Kemijske lastnosti zemeljskoalkalijskih kovin. Seznam zemeljskoalkalijskih kovin

Druga skupina periodičnega sistema DI Mendelejeva vsebuje skupino elementov, ki so po svojih lastnostih zelo podobni alkalijske kovine vendar so v dejavnosti manjvredni. Vsebuje berilij in magnezij ter kalcij, stroncij, barij in radij. Znani so pod splošnim imenom - zemeljsko alkalijski elementi. V našem prispevku se bomo seznanili z njihovo porazdelitvijo v naravo in uporabo v industriji, preučili pa bomo tudi glavne kemijske lastnosti zemeljsko alkalijskih kovin.

Splošne značilnosti

Vsi atomi nad navedenimi elementi vsebujejo dva elektrona v zunanji energetski plasti. Medsebojno delujejo z drugimi snovmi in vedno predajo svoje negativne delce, pri čemer preidejo v stanje kationov z nabojem 2+. Pri redoks reakcijah se elementi obnašajo kot močni reducenti. S povečevanjem jedrskega naboja se povečujejo kemijske lastnosti zemeljsko alkalnih kovin in njihova aktivnost. Hitro oksidirajo v zraku in na površini tvorijo oksidni film. Splošna formula za vse okside je RO. Ustrezajo hidroksidom s formulo R (OH) ₂ . Njihove osnovne lastnosti in topnost v vodi se povečujejo tudi s povečevanjem serijske številke elementa.

Posebne lastnosti berilija in magnezija

V nekaterih njihovih lastnostih se prva dva predstavnika glavne podskupine druge skupine nekoliko razlikujeta od drugih zemeljsko alkalnih elementov. To se kaže zlasti med njihovo interakcijo z vodo. Na primer, kemijske lastnosti berilija so takšne, da sploh ne reagirajo s H ₂ O. Magnezij medsebojno deluje z vodo samo, ko se segreje. Toda vsi alkalni zemeljski elementi se z njo zlahka reagirajo pri običajni temperaturi. Katere snovi se tvorijo hkrati?

Alkalne zemeljske kovine

Kalcij, barij in drugi člani skupine hitro nadomestijo vodik iz vode, kar povzroči njihove hidrokside. Interakcija zemeljskoalkalijskih kovin z vodo teče hitro, s sproščanjem toplote. Raztopine baz kalcija, barija, stroncija, pomirjajoče na dotik, ko pridejo v stik s kožo in sluznico oči, povzročajo hude opekline. Prva pomoč v takih primerih bo zdravljenje površine rane s šibko raztopino ocetne kisline. Nevtralizira alkalije in zmanjšuje tveganje za nekrozo poškodovanih tkiv.

Kemijske lastnosti zemeljskoalkalijskih kovin

Interakcija s kisikom, vodo in nekovinami je glavni seznam lastnosti kovin, vključenih v drugo skupino periodičnega sistema kemijskih elementov. Na primer, kalcij tudi pri normalnih pogojih reagira s halogeni: fluor, klor, brom in jod. Pri segrevanju se združuje z žveplom, ogljikom in dušikom. Trda oksidacija - gorenje, se konča z nastankom kalcijev oksid: 2Ca + O ₂ = 2 CaO. Interakcija kovin z vodikom vodi do pojava hidridov. So bele refraktorne snovi z ionskimi kristalnimi mrežami. Pomembne kemijske lastnosti zemeljsko alkalijskih kovin vključujejo njihovo interakcijo z vodo. Kot smo že omenili, je produkt te substitucijske reakcije kovinski hidroksid. Upoštevajte tudi, da v glavni podskupini druge skupine kalcij zavzema najpomembnejše mesto. Zato podrobneje preučujemo njegove značilnosti.

Kalcij in njegove spojine

Vsebnost elementa v skorji je do 3,5%, kar kaže na njeno široko porazdelitev v sestavi takih mineralov kot apnenec, kreda, marmor in kalcit. Sestava naravnega kalcija vključuje šest vrst izotopov. Najdemo ga tudi v naravnih vodnih virih. Spojine alkalijskih kovin so podrobno proučene v okviru anorganske kemije. Na primer, v razredu 9 bodo učenci spoznali, da je kalcij lahka, a močna srebrno-bela kovina. Njegova talilna in vrelišča so višja od tistih pri alkalnih elementih. Glavna metoda pridobivanja - elektroliza mešanice staljenih soli klorida in kalcijevega fluorida. Glavne kemijske lastnosti so njegove reakcije s kisikom, vodo in nekovinami. Od spojin alkalnih kovin sta za industrijo najpomembnejši oksid in kalcij. Prvo spojino dobimo iz krede ali apnenca s sežiganjem.

Nadalje se kalcijev hidroksid tvori iz kalcijevega oksida in vode. Njena mešanica s peskom in vodo se imenuje gradbena malta. Še naprej se uporablja kot omet in za povezovanje opeke pri polaganju zidov. Raztopina kalcijevega hidroksida, imenovana apnena voda, se uporablja kot reagent za odkrivanje ogljikovega dioksida. Pri prehodu ogljikovega dioksida skozi bistro vodno raztopino Ca (OH) ₂ opazimo motnost zaradi nastajanja netopne oborine. kalcijev karbonat.

