Maa-alkalimetallihydroksidien yleinen kaava. Maa-alkalimetallien kemialliset ominaisuudet. Maa-alkalimetallien käyttö. Maa-alkalimetallien fysikaaliset ominaisuudet. Säännöt PS:ssä

Maa-alkalimetallien käsite sisältää osan Mendeleev-järjestelmän ryhmän II alkuaineista: beryllium, magnesium, kalsium, strontium, barium, radium. Neljällä viimeisellä metallilla on selkeimmät maa-alkalimetalliluokituksen merkit, joten joissakin lähteissä beryllium ja magnesium eivät sisälly luetteloon, vaan ne on rajoitettu neljään alkuaineeseen.

Metalli sai nimensä siitä tosiasiasta, että kun niiden oksidit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, muodostuu emäksinen ympäristö. Fyysiset ominaisuudet maa-alkalimetallit: kaikilla alkuaineilla on harmaa metalliväri, normaaleissa olosuhteissa niillä on kiinteä rakenne, niiden tiheys kasvaa sarjanumeron kasvaessa ja niillä on erittäin korkea sulamispiste. Toisin kuin alkalimetalleja, tämän ryhmän alkuaineita ei leikata veitsellä (lukuun ottamatta strontiumia). Kemiallisia ominaisuuksia maa-alkalimetallit: niissä on kaksi valenssielektronia, aktiivisuus kasvaa sarjanumeron kasvaessa, ne toimivat pelkistimenä reaktioissa.

Maa-alkalimetallien ominaisuus osoittaa niiden korkean aktiivisuuden. Tämä koskee erityisesti elementtejä, joilla on suuri sarjanumero. Esimerkiksi normaaleissa olosuhteissa beryllium ei ole vuorovaikutuksessa hapen ja halogeenien kanssa. Vastausmekanismin käynnistämiseksi se on lämmitettävä yli 600 celsiusasteen lämpötilaan. Magnesiumilla on normaaleissa olosuhteissa oksidikalvo pinnalla, eikä se myöskään reagoi hapen kanssa. Kalsium hapettuu, mutta melko hitaasti. Mutta strontium, barium ja radium hapettavat lähes välittömästi, joten ne varastoidaan hapettomassa ympäristössä kerosiinikerroksen alla.

Kaikki oksidit parantavat perusominaisuuksia lisäämällä metallin järjestyslukua. Berylliumhydroksidi on amfoteerinen yhdiste, joka ei reagoi veden kanssa, mutta liukenee hyvin happoihin. Magnesiumhydroksidi on heikko alkali, joka ei liukene veteen, mutta reagoi vahvojen happojen kanssa. Kalsiumhydroksidi on vahva, vesiliukoinen emäs, joka reagoi happojen kanssa. Barium- ja strontiumhydroksidit ovat vahvoja emäksiä, jotka liukenevat helposti veteen. Ja radiumhydroksidi on yksi vahvimmista emäksistä, joka reagoi hyvin veden ja lähes kaikentyyppisten happojen kanssa.

Miten saada

Maa-alkalimetallihydroksidit saadaan altistamalla puhdas alkuaine vedelle. Reaktio etenee huoneen olosuhteissa (paitsi berylliumia, joka vaatii lämpötilan nousua) vetyä vapauttaen. Kuumennettaessa kaikki maa-alkalimetallit reagoivat halogeenien kanssa. Saatuja yhdisteitä käytetään laajan valikoiman tuotteita kemiallisista lannoitteista erittäin tarkkoihin mikroprosessorin osiin. Maa-alkalimetalliyhdisteillä on sama korkea aktiivisuus kuin puhtailla alkuaineilla, joten niitä käytetään monissa kemiallisissa reaktioissa.

