Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba. KL kiềm thổ có tính chất vật lý và hóa học ra sao, cùng tìm hiểu ở bài viết dưới đây nhé
Kim loại kiềm thổ
- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba - Cấu hình electron lớp ngoài cùng của KLKT : ns2 [n là số thứ tự của lớp]. - Cấu tạo mạng tinh thể: Be, Mg : lục phương Ca, Sr : lập phương tâm diện
Ba : lập phương tâm khối.
II. Tính chất vật lý
Ngoại trừ Be, các kim loại trong nhóm IIA đều có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp. Tất cả đều thuộc dạng kim loại nhẹ [khối lượng riêng nhỏ].
III. Tính chất hóa học
Do cấu hình electron của lớp vỏ nguyên tử ngoài cùng của các kim loại trong phân nhóm IIA đều có dạng là ns2, bán kính nguyên tử tương đối lớn, năng lượng ion hóanhỏ nên kim loại phân nhóm IIA đều dễ nhường 2 electron để trở thành cation M2+:
M - 2e → M2+
Vậy kim loại phân nhóm IIA có tính khử rất mạnh [chỉ thua kim loại kiềm] tức là rất dễ bị oxi hóa.
1. Khử các phi kim
a. Khử oxi của không khí
Khi bị nung nóng tất cả kim loại thuộc nhóm IIA đều bị cháy trong oxi của không khí:
M + 1/2 O2 → MO
BeO và MgO coi như không tan trong nước. Còn CaO, SrO, BaO tan nhiều trong nước do chúng phản ứng với nước tạo ra dung dịch có OH- tự do tức là dung dịch kiềm:
CaO + H2O → Ca2+ + 2OH-
BaO + H2O → Ba2+ + 2OH-
b. Khử các phi kim khác
M + H2 → MH2 [hydrua kim loại kiềm thổ]
M + Cl2 → MCl2 [clorua kim loại kiềm thổ] M + S → MS: sulfua
3M + N2 → M3N2: nitrua
2. Khử dung dịch axít
a. Khử H+ của dung dịch HCl, CH3COOH, H2SO4 loãng:
M + 2H+ → M2+ + H2↑
Ví dụ Mg + 2[H+ + Cl-] → [Mg2+ + 2Cl-] + H2↑
b. Khử N+5 của HNO3 và S+6 của H2SO4 đậm đặc:
Ví dụ 4M + 10HNO3 → 4M[NO3]2 + NH4NO3 + 3H2O
Mg + 2H2SO4 [đ] → MgSO4 + SO2 + 2H2O
3. Khử H+1 của H2O
Nhiệt độ thường Be, Mg coi như không tác dụng với H2O vì có lớp BeO, MgO không tan trong nước che phủ bề mặt kim loại.
Riêng 3 oxit CaO, BaO, SrO tan được trong nước vì chúng tác dụng với nước tạo ra dung dịch Ca[OH]2,Ba[OH]2, Sr[OH]2 đó là các dung dịch kiềm [có OH- tự do] nên Ca, Ba, Sr còn được gọi là ba kim loại kiềmthổ.
Vậy 3 kim loại kiềm thổ khử H+1 của H2O tạ ra dung dịch kiềm và giải phóng khí H2:
M + 2H2O → [M2+ + 2OH-] + H2↑
Ví dụ: Ca + 2H2O → [Ca2+ + 2OH-] + H2↑
4. Khử H+1 của H2O trong dung dịch kiềm:
Vì Be[OH]2 là hydoxit lưỡng tính không tan trong nước nhưng tan được trong dung dịch kiềm [OH-], nên cùng với các kim loại kiềm thổ như Ca, Sr, Ba; kim loại Be cũng khử được H+1 của nước nhưng với điều kiệnphải có OH- trong nước.
Lưu ý: Một kim loại tác dụng được với nước thì cũng tác dụng được với mọi dung dịch có dung môi là nước.
IV. Điều chế
Vì các kim loại M thuộc phân nhóm IIA có tính khử rất mạnh, tức là các cation M2+ tương ứng có tính oxi hóa rất yếu nên ta không thể dùng các chất khử công nghiệp thông thường như C, CO, H2 để khử các cation này mà phải dùng catot của bình điện phân để khử các cation này ở trạng thái nóng chảy mà thông thường là điện phân muối MCl2 nóng chảy.
Ví dụ1: điều chế Mg: MgCl2 → Mg + Cl2↑
Ví dụ 2: Điều chế Ca: CaCl2 → Ca + Cl2↑
Có thể bạn quan tâm:
- lý thuyết kim loại kiềm
- Điều chế kim loại
Các kim loại kiềm thổ là một dãy các nguyên tố trong nhóm nguyên tố 2 của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Đó là beryli, magiê, calci, stronti, bari và radi [không phải lúc nào cũng được xem xét do chu kỳ bán rã ngắn của nó].
