERT Exemplar Class 11
            • 9plar
            • RS Aggarwal
              • RS Aggarwal Решения класса 12
              • RS Aggarwal Class 11 Solutions
              • RS Aggarwal Решения класса 10
              • Решения RS Aggarwal класса 9
              • Решения RS Aggarwal класса 8
              • Решения RS Aggarwal класса 7
              • Решения RS Aggarwal класса 6
            • RD Sharma
              • RD Sharma Class 6 Решения
              • RD Sharma Class 7 Решения
              • Решения RD Sharma Class 8
              • Решения RD Sharma Class 9
              • Решения RD Sharma Class 10
              • Решения RD Sharma Class 11
              • Решения RD Sharma Class 12
            • PHYSICS
              • Механика
              • Оптика
              • Термодинамика
              • Электромагнетизм
            • ХИМИЯ
              • Органическая химия
              • Неорганическая химия
              • Периодическая таблица
            • MATHS
              • Статистика
              • Числа
              • Числа Пифагора Тр Игонометрические функции
              • Взаимосвязи и функции
              • Последовательности и серии
              • Таблицы умножения
              • Детерминанты и матрицы
              • Прибыль и убыток
              • Полиномиальные уравнения
              • Разделение фракций
            • Microology
        • FORMULAS
          • Математические формулы
          • Алгебраные формулы
          • Тригонометрические формулы
          • Геометрические формулы
        • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
          • Математические калькуляторы
          • 0003000
          • 000
          • 000 Калькуляторы по химии
          • 000
          • 000
          • 000 Образцы документов для класса 6
          • Образцы документов CBSE для класса 7
          • Образцы документов CBSE для класса 8
          • Образцы документов CBSE для класса 9
          • Образцы документов CBSE для класса 10
          • Образцы документов CBSE для класса 1 1
          • Образцы документов CBSE для класса 12
        • Вопросники предыдущего года CBSE
          • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
          • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 12
        • HC Verma Solutions
          • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
          • Решения HC Verma Физика класса 12
        • Решения Лакмира Сингха
          • Решения Лакмира Сингха класса 9
          • Решения Лахмира Сингха класса 10
          • Решения Лакмира Сингха класса 8
        • 9000 Класс
        9000BSE 9000 Примечания3 2 6 Примечания CBSE
      • Примечания CBSE класса 7
      • Примечания
      • Примечания CBSE класса 8
      • Примечания CBSE класса 9
      • Примечания CBSE класса 10
      • Примечания CBSE класса 11
      • Примечания 12 CBSE
    • Примечания к редакции 9000 CBSE 9000 Примечания к редакции класса 9
    • CBSE Примечания к редакции класса 10
    • CBSE Примечания к редакции класса 11
    • Примечания к редакции класса 12 CBSE
  • Дополнительные вопросы CBSE
    • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
    • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
    • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
    • Дополнительные вопросы по науке
    • CBSE Вопросы
    • CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
    • CBSE Class 10 Science Extra questions
  • CBSE Class
    • Class 3
    • Class 4
    • Class 5
    • Class 6
    • Class 7
    • Class 8 Класс 9
    • Класс 10
    • Класс 11
    • Класс 12
  • Учебные решения
  • Решения NCERT
    • Решения NCERT для класса 11
      • Решения NCERT для класса 11 по физике
      • Решения NCERT для класса 11 Химия
      • Решения NCERT для биологии класса 11
      • Решение NCERT s Для класса 11 по математике
      • NCERT Solutions Class 11 Accountancy
      • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
      • NCERT Solutions Class 11 Economics
      • NCERT Solutions Class 11 Statistics
      • NCERT Solutions Class 11 Commerce
    • NCERT Solutions for Class 12
      • Решения NCERT для физики класса 12
      • Решения NCERT для химии класса 12
      • Решения NCERT для биологии класса 12
      • Решения NCERT для математики класса 12
      • Решения NCERT, класс 12, бухгалтерия
      • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
      • NCERT Solutions Class 12 Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
      • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Commerce
      • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
    • NCERT Solut Ионы Для класса 4
      • Решения NCERT для математики класса 4
      • Решения NCERT для класса 4 EVS
    • Решения NCERT для класса 5
      • Решения NCERT для математики класса 5
      • Решения NCERT для класса 5 EVS
    • Решения NCERT для класса 6
      • Решения NCERT для математики класса 6
      • Решения NCERT для науки класса 6
      • Решения NCERT для класса 6 по социальным наукам
      • Решения NCERT для класса 6 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 7
      • Решения NCERT для математики класса 7
      • Решения NCERT для науки класса 7
      • Решения NCERT для социальных наук класса 7
      • Решения NCERT для класса 7 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 8
      • Решения NCERT для математики класса 8
      • Решения NCERT для науки 8 класса
      • Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
      • Решения NCERT для класса 8 Английский
    • Решения NCERT для класса 9
      • Решения NCERT для класса 9 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 2
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 5
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 7
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 10
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 11
      • Решения
      • NCERT для математики класса 9 Глава 12
      • Решения NCERT
      • для математики класса 9 Глава 13
      • NCER Решения T для математики класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 3