Useimmiten tämä tapahtuu vaihtoreaktioiden aikana, kun on tarpeen syrjäyttää vähemmän aktiivinen metalli aineesta. Ne osallistuvat redox-reaktioihin vahvana pelkistimenä. Kaksiarvoiset kalsium- ja magnesiumkationit antavat vedelle ns. kovuuden. Tämä ilmiö selviää saostumalla ioneja fysikaalisen vaikutuksen avulla tai lisäämällä veteen erityisiä pehmittäviä aineita. Maa-alkalimetallisuoloja muodostuu liukenemalla alkuaineita happoon tai vaihtoreaktioiden seurauksena. Tuloksena olevilla yhdisteillä on vahva kovalenttinen sidos, ja siksi niillä on alhainen sähkönjohtavuus.

Luonnossa maa-alkalimetalleja ei löydy puhtaassa muodossaan, koska ne ovat nopeasti vuorovaikutuksessa ympäristöön muodostavat kemiallisia yhdisteitä. Ne ovat osa maankuoren paksuuden sisältämiä mineraaleja ja kiviä. Kalsium on yleisin, magnesium on sitä hieman huonompi, barium ja strontium ovat melko yleisiä. Beryllium on harvinainen metalli, kun taas radium on erittäin harvinainen metalli. Koko radiumin löytämisen jälkeen kuluneen ajan vain puolitoista kiloa puhdasta metallia on louhittu kaikkialla maailmassa. Kuten useimmat radioaktiiviset alkuaineet, radiumilla on neljä isotooppia.

Maa-alkalimetalleja saadaan hajottamalla monimutkaisia ​​aineita ja eristämällä niistä puhdas aine. Beryllium louhitaan pelkistämällä se fluorista korkeissa lämpötiloissa. Barium palautuu oksidistaan. Kalsiumia, magnesiumia ja strontiumia saadaan elektrolyysillä niiden kloridisulasta. Vaikein asia on puhtaan radiumin syntetisointi. Se louhitaan uraanimalmiin törmäyksen seurauksena. Tutkijoiden mukaan keskimäärin yksi tonni malmia muodostaa 3 grammaa puhdasta radiumia, vaikka on myös runsaasti esiintymiä, jotka sisältävät jopa 25 grammaa tonnia kohti. Metallin eristämiseen käytetään saostus-, jakokiteytys- ja ioninvaihtomenetelmiä.

Maa-alkalimetallien käyttö

Maa-alkalimetallien käyttöalue on erittäin laaja ja kattaa monia toimialoja. Berylliumia käytetään useimmissa tapauksissa seostavana lisäaineena erilaisissa seoksissa. Se lisää materiaalien kovuutta ja lujuutta, suojaa hyvin pintaa korroosiolta. Radioaktiivisen säteilyn heikon absorption vuoksi berylliumia käytetään myös röntgenlaitteiden valmistuksessa ja ydinenergiassa.

Magnesiumia käytetään yhtenä pelkistimenä titaanin tuotannossa. Sen seokset erottuvat suuresta lujuudesta ja keveydestä, joten niitä käytetään lentokoneiden, autojen, rakettien valmistuksessa. Magnesiumoksidi palaa kirkkaalla, sokaisevalla liekillä, joka heijastuu armeijassa, jossa siitä valmistetaan sytytys- ja merkkikuoret, soihdut ja flashbang-kranaatit. On yksi niistä tarvittavat elementit kehon normaalin elintärkeän toiminnan säätelyyn, joten se on osa joitakin lääkkeitä.

Kalsiumia puhtaassa muodossaan ei käytännössä käytetä. Sitä tarvitaan muiden metallien palauttamiseen niiden yhdisteistä sekä luukudosta vahvistavien lääkkeiden tuotannossa. Strontiumia käytetään pelkistämään muita metalleja ja pääkomponenttina suprajohtavien materiaalien valmistuksessa. Bariumia lisätään moniin seoksiin, jotka on suunniteltu toimimaan aggressiivisissa ympäristöissä, koska sillä on erinomaiset suojaominaisuudet. Radiumia käytetään lääketieteessä lyhytaikaiseen ihon säteilytykseen pahanlaatuisten kasvainten hoidossa.

maa-alkalimetallit ja maa-alkalimetallien kemia
maa-alkalimetallit- alkuaineiden jaksollisen taulukon 2. ryhmän kemialliset alkuaineet: kalsium, strontium, barium ja radium.

