2020-06-10
211
На внешнем энергетическом уровне атомы металлов IIA группы имеют два электрона.
Поэтому для всех щелочноземельных металлов характерна степень окисления +2.
Этим объясняется сходство их свойств.
Для металлов IIA группы (сверху вниз) характерно:
· увеличение радиуса атомов;
· уменьшение электроотрицательности;
· усиление восстановительных, металлических свойств.
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 IIA группы имеют разные значения температуры плавления, плотности и других физических свойств.
Химические свойства
Щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, реагируют с кислородом, водородом, другими неметаллами, оксидами, кислотами, солями.
Они являются сильными восстановителями.
Щелочноземельные металлы активно реагируют с:
водой, образуя соответствующие гидроксиды и выделяя водород:
Ba+2H 2O=Ba(OH)2+H2↑⏐;
кислотами, легко растворяясь в их растворах с образованием соответствующих солей:
Ba+2HCl=BaCl2+H2↑;
с неметаллами, образуя оксиды или соответствующие соли (гидриды, галогениды, сульфиды и др.):
2Ca+O2=2CaO,
Ca+H2=CaH2,
B а +Cl2=B а Cl2,
B а +S=B а S.
Получение
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↑.
Оксиды щелочноземельных металлов
Получение
1) Окисление металлов (кроме Ba, который образует пероксид)
2) Термическое разложение нитратов или карбонатов
CaCO3 t˚C→ CaO + CO2
2Mg(NO3)2 t˚C→ 2MgO + 4NO2 + O2
Химические свойства
Типичные основные оксиды. Реагируют с водой (кроме BeO и MgO), кислотными оксидами и кислотами
СаO + H2O → Са(OH)2
3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2
BeO + 2HNO3 → Be(NO3)2 + H2O
|
|
|
BeO - амфотерный оксид, растворяется в щелочах:
BeO + 2NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4]
Гидроксиды щелочноземельных металлов R(OH)2
Получение
Реакции щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
CaO (негашеная известь) + H2O → Ca(OH)2 (гашеная известь)
Видео-опыт: “Взаимодействие негашеной извести с водой”
Химические свойства
Гидроксиды R(OH)2 - белые кристаллические вещества, в воде растворимы хуже, чем гидроксиды щелочных металлов (растворимость гидроксидов уменьшается с уменьшением порядкового номера; Be(OH)2 – нерастворим в воде, растворяется в щелочах). Основность R(OH)2 увеличивается с увеличением атомного номера:
Be(OH)2 – амфотерный гидроксид
Mg(OH)2 – слабое основание
Са(OH)2 - щелочь
остальные гидроксиды - сильные основания (щелочи).
1) Реакции с кислотными оксидами:
Ca(OH)2 + СO2 → CaСO3↓ + H2O
Опыт: “Качественная реакция на углекислый газ”
Ba(OH)2 + SO2 → BaSO3↓ + H2O
2) Реакции с кислотами:
Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O
3) Реакции обмена с солями:
Ba(OH)2 + K2SO4 → BaSO4↓+ 2KOH
4) Реакция гидроксида бериллия со щелочами:
Be(OH)2 + 2NaOH → Na2[Be(OH)4]
«Жесткость воды” (СМ.НИЖЕ)
Природная вода, содержащая ионы Ca2+ и Mg2+, называется жесткой. Жесткая вода при кипячении образует накипь, в ней не развариваются пищевые продукты; моющие средства не дают пены.
Карбонатная (временная) жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная (постоянная) жесткость – хлоридов и сульфатов.
Общая жесткость воды рассматривается как сумма карбонатной и некарбонатной.
Удаление жесткости воды осуществляется путем осаждения из раствора ионов Ca2+ и Mg2+
Опыт: “Способы устранения жёсткости воды”
1) Кипячением: Сa(HCO3)2 t˚C→ CaCO3↓+ CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 t˚C→ MgCO3↓+ CO2 + H2O
2) Добавлением известкового молока:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
3) Добавлениемсоды:
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 →CaCO3↓+ 2NaHCO3
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ + Na2SO4
MgCl2 + Na2CO3 → MgCO3↓ + 2NaCl