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 4
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 5
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 6
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 7
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 10
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 12
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 11
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 13
      • Решения NCERT
      • для науки класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
    • Решения NCERT для класса 10
      • Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 10
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 2
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 5
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 7
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 10
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 11
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава ter 13
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 10
      • Решения NCERT для класса 10, наука, глава 1
      • Решения NCERT для класса 10 Наука, глава 2
      • Решения NCERT для класса 10, глава 3
      • Решения NCERT для класса 10, глава 4
      • Решения NCERT для класса 10, глава 5
      • Решения NCERT для класса 10, глава 6
      • Решения NCERT для класса 10 Наука, глава 7
      • Решения NCERT для класса 10, глава 8,
      • Решения NCERT для класса 10, глава 9
      • Решения NCERT для класса 10, глава 10
      • Решения NCERT для класса 10, глава 11
      • Решения NCERT для класса 10 Наука Глава 12
      • Решения NCERT для класса 10 Наука Глава 13
      • NCERT S Решения для класса 10 по науке Глава 14
      • Решения NCERT для класса 10 по науке Глава 15
      • Решения NCERT для класса 10 по науке Глава 16
    • Программа NCERT
    • NCERT
  • Commerce
    • Class 11 Commerce Syllabus
      • Учебный план класса 11
      • Учебный план класса 11
      • Учебный план экономического факультета 11
    • Учебный план по коммерции класса 12
      • Учебный план класса 12
      • Учебный план класса 12
      • Учебный план
      • Класс 12 Образцы документов для коммерции
        • Образцы документов для коммерции класса 11
        • Образцы документов для коммерции класса 12
      • TS Grewal Solutions
        • TS Grewal Solutions Class 12 Accountancy
        • TS Grewal Solutions Class 11 Accountancy
      • Отчет о движении денежных средств 9 0004
      • Что такое предпринимательство
      • Защита прав потребителей
      • Что такое основные средства
      • Что такое баланс
      • Что такое фискальный дефицит
      • Что такое акции
      • Разница между продажами и маркетингом
    • 03
    • ICC
    • Образцы документов ICSE
    • Вопросы ICSE
    • ML Aggarwal Solutions
      • ML Aggarwal Solutions Class 10 Maths
      • ML Aggarwal Solutions Class 9 Maths
      • ML Aggarwal Solutions Class 8 Maths
      • ML Aggarwal Solutions Class 7 Maths Решения Математика класса 6
    • Решения Селины
      • Решения Селины для класса 8
      • Решения Селины для класса 10
      • Решение Селины для класса 9
    • Решения Фрэнка
      • Решения Фрэнка для математики класса 10
      • Франк Решения для математики 9 класса
      9000 4
    • ICSE Class
      • ICSE Class 6
      • ICSE Class 7
      • ICSE Class 8
      • ICSE Class 9
      • ICSE Class 10
      • ISC Class 11
      • ISC Class 12
  • IC
    • 900 Экзамен IAS
    • Экзамен государственной службы
    • Программа UPSC
    • Бесплатная подготовка к IAS
    • Текущие события
    • Список статей IAS
    • Пробный тест IAS 2019
      • Пробный тест IAS 2019 1
      • Пробный тест IAS4
      2
    • Комиссия по государственным услугам
      • Экзамен KPSC KAS
      • Экзамен UPPSC PCS
      • Экзамен MPSC
      • Экзамен RPSC RAS ​​
      • TNPSC Group 1
      • APPSC Group 1
      • Экзамен BPSC
      • Экзамен WPSC
      • Экзамен JPSC
      • Экзамен GPSC
    • Вопросник UPSC 2019
      • Ответный ключ UPSC 2019
    • 900 10 Коучинг IAS
      • Коучинг IAS Бангалор
      • Коучинг IAS Дели
      • Коучинг IAS Ченнаи
      • Коучинг IAS Хайдарабад
      • Коучинг IAS Мумбаи
  • JEE4
  • 9000 JEE 9000 JEE 9000 Advanced
  • Образец статьи JEE
  • Вопросник JEE
  • Биномиальная теорема
  • Статьи JEE
  • Квадратное уравнение
  • NEET
    • Программа BYJU NEET
    • NEET 2020
    • NEET Eligibility
    • NEET Eligibility
    • NEET Eligibility 2020 Подготовка
    • NEET Syllabus
    • Support
      • Разрешение жалоб
      • Служба поддержки
      • Центр поддержки
  • Государственные советы
    • GSEB
      • GSEB Syllabus
      • GSEB Образец 003 GSEB Books
    • MSBSHSE
      • MSBSHSE Syllabus
      • MSBSHSE Учебники
      • MSBSHSE Образцы статей
      • MSBSHSE Вопросы
    • AP Board
    • AP Board
    • AP Board
        9000
      • AP 2 Year Syllabus
    • MP Board
      • MP Board Syllabus
      • MP Board Образцы документов
      • Учебники MP Board
    • Assam Board
      • Assam Board Syllabus
      • Assam Board
      • Assam Board
      • Assam Board Документы
    • BSEB
      • Bihar Board Syllabus
      • Bihar Board Учебники
      • Bihar Board Question Papers
      • Bihar Board Model Papers
    • BSE Odisha
      • Odisha Board
      • Odisha Board
        • Odisha Board 9000
        • ПСЕБ 9 0002
        • PSEB Syllabus
        • PSEB Учебники
        • PSEB Вопросы и ответы
      • RBSE
        • Rajasthan Board Syllabus
        • RBSE Учебники
        • RBSE
        • 000 RBSE
        • 000 HPOSE
        • 000 HPOSE
        • 000
        • 000 HPOSE
        • 000 HPOSE
        • 000
        • 000 000 HPOSE
        • 000 HPOSE
        • 000 000 Контрольные документы
      • JKBOSE
        • JKBOSE Syllabus
        • JKBOSE Образцы документов
        • Шаблон экзамена JKBOSE
      • TN Board
        • TN Board Syllabus
        • 9000 Papers 9000 TN Board Syllabus 9000 Книги
      • JAC
        • Программа обучения JAC
        • Учебники JAC
        • Вопросники JAC
      • T
  • .