• 1 Fysikaaliset ominaisuudet
• 2 Kemialliset ominaisuudet
  • 2.1 Yksinkertaiset aineet
  • 2.2 Oksidit
  • 2.3 Hydroksidit
• 3 Luonnossa oleminen
• 4 Biologinen rooli
• 5 Huomautuksia

Fyysiset ominaisuudet

Maa-alkalimetalleja ovat vain kalsium, strontium, barium ja radium, harvemmin magnesium. Tämän alaryhmän ensimmäinen elementti, beryllium, on useimmissa ominaisuuksissa paljon lähempänä alumiinia kuin sen ryhmän korkeampia analogeja, johon se kuuluu. Tämän ryhmän toinen alkuaine, magnesium, eroaa joissakin suhteissa merkittävästi maa-alkalimetalleista useissa kemiallisissa ominaisuuksissa. Kaikki maa-alkalimetallit ovat harmaita kiinteitä aineita huoneenlämpötilassa. toisin kuin alkalimetallit, ne ovat paljon kovempia, eikä niitä yleensä leikata veitsellä (poikkeus on strontium. Maa-alkalimetallien tiheyden kasvua havaitaan vasta kalsiumista alkaen. Raskain on radium, tiheydeltä verrattavissa germaniumiin (ρ = 5,5 g/cm3).

Jotkut maa-alkalimetallien atomi- ja fysikaaliset ominaisuudet

Atomi huone	Nimi, symboli	Luonnollisten isotooppien lukumäärä	Atomimassa	Ionisaatioenergia, kJ mol−1	Elektroniaffiniteetti, kJ mol−1	EO	Metalli. säde, nm	Ionisäde, nm	tpl, °C	keittää, °C	ρ, g/cm³	ΔHpl, kJ mol-1	ΔHboil, kJ mol-1
4	Beryllium Be	1+11a	9,012182	898,8	0,19	1,57	0,169	0,034	1278	2970	1,848	12,21	309
12	Magnesium Mg	3+19a	24,305	737,3	0,32	1,31	0,24513	0,066	650	1105	1,737	9,2	131,8
20	Kalsium Ca	5+19a	40,078	589,4	0,40	1,00	0,279	0,099	839	1484	1,55	9,20	153,6
38	Strontium Sr	4+35a	87,62	549,0	1,51	0,95	0,304	0,112	769	1384	2,54	9,2	144
56	Barium Ba	7+43а	137,327	502,5	13,95	0,89	0,251	0,134	729	1637	3,5	7,66	142
88	Radium Ra	46a	226,0254	509,3	-	0,9	0,2574	0,143	700	1737	5,5	8,5	113

radioaktiiviset isotoopit

Kemiallisia ominaisuuksia

Maa-alkalimetalleilla on ulkoisen energiatason ns² elektroninen konfiguraatio, ja ne ovat alkalimetallien ohella s-elementtejä. Maa-alkalimetallit, joilla on kaksi valenssielektronia, luovuttavat niitä helposti, ja kaikissa yhdisteissä niiden hapetusaste on +2 (erittäin harvoin +1).

Maa-alkalimetallien kemiallinen aktiivisuus lisääntyy sarjanumeron kasvaessa. Kompaktissa muodossa oleva beryllium ei reagoi hapen tai halogeenien kanssa edes punaisen lämmön lämpötilassa (jopa 600 ° C, tarvitaan vielä korkeampi lämpötila reagoidakseen hapen ja muiden kalkogeenien kanssa, fluori on poikkeus). Magnesiumia suojaa oksidikalvo huoneenlämpötilassa ja sitä korkeammissa lämpötiloissa (jopa 650 °C), eikä se hapetu enempää. Kalsium hapettuu hitaasti ja huoneenlämmössä syvälle (vesihöyryn läsnäollessa) ja palaa pois hapessa hieman kuumentuessaan, mutta on stabiili kuivassa ilmassa huoneenlämpötilassa. Strontium, barium ja radium hapettavat nopeasti ilmassa muodostaen oksidien ja nitridien seoksen, joten ne, kuten alkalimetallit ja kalsium, varastoituvat kerosiinikerroksen alle.

