|
Атомный |
Название |
Атомная |
Электронная
|
r |
t╟пл. |
t╟кип. |
ЭО |
Атомный |
Степень |
|
4 |
Бериллий Be |
9,01 |
[He] 2s2 |
1,86 |
1283 |
2970 |
1,5 |
0,113 |
+2 |
|
11 |
Магний Mg |
24,3 |
[Ne]3s2 |
1,74 |
649,5 |
1120 |
1,2 |
0,16 |
+2 |
|
19 |
Кальций Ca |
40,08 |
[Ar] 4s2 |
1,54 |
850 |
1487 |
1,0 |
0,2 |
+2 |
|
27 |
Стронций Sr |
87,62 |
[Kr] 5s2 |
2,67 |
770 |
1367 |
1,0 |
0,213 |
+2 |
|
55 |
Барий Ba |
137,34 |
[Xe] 6s2 |
3,61 |
710 |
1637 |
0,9 |
0,25 |
+2 |
|
87 |
Радий Ra |
226 |
[Rn] 7s2 |
~6 |
~700 |
1140 |
0,9 |
√ |
+2 |
Щелочноземельные металлы (по сравнению со щелочными металлами) обладают более высокими t╟пл. и t╟кип., потенциалами ионизации, плотностями и твердостью.
1. Очень реакционноспособны.
2. Обладают положительной валентностью +2.
3. Реагируют с водой при комнатной температуре (кроме Be) с выделением водорода.
4. Обладают большим сродством к кислороду (восстановители).
5. С водородом образуют солеобразные гидриды ЭH2.
6. Оксиды имеют общую формулу ЭО. Тенденция к образованию пероксидов выражена слабее, чем для щелочных металлов.
Be
3BeO ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 √ берилл
Mg
MgCO3 √ магнезит
CaCO3 ∙ MgCO3 √ доломит
KCl ∙ MgSO4 ∙ 3H2O √ каинит
KCl ∙ MgCl2 ∙ 6H2O √ карналлит
Ca
CaCO3 √ кальцит (известняк, мрамор и др.)
Ca3(PO4)2 √ апатит, фосфорит
CaSO4 ∙ 2H2O √ гипс
CaSO4 √ ангидрит
CaF2 √ плавиковый шпат (флюорит)
Sr
SrSO4 √ целестин
SrCO3 √ стронцианит
Ba
BaSO4 √ барит
BaCO3 √ витерит
Бериллий получают восстановлением фторида:
BeF2 + Mg═ √t╟╝═ Be + MgF2
Барий получают восстановлением оксида:
3BaO + 2Al═ √t╟╝═ 3Ba + Al2O3
Остальные металлы получают электролизом расплавов хлоридов:
CaCl2 ╝ Ca + Cl2╜
катод: Ca2+ + 2ē ╝ Ca0
анод: 2Cl- √ 2ē ╝ Cl02╜
Металлы главной подгруппы II группы - сильные восстановители; в соединениях проявляют только степень окисления +2. Активность металлов и их восстановительная способность увеличивается в ряду: √√Be√Mg√Ca√Sr√Ba╝
1. Реакция с водой.
В обычных условиях поверхность Be и Mg покрыты инертной оксидной пленкой, поэтому они устойчивы по отношению к воде. В отличие от них Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, которые являтся сильными основаниями:
Mg + 2H2O═ √t╟╝═ Mg(OH)2 + H2╜
Ca + 2H2O ╝ Ca(OH)2 + H2╜
2. Реакция с кислородом.
Все металлы образуют оксиды RO, барий-пероксид √ BaO2:
2Mg + O2 ╝ 2MgO
Ba + O2 ╝ BaO2
3. С другими неметаллами образуются бинарные соединения:
Be + Cl2 ╝ BeCl2(галогениды)
Ba + S ╝ BaS(сульфиды)
3Mg + N2 ╝ Mg3N2(нитриды)
Ca + H2 ╝ CaH2(гидриды)
Ca + 2C ╝ CaC2(карбиды)
3Ba + 2P ╝ Ba3P2(фосфиды)
Бериллий и магний сравнительно медленно реагируют с неметаллами.
4. Все металлы растворяются в кислотах:
Ca + 2HCl ╝ CaCl2 + H2╜
Mg + H2SO4(разб.) ╝ MgSO4 + H2╜
Бериллий также растворяется в водных растворах щелочей:
Be + 2NaOH + 2H2O ╝ Na2[Be(OH)4] + H2╜
5. Качественная реакция на катионы щелочноземельных металлов √ окрашивание пламени в следующие цвета:
Ca2+ - темно-оранжевый
Sr2+- темно-красный
Ba2+ - светло-зеленый
Катион Ba2+ обычно открывают обменной реакцией с серной кислотой или ее солями:
Сульфат бария √ белый осадок, нерастворимый в минеральных кислотах.
1) Окисление металлов (кроме Ba, который образует пероксид)
2) Термическое разложение нитратов или карбонатов
CaCO3═ √t╟╝═ CaO + CO2╜
2Mg(NO3)2═ √t╟╝═ 2MgO + 4NO2╜ + O2╜
Типичные основные оксиды. Реагируют с водой (кроме BeO), кислотными оксидами и кислотами
MgO + H2O ╝ Mg(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]
Реакции щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:
Ba + 2H2O ╝ Ba(OH)2 + H2╜
CaO(негашеная известь) + H2O ╝ Ca(OH)2(гашеная известь)
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
остальные гидроксиды - сильные основания (щелочи).
1) Реакции с кислотными оксидами:
Ca(OH)2 + SO2 ╝ CaSO3¯ + H2O
Ba(OH)2 + CO2 ╝ BaCO3¯ + H2O
2) Реакции с кислотами:
Mg(OH)2 + 2CH3COOH ╝ (CH3COO)2Mg + 2H2O
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]
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+:
1) кипячением:
Сa(HCO3)2═ √t╟╝═ CaCO3¯ + CO2╜ + H2O
Mg(HCO3)2═ √t╟╝═ MgCO3¯ + CO2╜ + H2O
2) добавлением известкового молока:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ╝ 2CaCO3¯ + 2H2O
3) добавлением соды:
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 ╝ CaCO3¯+ 2NaHCO3
CaSO4 + Na2CO3 ╝ CaCO3¯ + Na2SO4
MgCl2 + Na2CO3 ╝ MgCO3¯ + 2NaCl
4) пропусканием через ионнообменную смолу
а) катионный обмен:
2RH + Ca2+ ╝ R2Ca + 2H+
б) анионный обмен:
2ROH + SO42- ╝ R2SO4 + 2OH-
(где R - сложный органический радикал)
Для удаления временной жесткости используют все четыре способа, а для
постоянной - только два последних.