    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
    .

    Щелочноземельных металлов - Учебный материал для IIT JEE

     


    Группа 2 периодической таблицы состоит из шести металлических элементов.Это бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). Название щелочноземельных металлов было дано магнию, кальцию, барию и стронцию, поскольку их оксиды были щелочными по своей природе, и эти оксиды не подвергались воздействию тепла или огня и существовали в земле.

    Итак, металлы группы 2 называются щелочноземельными металлами, потому что их гидроксиды являются сильными щелочами (как и гидроксиды щелочных металлов), плюс все они находятся в земной коре.

    Появление щелочноземельных металлов


    Подобно щелочным металлам, щелочноземельные металлы также обладают высокой реакционной способностью и, следовательно, не встречаются в свободном состоянии, но, вероятно, распространяются в природе в комбинированном состоянии в виде силикатов, карбонатов, сульфатов и фосфатов.

    Элементы

    Обилие

    Основные минералы

    Использует

    Бериллий

    от 2,8 до 10-3%

    Впервые обнаружен в 1798 году в драгоценных камнях берилле и изумруде (Be 3 Al 2 Si 6 O 1 )

    Используется в коррозионно-стойких сплавах.

    Магний

    2,33%,

    7-й по содержанию элемент в земной коре

    Чистый магний, впервые полученный в 1800 г., назван в честь района магнезии в Фессалии, Греция, где обнаружены большие месторождения этого минерала.

    Легированный алюминием Mg широко используется в качестве конструкционных материалов из-за его высокой прочности, низкой плотности и простоты обработки.

    Кальций

    4,15%, 5-й по содержанию элемент в земной коре.

    CaCO 3 .2H 2 O, полученный в чистом виде в 1808 году, кальций происходит от латинского слова calx, что означает «известь»

    В качестве легирующего агента для повышения твердости соединений алюминия. Кальций - основная составляющая зубов и костей.