Toisin kuin alkalimetallit, maa-alkalimetallit eivät myöskään muodosta superoksideja ja otsonideja.

Maa-alkalimetallien oksidien ja hydroksidien perusominaisuudet paranevat sarjanumeron kasvaessa.

Yksinkertaiset aineet

Beryllium reagoi heikkojen ja vahvojen happoliuosten kanssa muodostaen suoloja:

se kuitenkin passivoi- daan kylmällä väkevällä typpihapolla.

Berylliumin reaktioon alkalien vesiliuosten kanssa liittyy vedyn kehittyminen ja hydroksoberylaattien muodostuminen:

Kun reaktio suoritetaan alkalisulatteen kanssa 400-500 °C:ssa, muodostuu dioksoberylaatteja:

Magnesium, kalsium, strontium, barium ja radium reagoivat veden kanssa muodostaen alkaleja (paitsi magnesium, joka reagoi veden kanssa vain kun kuumaa magnesiumjauhetta lisätään veteen):

Lisäksi kalsium, strontium, barium ja radium reagoivat vedyn, typen, boorin, hiilen ja muiden epämetallien kanssa muodostaen vastaavia binäärisiä yhdisteitä:

oksideja

Berylliumoksidi - amfoteerinen oksidi, liukenee väkeviin mineraalihappoihin ja emäksiin muodostaen suoloja:

mutta vähemmän vahvoilla hapoilla ja emäksillä reaktio ei enää etene.

Magnesiumoksidi ei reagoi laimennettujen ja väkevöityjen emästen kanssa, mutta reagoi helposti happojen ja veden kanssa:

Kalsiumin, strontiumin, bariumin ja radiumin oksidit ovat emäksisiä oksideja, jotka reagoivat veden, vahvojen ja heikkojen happoliuosten sekä amfoteeristen oksidien ja hydroksidien kanssa:

Hydroksidit

Berylliumhydroksidi on amfoteerinen, reaktioissa vahvojen emästen kanssa se muodostaa beryllaatteja, happojen kanssa - happojen berylliumsuoloja:

Magnesiumin, kalsiumin, strontiumin, bariumin ja radiumin hydroksidit ovat emäksiä, lujuus kasvaa heikosta erittäin vahvaksi, joka on vahvin syövyttävä aine, joka ylittää aktiivisuudessaan kaliumhydroksidin. Ne liukenevat hyvin veteen (paitsi magnesium- ja kalsiumhydroksidit). Niille on ominaista reaktiot happojen ja happooksidien sekä amfoteeristen oksidien ja hydroksidien kanssa:

Luonnossa oleminen

Kaikki maa-alkalimetallit löytyvät (vaihtelevina määrinä) luonnosta. Korkean kemiallisen aktiivisuutensa vuoksi niitä kaikkia ei löydy vapaassa tilassa. Yleisin maa-alkalimetalli on kalsium, jonka määrä on 3,38 % (maankuoren massasta). Magnesium on hieman huonompi kuin se, jonka määrä on 2,35% (maankuoren massasta). Barium ja strontium ovat myös yleisiä luonnossa, jotka ovat vastaavasti 0,05 ja 0,034% maankuoren massasta. Beryllium on harvinainen alkuaine, jonka määrä on 6·10-4 % maankuoren massasta. Mitä tulee radiumiin, joka on radioaktiivinen, se on harvinaisin maa-alkalimetalleista, mutta sitä löytyy aina pieniä määriä uraanimalmeissa. erityisesti se voidaan erottaa sieltä kemiallisin keinoin. Sen pitoisuus on 1·10−10 % (maankuoren massasta).