| Nhóm | 2 |
| Chu kỳ | |
| 2 | 4 Be |
| 3 | 12 Mg |
| 4 | 20 Ca |
| 5 | 38 Sr |
| 6 | 56 Ba |
| 7 | 88 Ra |
Các kim loại kiềm thổ được đặt tên theo các oxide của chúng, các đất kiềm, có tên gọi cũ là berylia, magiêsia, vôi sống, strontia và baryta. Chúng được gọi là kiềm thổ vì các thuộc tính tự nhiên trung gian của chúng giữa các chất kiềm [oxide của các kim loại kiềm] và các loại đất hiếm [oxide của các kim loại đất hiếm]. Sự phân loại của một số chất bề ngoài trơ như là 'đất' có lịch sử hàng thiên niên kỷ. Hệ thống được biết sớm nhất được sử dụng bởi những người Hy Lạp cổ đại gồm có 4 nguyên tố, bao gồm cả đất. Hệ thống này sau đó được làm rõ hơn bởi các nhà triết học và giả kim thuật như Aristotle [thế kỷ IV TCN], Paracelsus [nửa đầu thế kỷ XVI], John Becher [giữa thế kỷ XVII] và Georg Stahl [cuối thế kỷ XVII], với việc phân chia 'đất' thành ba hay nhiều loại hơn. Sự nhận thức về 'đất' không phải là một nguyên tố mà là hợp chất được đề cập bởi nhà hóa học Antoine Lavoisier. Trong tác phẩm Traité Élémentaire de Chimie [Các nguyên tố hóa học] năm 1789 ông gọi chúng là Substances simples salifiables terreuses, tức các nguyên tố đất tạo thành muối. Sau đó, ông thấy rằng các đất kiềm có thể là các oxide kim loại, nhưng ông thừa nhận rằng đó chỉ là phỏng đoán. Năm 1808, dựa trên tư tưởng của Lavoisier, Humphry Davy trở thành người đầu tiên thu được các mẫu kim loại bằng cách điện phân các loại 'đất kiềm' nóng chảy.
Chúng là các nguyên tố hoạt động mạnh và ít khi tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Trong lớp vỏ Trái Đất kim loại kiềm thổ chiếm tỉ lệ 4,16 % [trong đấy 67 % Calci, 31 % Magnesi, 1,4 % Bari, 0,6 % Stronti và 1 lượng rất ít Beryli và Radi].
Các kim loại kiềm thổ là các kim loại có màu trắng bạc, mềm, có khối lượng riêng thấp, có phản ứng tức thời với các nguyên tố thuộc nhóm halôgen để tạo thành các muối điện ly và với nước để tạo thành các hiđroxide kiềm thổ mạnh về phương diện hóa học tức các base [hay bazơ]. Ví dụ natri và kali có phản ứng với nước ở nhiệt độ phòng, còn magiê chỉ có phản ứng với hơi nước nóng, calci thì phản ứng với nước nóng.
Các nguyên tố này chỉ có hai êlectron ở lớp ngoài cùng xs2, vì thế trạng thái năng lượng ưa thích của chúng là dễ mất đi hai êlectron này để tạo thành ion có điện tích dương 2.
Bảng so sánh
| 1551,15 | ~2750 | 1848 | 5,5 | 31,3 · 106 | 0,113 |
| 923 | 1380 | 1738 | 2,5 | 22,6 · 106 | 0,160 |
| 1115 | 1757 | 1550 | 1,75 | 29,8 · 106 | 0,197 |
| 1050 | 1655 | 2630 | 1,5 | 7,62 · 106 | 0,215 |
| 1000 | 1913 | 3620 | 1,25 | 3 · 106 | 0,217 |
| 973 | 2010 | 5500 | ? | ? | ? |
- Phản ứng với oxi tạo Oxide
- Phản ứng với hidro thành hidric có cấu trúc ion
- Phản ứng với nước thành base
- Trừ Mg: Mg + 2H2O → Mg[OH]2 + H2
và Mg + H2O → MgO + H2
- Phản ứng với Halogen, ví dụ với Clo
- Phản ứng với một số phi kim như C, Si, N2
- Phản ứng với acid:
1. HCl, H2SO4 loãng:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
2. HNO3, H2SO4 đặc nóng:
nSO42-/muối KL=[nO.2 + nSO2.2 + nS.6 + nH2S.8]:2
| BeO | MgO | CaO | SrO | BaO |
| Be[OH]2 | Mg[OH]2 | Ca[OH]2 | Sr[OH]2 | Ba[OH]2 |
| BeF2 | MgF2 | CaF2 | SrF2 | BaF2 |
| BeCl2 | MgCl2 | CaCl2 | SrCl2 | BaCl2 |
| BeSO4 | MgSO4 | CaSO4 | SrSO4 | BaSO4 |
| BeCO3 | MgCO3 | CaCO3 | SrCO3 | BaCO3 |
| Be[NO3]2 | Mg[NO3]2 | Ca[NO3]2 | Sr[NO3]2 | Ba[NO3]2 |
| BeS | MgS | CaS | SrS | BaS |
Ngoài ra
- Calci oxalat [CaC2O4] là thành phần chính của sỏi thận
- Calci carbide [CaC2] dùng trong công nghiệp sản xuất Acetylen, khử Lưu huỳnh từ kim loại thô,...
- Calci cyanide [CaCN2] dùng làm phân bón
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Kim loại kiềm thổ. |
- //www.chemsoc.org/visElements/pages/data/intro_groupii_data.html
- //scienceaid.co.uk/chemistry/fundamental/group2.html
- //www.uniterra.de/rutherford/hg2.htm
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kim_loại_kiềm_thổ&oldid=68429952”