    Стронций

    0,038%

    Обнаружен в 1787 году и назван в честь небольшого городка Стронтион (Шотландия)

    SrCO 3 используется для производства стекла для кинескопов цветных телевизоров.

    Барий

    0.042%

    Обнаружен в минералах витерит (BaCO 3 ) и барит (BaSO 4 ), в честь которых назван.

    BaSO 4 используется в медицине как контрастное вещество для желудка и кишечника

    Рентген

    Радий

    Следы

    Выделено в виде хлорида в 1898 г. из минеральной настурановой обманки

    Используется в радиотерапии рака

    Группа IIA (щелочноземельные металлы) и группы IIB (Zn, Cd, Hg) Mg действует как мостик между IIA и IIB.

    S. No.

    Недвижимость

    IIA (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

    IIB (Zn, Cd, Hg)

    1

    Электронная конфигурация

    [Инертный газ] ns 2

    [Инертный газ] (n - 1) d 10 ns 2

    2.

    Блок

    S - блок

    д - квартал

    3.

    Степень окисления

    +2

    +2, ртуть также образует димерную Hg 2 +2

    4.

    Природа оксида

    BeO амфотерный, остальные оксиды - основные.

    ZnO - амфотерный, CdO и MgO - основные

    5.

    Природа галогенидов

    Электронно-дефицитный BeX2, остальные (MX2) ионные:

    MgCl 2 2 2 2

    ZnCl 2 , CdCl 2 ионные, но менее IIA, HgCl 2 ковалентные.

    6.

    Природа сульфатов

    Менее растворим в воде и растворимость снижается по группе BeSO 4 > MgSO 4 > CaSO 4 > SrSO 4 > BaSO 4

    Более растворим, чем IIA

    7.

    Природа гидроксидов

    Растворимость гидроксидов увеличивается по мере продвижения вниз по группе.

    Растворимость гидроксидов уменьшается по мере продвижения вниз по группе.

    8.

    Природа сульфидов

    Растворимый

    ZnS, CdS, HgS нерастворимы и выпадают в осадок при солевом анализе.

    9.

    Реакционная способность

    Увеличивается по мере продвижения вниз по группе Be

    Уменьшается при движении вниз по группе Zn> Cd> Hg


    Электронная конфигурация

    Общая электронная конфигурация щелочноземельных металлов - ns 2 .

    Элементы

    Электронная конфигурация

    Be

    1 с 2 2 с 2

    мг

    1s 2 2s 2 sp 6 3s 2

    Ca

    1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

    Sr

    [Kr] 5s 2

    Ba

    [Xe] 6s 2

    Ra

    [Rn] 7s 2


    Физические свойства элементов II группы


    Атомный и ионный радиусы

    Атомные радиусы, а также ионные радиусы членов этого семейства меньше, чем соответствующие члены щелочных металлов.


    Энергия ионизации

    Щелочноземельные металлы из-за большого размера атомов имеют достаточно низкие значения энергии ионизации по сравнению с элементами p-блока. Однако с в группе энергия ионизации уменьшается с увеличением атомного номера. Это происходит из-за увеличения размера атома из-за добавления новых оболочек и увеличения величины экранирующего эффекта электронов во внутренних оболочках. Поскольку их (IE) 1 больше, чем у их соседей из щелочных металлов, металлы группы IIA имеют тенденцию к несколько меньшей реакционной способности, чем щелочные металлы.

    Общий тренд реакционной способности: Ba> Sr> Ca> Mg> Be.

    Состояние окисления

    Щелочноземельный металл имеет два электрона в валентной оболочке, и, теряя эти электроны, эти атомы приобретают стабильную конфигурацию благородного газа. Таким образом, в отличие от щелочных металлов, щелочноземельные металлы в своих соединениях проявляют степень окисления +2.

    М → М +2 + 2e -

    [благородный газ]

    Плотность щелочноземельных металлов

    Атомный вес увеличивается от Be до Ba в группе, и объем также увеличивается, но увеличение атомного веса больше по сравнению с атомным объемом.Следовательно, плотность увеличивается от Be до Ba.

    Исключение: Плотность Mg больше, чем у Ca.

    Порядок: Ca


    Точки плавления и кипения

    Щелочноземельные металлы имеют более высокие температуры плавления и кипения по сравнению с щелочными металлами, что объясняется их малым размером и более плотноупакованной кристаллической решеткой по сравнению с щелочными металлами и наличием двух валентных электронов.