Biologinen rooli

Magnesiumia löytyy eläinten ja kasvien kudoksista (klorofylli), se on kofaktori monissa entsymaattisissa reaktioissa, on välttämätön ATP:n synteesille, osallistuu hermoimpulssien siirtoon ja sitä käytetään aktiivisesti lääketieteessä (biskofytoterapia jne.) . Kalsium on yleinen makroravintoaine kasveissa, eläimissä ja ihmisissä. ihmiskehossa ja muissa selkärankaisissa, suurin osa siitä on luurangossa ja hampaissa. Kalsiumia löytyy luista hydroksiapatiitin muodossa. Useimpien selkärangattomien ryhmien (sienet, korallipolyypit, nilviäiset jne.) "luurankot" koostuvat kalsiumkarbonaatin (kalkin) eri muodoista. Kalsiumionit osallistuvat veren hyytymisprosesseihin ja toimivat myös yhtenä yleismaailmallisista toissijaisista lähettiläistä solujen sisällä ja säätelevät erilaisia ​​solunsisäisiä prosesseja - lihasten supistumista, eksosytoosia, mukaan lukien hormonien ja välittäjäaineiden eritystä. Strontium voi korvata kalsiumin luonnollisissa kudoksissa, koska se on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin se. Ihmiskehossa strontiumin massa on noin 1 % kalsiumin massasta.

Tällä hetkellä ei tiedetä mitään berylliumin, bariumin ja radiumin biologisesta roolista. Kaikki bariumin ja berylliumin yhdisteet ovat myrkyllisiä. Radium on erittäin radiotoksinen. Kehossa se käyttäytyy kuin kalsium - noin 80 % kehoon tulevasta radiumista kertyy luukudokseen. Suuret radiumpitoisuudet aiheuttavat osteoporoosia, spontaaneja luunmurtumia ja pahanlaatuisia kasvaimia luissa ja hematopoieettisessa kudoksessa. Radon, radiumin kaasumainen radioaktiivinen hajoamistuote, on myös vaarallinen.

Huomautuksia

1. Uuden IUPAC-luokituksen mukaan. Vanhentuneen luokituksen mukaan ne kuuluvat jaksollisen järjestelmän ryhmän II pääalaryhmään.
2. Epäorgaanisen kemian nimikkeistö. IUPAC Recommendations 2005. - International Union of Pure and Applied Chemistry, 2005. - S. 51.
3. Ryhmä 2 - Maa-alkalimetallit, Royal Society of Chemistry.
4. Kultainen rahasto. Koulujen tietosanakirja. Kemia. M.: Bustard, 2003.

Jaksollinen järjestelmä kemiallisia alkuaineita D. I. Mendelejev
	1	2															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	H																															Hän
2	Li	Olla																									B	C	N	O	F	Ne
3	Na	mg																									Al	Si	P	S	Cl	Ar
4	K	Ca															sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	Kuten	Se	Br	kr
5	Rb	Sr															Y	Zr	Huom	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	CD	Sisään	sn	Sb	Te	minä	Xe
6	Cs	Ba	La	Ce	PR	Nd	pm	sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	hg	Tl	Pb	Bi	Po	klo	Rn
7	Fr	Ra	AC	Th	Pa	U	Np	Pu	Olen	cm	bk	vrt	Es	fm	md	ei	lr	RF	Db	Sg	bh	hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Uut	fl	Ylös	Lv	Uus	Uuo
8	Uue	Ubn	Ubu	Ubb	ubt	Ubq	Ubp	Ubh

maa-alkalimetallit, maa-alkalimetallit ja maa-alkalimetallikemia, maa-alkalimetallit

Kalsium-alaryhmän alkuaineita kutsutaan maa-alkalimetalleiksi. Tämän nimen alkuperä johtuu siitä, että niiden oksidit (alkemistien "maapallot") saavat aikaan alkalisen reaktion veteen. Maa-alkalimetalleja kutsutaan usein vainkalsiumia , strontium, bariumradium , ei niin usein magnesium . Tämän alaryhmän ensimmäinen elementti, beryllium , useimmissa kiinteistöissä paljon lähempänä alumiinia.