Magnezij in njegove značilnosti

Kemija zemeljskoalkalijskih kovin preučuje lastnosti magnezija in se osredotoča na nekatere njegove značilnosti. Je zelo lahka, srebrno bele kovine. Magnezij, staljen v atmosferi z visoko vlažnostjo, aktivno absorbira vodikove molekule iz vodne pare. Ko se ohladi, jih kovina skoraj povsem spusti nazaj v zrak. Z vodo nastaja zelo počasi zaradi nastajanja slabo topne spojine, magnezijevega hidroksida. Alkalije sploh ne delujejo na magnezij. Kovina ne reagira z nekaterimi kislinami: koncentriranim sulfatom in fluorovodikom, zaradi pasivacije in tvorbe zaščitne folije na površini. Večina mineralnih kislin raztopi kovino, ki jo spremlja hitro sproščanje vodika. Magnezij je močno redukcijsko sredstvo, ki nadomešča številne kovine iz njihovih oksidov ali soli:

BeO + Mg = MgO + Be.

Kovinski material skupaj z berilijem, manganom, aluminijem se uporablja kot legirni agent za jeklo. Posebno dragocene lastnosti so zlitine, ki vsebujejo magnezij - elektroni. Uporabljajo se v letalski in avtomobilski proizvodnji ter v podrobnostih optične tehnologije.

Vloga elementov v vitalni aktivnosti organizmov

Naj navedemo primere zemeljskoalkalijskih kovin, katerih spojine so pogoste pri divjih živalih. Magnezij je osrednji atom molekul klorofila v rastlinah. Sodeluje v procesu fotosinteze in je del aktivnih centrov zelenega pigmenta. Magnezijevi atomi fiksirajo svetlobno energijo in jo pretvorijo v energijo kemičnih vezi organskih spojin: glukoze, aminokislin, glicerina in maščobnih kislin. Pomembno vlogo ima element kot nujna sestavina encimov, ki uravnavajo presnovo v človeškem telesu. Kalcij je makrohranilo, ki zagotavlja učinkovito prenašanje električnih impulzov skozi živčno tkivo. Prisotnost fosfatnih soli v sestavi kosti in zobno sklenino jim daje trdoto in trdnost.

Berilij in njegove lastnosti

Alkalno zemeljske kovine vključujejo tudi berilij, barij in stroncij. Razmislite o beriliju. Element v naravi ni široko porazdeljen, večinoma najdemo v sestavi mineralov, npr. Berilu. Njegove sorte, ki vsebujejo večbarvne nečistoče, tvorijo dragulje: smaragde in akvamarine. Značilnost fizikalnih lastnosti je krhkost in visoka trdota. Značilnost atoma elementa je prisotnost na drugi zunanji energijski ravni, ki ni osem, kot pri vseh drugih zemeljskoalkalijskih kovinah, ampak le dva elektrona.

Zato je polmer atoma in iona nesorazmerno majhen, ionizacijska energija je velika. Povzroča visoko trdnost. kristalne rešetke kovine. Kemijske lastnosti berilija se razlikujejo tudi od drugih elementov druge skupine. Ne reagira samo s kislinami, temveč tudi z alkalijskimi raztopinami, ki izpodrivajo vodik in tvorijo hidroksoksililate:

Be + 2NaOH + 2H2O = Na2 [Be (OH) ₄ ] + H2.

Metal ima številne edinstvene značilnosti. Zaradi zmožnosti preskakovanja rentgenskih žarkov se uporablja za izdelavo rentgenskih cevi. V jedrski industriji se element šteje za najboljšega moderatorja in reflektorja nevtronov. V metalurgiji se uporablja kot dragocen legirni dodatek, ki povečuje antikorozijske lastnosti zlitin.

Stroncij in barij

Elementi so precej pogosti v naravi in ​​so, tako kot magnezijev zemeljski zemljo, del mineralov. Naj jim rečemo: to je barit, celestin, stroncij. Barij ima videz plastične kovine srebrno bele barve. Tako kot kalcij je predstavljen z več izotopi. V zraku aktivno sodeluje s svojimi sestavinami, kisikom in dušikom, da tvori barijev oksid in nitrid. Iz tega razloga se kovina skladišči pod plastjo parafina ali mineralnega olja in se izogiba stiku z zrakom. Obe kovine tvorita perokside pri segrevanju na 500 ° C.

Od tega ima barijev peroksid, ki se uporablja kot belilno tkivo, praktično uporabo. Kemične lastnosti zemeljskoalkalijskih kovin, barija in stroncija so podobne lastnostim kalcija. Vendar je njihova interakcija z vodo veliko bolj aktivna in nastale baze so močnejše od kalcijevega hidroksida. Barij se uporablja kot dodatek hladilnim sredstvom za tekoče kovine, kar zmanjšuje korozijo v optiki pri proizvodnji vakuumskih elektronskih naprav. Stroncij je povpraševanje po proizvodnji fotovoltaičnih celic in fosforjev.

Kvalitativne reakcije z uporabo ionov zemljoalkalijskih kovin

Barijeve in stroncijeve spojine so primeri zemeljsko alkalnih kovin, ki se pogosto uporabljajo v pirotehniki zaradi njihove svetle obarvanosti plamena z ioni. Tako stroncijev sulfat ali karbonat daje karminsko-rdeč sijaj plamena in ustrezne barijeve spojine dajejo rumeno-zeleno. Za odkrivanje kalcijevih ionov v laboratoriju se v plamen gorilnika vlije več peletov kalcijevega klorida, plamen je pobarvan v opečnato rdeči barvi.

Raztopino barijevega klorida uporabimo v analitski kemiji za odkrivanje kislega ostanka sulfatne kisline v raztopini. Če se ob izlivu raztopine pojavi bela oborina barijevega sulfata, to pomeni, da je bilo v njem SO ₂ ^2- delcev.

V našem prispevku smo preučili lastnosti alkalijskih zemeljskih kovin in dali primere njihove uporabe v različnih panogah.