    Теплота гидратации

    Теплоты гидратации M 2+ уменьшаются с увеличением их ионного размера, и их значения больше, чем у ионов щелочных металлов.

    Ионы щелочноземельных металлов, из-за их большего отношения заряда к размеру, оказывают гораздо более сильное электростатическое притяжение на кислород молекулы воды, окружающей их.

    Поскольку щелочноземельные металлы (кроме Be) имеют тенденцию легко терять свои валентные электроны, они действуют как сильные восстановители, как указано в красных значениях E 0 .Особенно менее отрицательное значение для Be возникает из-за большой энергии гидратации, связанной с небольшим размером Be2 + и относительно большим значением теплоты сублимации.


    Растворимость

    Основная природа оксидов увеличивается вниз по группе, но растворимость сульфатов и карбонатов уменьшается с увеличением размера ионов.

    Растворимость большинства солей уменьшается с увеличением атомной массы, хотя обычная тенденция меняется на противоположную с фторидами и гидроксидами в этой группе.

    Имущество

    Элементы

    Be

    мг

    Ca

    Sr

    Ba

    Ra

    Атомный номер

    4

    12

    20

    38

    56

    88

    Атомная масса

    9.01

    24,31

    40,08

    87,62

    137,33

    226,03

    Металлический радиус / пм

    112

    160

    197

    215

    222

    Ионный радиус / пм

    51

    72

    100

    118

    135

    148

    Энтальпия ионизации (кДж моль - 1 )

    я

    899

    737

    590

    549

    503

    509

    II

    1757

    1450

    1146

    1064

    965

    979

    Энтальпия гидратации ионов M 2+ (кДж моль - 1 )

    –2494

    -1921

    -1577

    -1443

    -1305

    Электроотрицательность

    (шкала Полинга)

    1.57

    1,31

    1,00

    0,95

    0,89

    0,9

    Плотность / г моль - при 298 К

    1,85

    1.74

    1,55

    2,63

    3,62

    5,5

    Точка плавления / K

    1562

    924

    1124

    1062

    1002

    973

    Точка кипения / K

    2745

    1363

    1767

    1655

    2078

    (1973)

    (неточно)

    E ° (В) при 298 K для

    M 2+ (водн.) + 2e - → M (с)

    -1.97

    -2,37

    -2,87

    -2,89

    -2,90

    -2,92

    Происхождение в литосфере

    2 *

    2.76 **

    4,6 **

    384 *

    390 *

    10 10 **

    * ppm (частей на миллион) ** Массовый процент

    Реакционная способность и электродный потенциал

    Все щелочноземельные металлы являются элементами с высокой реакционной способностью, поскольку они имеют сильную тенденцию терять s-электроны двух валентностей с образованием соответствующих дипозитивных ионов, имеющих конфигурацию инертного газа.Высокая реакционная способность возникает из-за их низкой энергии ионизации и высоких отрицательных значений их стандартных электродных потенциалов. Кроме того, химическая реакционная способность щелочноземельных металлов возрастает при движении вниз по группе, поскольку I.E. уменьшается, а электродные потенциалы становятся все более и более отрицательными с увеличением атомного номера от Be до Ra. Таким образом, бериллий является наименее химически активным элементом, в то время как Ba (или Ra) является наиболее активным элементом. Кроме того, поскольку энергии ионизации щелочноземельных металлов выше, а их электродный потенциал менее отрицательный, чем у соответствующих щелочных металлов.Они менее реактивны, чем соответствующие щелочные металлы.


    Уменьшающий знак

    Щелочноземельные металлы являются более слабыми восстановителями, чем щелочные металлы. Как и у щелочных металлов, их восстанавливающий характер также возрастает по группе. Это связано с тем, что щелочноземельные металлы имеют большую тенденцию терять электроны, поэтому они действуют как восстановитель, но поскольку их I.E. выше, а их электродные потенциалы менее отрицательны, чем у соответствующих щелочных металлов, поэтому щелочноземельные металлы являются более слабыми восстановителями, чем щелочные металлы.Сульфаты устойчивы к нагреванию, тогда как карбонаты разлагаются с образованием MO и CO2, причем температура разложения увеличивается от Mg до Ba. BeCO3 удерживается в атмосфере CO2, чтобы предотвратить его разложение.