Yleisyys:

Kalsiumin osuus maankuoren atomien kokonaismäärästä on 1,5 %, kun taas radiumin pitoisuus siinä on hyvin pieni (8-10-12 %). Välielementit - strontium (0,008) ja barium (0,005%) - ovat lähempänä kalsiumia. Barium löydettiin vuonna 1774, strontium - vuonna 1792. Alkuaine Ca, Sr ja Ba saatiin ensimmäisen kerran vuonna 1808. Luonnollinen kalsiumia th koostuu isotoopeista, joiden massaluvut ovat 40 (96,97 %), 42 (0,64), 43 (0,14), 44 (2,06), 46 (0,003), 48 (0,19); strontium - 84 (0,56%), 86 (9,86), 87 (7,02), 88 (82,56); barium -130 (0,10 %), 132 (0,10), 134 (2,42), 135 (6,59), 136 (7,81), 137 (11,32), 138 (71,66). Isotoopeista radium ensisijainen merkitys on luonnossa esiintyvä 226 Ra (atomin keskimääräinen elinikä on 2340 vuotta).

Kalsiumyhdisteet (kalkkikivi, kipsi) on tunnettu ja käytetty käytännössä muinaisista ajoista lähtien. Erilaisten silikaattikivien lisäksi Ca, Sr ja Ba esiintyvät pääasiassa niiden niukkaliukoisten hiili- ja sulfaattisuolojen muodossa, jotka ovat mineraaleja:

CaCO 3 - kalsiitti CaSO 4 - fi hydriitti

SrC0 3 - strontianiitti SrS0 4 - Celestine

BaCO 3 - kuihtuu BaSO 4 - raskas spar

CaMg (CO 3) 2 - dolomiitti MgCO 3 - magnesiitti

Kalsiumkarbonaatti kalkkikiven ja liidun muodossa muodostaa joskus kokonaisia ​​vuoristoja. Paljon harvinaisempi on CaCO 3 -marmorin kiteytynyt muoto. Kalsiumsulfaatille tyypillisin löytö on mineraalikipsin (CaSO 4 2H 2 0) muodossa, jonka kerrostumilla on usein valtava voima. Edellä mainittujen lisäksi tärkeä mineraali kalsium on fluoriitti -CaF 2, jota käytetään fluorivetyhapon saamiseksi yhtälön mukaisesti:

CaF2 +H2S04 (konsentr.) → CaS04 +HF

Strontiumille ja bariumille sulfaattimineraalit ovat yleisempiä kuin hiilihappomineraalit. Radiumin primaariesiintymät liittyvät uraanimalmeihin (lisäksi 1000 kg uraania kohden malmi sisältää vain 0,3 g radiumia).

Kuitti:

Vapaiden maa-alkalimetallien aluminoterminen tuotanto suoritetaan noin 1200 °C:n lämpötiloissa kaavion mukaisesti:

ZE0 + 2Al\u003d Al 2 O 3 + ZE

kuumentamalla niiden oksideja metallisen alumiinin kanssa korkeassa tyhjiössä. Tässä tapauksessa maa-alkalimetalli tislataan pois ja kerrostetaan laitoksen kylmimpiin osiin. Suuressa mittakaavassa (luokkaa tuhansia tonneja vuodessa) tuotetaan vain kalsiumia, johon käytetään myös sulan CaCl 2:n elektrolyysiä. Aluminotermiaprosessia vaikeuttaa se, että sen aikana tapahtuu osittainen fuusio Al 2 O 3:n kanssa. Esimerkiksi kalsiumin tapauksessa reaktio etenee yhtälön mukaisesti:

3CaO + Al 2 O 3 → Ca 3 (AlO 3) 2

Tuloksena oleva maa-alkalimetalli voi myös olla osittain sulautunut alumiiniin.

elektrolysaattori metallisen kalsiumin tuotantoa varten on uuni, jossa on sisäinen grafiittivuoraus, jota jäähdytetään alapuolelta juoksevalla vedellä. Uuniin ladataan vedetöntä CaCl 2:ta, ja rautakatodi ja grafiittianodit toimivat elektrodeina. Prosessi suoritetaan jännitteellä 20-30 V, virran voimakkuudella jopa 10 tuhatta ampeeria, alhaisella lämpötilalla (noin 800 ° C). Jälkimmäisen seikan vuoksi uunin grafiittivuoraus pysyy koko ajan peitettynä kiinteällä suolakerroksella. Koska kalsium kerrostuu hyvin vain riittävän suurella virrantiheydellä katodille (luokkaa 100 A / cm 3 ), nostetaan viimeksi mainittua asteittain ylöspäin elektrolyysin edetessä, niin että vain sen pää jää upotettuna sulatteeseen. Näin ollen katodi on itse asiassa metallista kalsiumia (joka on eristetty ilmasta jäätyneellä suolakuorella), joka puhdistetaan yleensä tislaamalla tyhjiössä tai argonatmosfäärissä.

Fyysiset ominaisuudet:

Kalsium ja sen analogit ovat muokattavia, hopeanvalkoisia metalleja. Näistä kalsium itsessään on melko kovaa, strontium ja erityisesti barium paljon pehmeämpiä. Joitakin maa-alkalimetallivakioita verrataan alla:

Tiheys, g/cm3
Sulamispiste, °С
Kiehumispiste, °С

Maa-alkalimetallien haihtuvat yhdisteet värjäävät liekin tunnusomaisilla väreillä: Ca - oranssinpunainen (tiili), Sr ja Ra - karmiininpunainen, Ba - kellertävän vihreä. Tätä käytetään kemiallisissa analyyseissä kyseisten alkuaineiden löytämiseksi.

Kemiallisia ominaisuuksia :

Ilmassa kalsium ja sen analogit peitetään kalvolla normaalien oksidien (EO) ohella, joka sisältää myös osittain peroksideja (E0 2) ja nitridejä (E 3 N 2). Jännitteiden sarjassa maa-alkalimetallit sijaitsevat magnesiumin vasemmalla puolella ja syrjäyttävät siksi helposti vetyä paitsi laimeista hapoista myös vedestä. Siirtyessään Ca:sta Ra:han vuorovaikutuksen energia kasvaa. Tarkasteltavat alkuaineet ovat yhdisteissään kaksiarvoisia. Maa-alkalimetallit yhdistyvät metalloidien kanssa erittäin voimakkaasti ja vapauttaen merkittävästi lämpöä.

Yleensä, kun maa-alkalimetallit ovat vuorovaikutuksessa hapen kanssa, oksidin muodostuminen on osoitettu:

2E + O 2 → 2EO

On tärkeää tietää useiden yhdisteiden triviaaliset nimet:

valkaisuaine, kloori (valkaisuaine) - CaCl 2 ∙ Ca (ClO) 2

sammutettu (fluff) - Ca (OH) 2

kalkki - Ca (OH) 2:n, hiekan ja veden seos

kalkkimaito - Ca(OH)2:n suspensio kalkkivedessä

sooda - kiinteän NaOH:n ja Ca (OH) 2:n tai CaO:n seos

poltettu kalkki (kiehuva) - CaO

Vuorovaikutus veden kanssa, esimerkiksi kalsiumin ja sen oksidin kanssa:

Ca + 2H 2O → Ca (OH) 2 + H2

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 +16 kcal ("sammutus")

Vuorovaikutuksessa happojen kanssa maa-alkalimetallien oksidit ja hydroksidit muodostavat helposti vastaavia suoloja, yleensä värittömiä.