    BeCO 3

    MgCO 3

    CaCO 3

    SrCO 3

    BaCO 3

    <100 ° С

    540 ° С

    900 ° С

    1290 ° С

    1360 ° С


    Испытание на пламя

    Ba и Mg не придают окраске известности i.е. они не проводят испытания на пламя. Это связано с их очень маленькими размерами. Ca, Sr и Ba придают пламени кирпично-красный, кроваво-красный и яблочно-зеленый цвета соответственно.

    См. Следующее видео для проверки пламени щелочных металлов

    Решенные примеры

    Вопрос 1:

    Щелочноземельные металлы показывают степень окисления +2 i.е. они всегда образуют двухвалентные катионы (M2 +). Объясни.

    Решение:

    Если бы энергия ионизации была единственным задействованным фактором, то элементы группы II должны были бы образовывать одновалентные ионы, то есть Mg +, Ca + и т. Д., А не Mg2 +, Ca + 2 и т. Д.

    1. Это можно объяснить следующим образом:

    2. Двухвалентные катионы щелочноземельных металлов приобретают стабильную конфигурацию инертного газа.

    3. Двухвалентные катионы образуют более прочную решетку, чем одновалентные катионы, и, следовательно, большую энергию, называемую энергией решетки, высвобождают при образовании двухвалентных катионов, чем одновалентный катион, что компенсирует высокую энергию второй ионизации.

    4. Наличие двухвалентных ионов в водном растворе связано с большей гидратацией двухвалентных ионов, что уравновешивает высокое значение второй энергии ионизации.

    Теплота гидратации (энергия гидратации) щелочноземельных металлов примерно в четыре раза выше, чем у щелочных металлов сопоставимого размера. например

    ΔH hyd для Na + (размер 102 мкм) = -397 кДжмоль - 1

    ΔH hyd для Ca +2 (размер 100 мкм) = -1650 кДжмоль - 1

    Большая энергия гидратации связана с тем, что ионы щелочноземельных металлов из-за их гораздо большего отношения заряда к размеру оказывают гораздо более сильное электростатическое притяжение к кислороду молекулы воды.

    _____________________________

    Вопрос 2:

    Вторая энергия ионизации элементов I группы выше, чем у элементов II группы. Объясни.

    Решение:

    Второй электрон в случае щелочного металла должен быть удален из катиона (унипозиционного иона), который уже приобрел конфигурацию благородного газа, тогда как в случае щелочноземельных металлов второй электрон должен быть удален из катиона, который еще не приобретают стабильную конфигурацию благородного газа, поэтому удаление 2-го электрона в случае щелочноземельных металлов требует гораздо меньше энергии, чем в случае щелочных металлов.

    Резкое увеличение третьей энергии ионизации из-за стабильной конфигурации инертного газа m +2 ионов. Это объясняет верхний предел степени окисления +2 для элементов.


    Разница между щелочноземельными металлами и щелочными металлами

    И щелочноземельные, и щелочные металлы являются элементами s-блока, поскольку последний электрон входит на ns-орбиталь. Они похожи друг на друга в некоторых отношениях, но все же есть определенные различия в их свойствах из-за разного количества электронов в валентной оболочке, меньшего атомного радиуса, высокого потенциала ионизации, большей электроотрицательности и т. Д.

    Недвижимость

    Металлы щелочноземельные

    Щелочные металлы

    1.

    Электронная конфигурация

    В валентности присутствует два электрона.Конфигурация ns2 (бивалентная)

    В валентной оболочке присутствует один электрон. Конфигурация ns1 (одновалентная) более электроположительная

    2.

    Валентность

    Бивалент

    Моновалентный

    3.

    Электроположительный характер

    Менее электроположительный

    Более электроположительный

    4.

    Гидроксиды

    Слабые основания, менее растворимы и разлагаются при нагревании.

    Прочные основания, хорошо растворимые и устойчивые к нагреванию.

    5.

    Бикарбонаты

    В свободном состоянии они не известны. Существуют только в растворе.

    Известны в твердом состоянии.

    6.

    Карбонаты

    Нерастворим в воде.Разлагаются при нагревании.

    Растворим в воде. Не разлагается при нагревании (за исключением LiCO3)

    7.

    Действие азота

    Непосредственно соединяется с азотом с образованием нитридов

    Не смешивать напрямую с азотом, за исключением лития

    8.

    Действие углерода

    Непосредственно соединяется с углеродом и образует карбиды

    Не комбинировать напрямую с углеродом

    9.

    Нитраты

    Разлагается при нагревании с образованием смеси NO2 и кислорода

    Разлагается при нагревании с выделением только кислорода

    10.

    Растворимость солей

    Сульфаты, фториды фосфатов, хроматы, оксалаты и т. Д. Нерастворимы в воде

    Сульфаты, фосфаты, фториды, хроматы, оксиды и др. Растворимы в воде.

    11.

    Физические свойства

    Сравнительно сложнее.Высокая температура плавления. Диамагнитный.

    Мягкий парамагнитный материал с низкой температурой плавления.

    12.

    Гидратация соединений

    Соединения сильно гидратированы. MgCl 2 .6H 2 O, CaCl 2 .6H 2 O, BaCl 2 .2H 2 O - гидратированные хлориды.

    Соединения менее гидратированы. NaCl, KCl, RbCl образуют негидратированные хлориды

    13.

    Редукционная сила

    Слабее, поскольку значения потенциала ионизации высокие, а значения потенциала окисления низкие.

    Сильнее, поскольку значения потенциала ионизации низкие, а значения окислительного потенциала высокие.

    См. Следующее видео для щелочных металлов и щелочноземельных металлов металлов


    Химические свойства щелочноземельных металлов


    Реакция с водородом (образование гидридов)

    Все щелочноземельные металлы, за исключением соединения с водородом непосредственно при нагревании, с образованием гидридов металлов формулы MH 2 .

    M + H 2 MH 2

    Гидрид бериллия может быть также получен восстановлением BeCl 2 с помощью LiAlH 4

    2BeCl2 + LiAlH 4 → 2BeH 2 + LiCl + AlCl 3

    И BeH 2 , и MgH 2 представляют собой ковалентные соединения, имеющие полимерную структуру, в которой атомы H - между атомами бериллия удерживаются вместе тремя
    центр - две электронные (3C - 2e) связи, как показано ниже:

    Гидриды других элементов этой группы i.е. CaH 2 , SrH 2 и BaH 2 являются ионными и содержат ионы H-.

    Все гидриды щелочноземельных металлов реагируют с водой с выделением газа H 2 и, таким образом, действуют как восстановители.

    MH 2 + 2H 2 O → M (OH) 2 + 2H 2

    CaH 2 называется Hydrolith и используется для производства H 2 под действием на него воды.


    Реакция с углеродом (образование карбидов)

    Когда ВеО нагревается углеродом до 2175-2275 К, образуется карбид кирпично-красного цвета формулы Ве 2 C

    2BeO + 2C Be 2 C + 2CO.

    Это ковалентное соединение, которое реагирует с водой с образованием метана.

    Be 2 C + 4H 2 O → 2Be (OH) 2 + CH 4

    Остальные щелочноземельные металлы (Mg, Ca, Sr и Ba) образуют карбиды общей формулы MC 2 либо при нагревании металла углеродом в электрической печи, либо при нагревании их оксидов углеродом.

    Са + 2С СаС 2

    CaO + 3C CaC 2 + CO

    Все эти карбиды реагируют с водой с образованием газообразного ацетилена.

    CaC 2 + 2H 2 O → HC ≡ CH + Ca (OH) 2


    Реакция с галогенами

    Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами при повышенной температуре с образованием галогенидов типа MX 2 .

    Действие кислот

    Щелочноземельные металлы легко реагируют с кислотами с выделением водорода.

    M + 2HCl → MCl 2 + H 2 (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba)


    Реакция с аммиаком

    Подобно щелочному металлу, щелочноземельные металлы растворяются в жидком аммиаке с образованием темно-синего черного раствора, из которого можно выделить аммиаки [M (NH 3 ) 6 ] 2+ .

    Решенная проблема

    Вопрос

    Каким образом основность оксидов 2 группы увеличивается вниз по группе?

    Решение:

    Основность увеличивается вниз по группе

    BeO

    амфотерный сильно - основной


    Образование пероксидов

    Так как более крупные катионы стабилизируют более крупные анионы.Следовательно, тенденция к образованию пероксида увеличивается по мере увеличения размера иона металла. Таким образом, BaO 2 образуется при пропускании воздуха над нагретым BaO при 773 К.

    2BaO + O 2 2BaO 2 2SrO + O 2 2SrO 2

    SrO 2 получают аналогичным образом, но при высоком давлении и температуре. CaO 2 таким образом не образуется, но может быть получен в виде гидрата обработкой Ca (OH) 2 H 2 O 2 и последующим обезвоживанием продукта.

    Ca (OH) 2 + H 2 O 2 → CaO 2 .2H 2 O

    Неочищенный MgO 2 был получен с использованием H 2 O 2 , но перекись бериллия неизвестна.

    Все пероксиды представляют собой белые кристаллические ионные твердые частицы, содержащие ион пероксида O 2- 2 . Обработка перекиси кислотами высвобождает H 2 O 2 .

    BaO 2 + 2HCI → BaCI 2 + H 2 O 2


    Реакция с водой (образование гидроксидов)

    Электродный потенциал Be (Be 2+ / Be = -1.97 В) является наименее отрицательным среди всех щелочноземельных металлов. Это означает, что Be гораздо менее электроположителен, чем другие щелочноземельные металлы, и, следовательно, не вступает в реакцию с водой или паром даже при красном нагреве.

    Электродный потенциал Mg (Mg +2 / Mg = -2,37 В), хотя и более отрицательный, чем у Be, но все же менее отрицательный, чем у щелочных металлов, и, следовательно, он не реагирует с холодной водой, но реагирует с кипением. вода или пар.

    Mg + H 2 O → MgO + H 2

    или, Mg + 2H 2 O → Mg (OH) 2 + H 2

    Фактически, Mg образует защитный слой оксида на своей поверхности, поэтому, несмотря на его благоприятный электродный потенциал, он не реагирует легко с водой, если оксидный слой не удален путем амальгамирования его с ртутью.В образовании оксидной пленки Mg напоминает Al.

    Ca, Sr и Ba имеют больший потенциал отрицательного электрода, чем у соответствующих щелочных металлов I группы, и, следовательно, реагируют даже с холодной водой, выделяя H 2 и образуя соответствующие гидроксиды металлов.

    Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

    Реакционная способность щелочноземельных металлов возрастает по мере продвижения вниз по группе. Однако реакция щелочноземельных металлов менее интенсивна по сравнению со щелочными металлами.


    Реакция с воздухом (азотом и кислородом)

    Образование оксидов и нитридов

    Металл

    Be относительно инертен в массивной форме и, следовательно, не реагирует ниже 873K. Однако порошкообразный Be больше, чем

    .

    Щелочноземельные металлы

    Щелочноземельные металлы - это 6 элементов, которые находятся во втором столбце периодической таблицы. (Тодд Хелменстайн)

    Щелочноземельные металлы или щелочноземельные металлы - это набор из шести элементов, находящихся во второй группе (столбце) периодической таблицы. Атомы каждого из этих элементов имеют по два электрона на внешней электронной оболочке. Взгляните на элементы в этой группе и их общие свойства:

    Список щелочноземельных металлов

    Есть шесть щелочноземельных металлов.В порядке возрастания атомного номера они следующие:

    Свойства щелочноземельного металла

    Это кристаллы магния. Другие щелочноземельные металлы имеют аналогичный внешний вид и свойства. (Марк Фергус, CSIRO)

    Поскольку каждый атом имеет два валентных электрона, элементы этой группы имеют несколько общих характеристик:

    • Атомы имеют полную внешнюю электронную оболочку s (2 электрона), что означает, что эти элементы образуют катионы с 2+ и степень окисления 2+.
    • Атомы имеют низкое сродство к электрону и низкую электроотрицательность.
    • Все щелочноземельные металлы - блестящие металлы серебристого цвета при обычных температурах и давлении.
    • Эти металлы ковкие и пластичные.
    • Щелочноземельные металлы обычно мягкие, с относительно низкими плотностями, температурами плавления и кипения металлов. Температуры плавления и кипения по-прежнему намного выше, чем у неметаллов. Хотя эти элементы мягкие, они тверже, чем элементы группы щелочных металлов.
    • Элементы этой группы умеренно реакционноспособны, причем реакционная способность возрастает по мере продвижения вниз по таблице Менделеева (т.е. стронций более реакционноспособен, чем кальций).
    • Щелочноземельные металлы находятся в соединениях, но не в свободном виде.
    • Щелочноземельные элементы легко реагируют с галогенами (Cl, Br и т. Д.) С образованием галогенидов. Они также реагируют с кислородом с образованием оксидов.
    • Хотя это и не свойство само по себе, стоит отметить, что все щелочноземельные элементы названы в честь своих оксидов (щелочноземельных элементов), которые имеют названия бериллий, магнезия, известь, стронция и барита.

    Связанные должности

    .

    Смотрите также