Se on kiinnostavaa:

Jos kalkkia sammutettaessa vesi korvataan NaOH-liuoksella, saadaan ns. natronkalkki. Käytännössä, kun sitä valmistetaan, murskattua CaO:ta lisätään väkevään natriumhydroksidiliuokseen (painosuhteessa 2:1 NaOH:hen). Saatua massaa sekoituksen jälkeen se haihdutetaan kuiviin rautaastioissa, sytytetään hieman ja murskataan. Sodakalkki on tiivis seos Ca(OH)2 NaOH:n kanssa ja sitä käytetään laajasti laboratorioissa hiilidioksidin imemiseen.

Kalsium-alaryhmän alkuaineiden normaalien oksidien ohella tunnetaan E02-tyypin valkoisia peroksideja. Näistä käytännön merkitystä on bariumperoksidilla (Ba0 2), jota käytetään erityisesti vetyperoksidin tuotannon lähtöaineena:

BaO 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + H 2 O 2

Teknisesti Ba0 2 saadaan kuumentamalla BaO ilmavirrassa 500 °C:seen. Tässä tapauksessa happea lisätään reaktion mukaisesti

2ВаО + O 2 = 2BaO 2 + 34 kcal

Jatkokuumennus johtaa päinvastoin Ba02:n hajoamiseen bariumoksidiksi ja hapeksi. Siksi metallisen bariumin palamiseen liittyy vain sen oksidin muodostuminen.

Vuorovaikutus vedyn kanssa, jolloin muodostuu hydridejä:

EN 2 -hydridit eivät liukene (hajoamatta) mihinkään tavallisiin liuottimiin. Veden (jopa sen jälkien) kanssa ne reagoivat voimakkaasti järjestelmän mukaisesti:

EH 2 + 2H 2 O \u003d E (OH) 2 + 2H 2

Tämä reaktio voi toimia kätevänä menetelmänä vedyn tuottamiseksi, koska sen toteuttamiseen tarvitaan CaH2:n (josta 1 kg antaa noin 1 m 3 H2) lisäksi vain vettä. Siihen liittyy niin merkittävä lämmön vapautuminen, että pienellä vesimäärällä kostutettu CaH 2 syttyy itsestään ilmassa. EN 2 -hydridien vuorovaikutus laimeiden happojen kanssa etenee vieläkin voimakkaammin. Päinvastoin, ne reagoivat rauhallisemmin alkoholien kuin veden kanssa:

CaH2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2

CaH2 +2ROH→2RH+Ca(OH)2

3CaH2 + N2 → Ca3N2 + ЗH2

CaH 2 + O 2 → CaO + H 2 O

Kalsiumhydridiä käytetään tehokkaana nesteiden ja kaasujen kuivausaineena. Sitä on myös onnistuneesti sovellettu kvantifiointi orgaanisten nesteiden vesipitoisuus, kiteiset hydraatit jne.

Pystyn olemaan suoraan vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa:

Ca+Cl2 → CaCl2

vuorovaikutus typen kanssa. E 3 N 2 valkoiset tulenkestävät kappaleet. Hyvin hitaasti muodostunut jo normaaleissa olosuhteissa:

3E+N 2 →E 3 N 2

Vesi hajoaa kaavion mukaan:

E 3 N 2 + 6H 2 O → 3Ca (OH) 2 + 2NH 3

4E 3 N 2 → N 2 +3E 4 N 2) (Ba- ja Sr-subnitrideille)

E4N2 + 8H2O → 4E (OH)2 + 2NH3 + H2

Ba 3 N 2 + 2N 2 → 3 Ba N 2 (bariumpernitridi)

Vuorovaikutuksessa laimennettujen happojen kanssa nämä pernitridit ja kaksi ammoniakkimolekyyliä hajottavat myös vapaan typen molekyylin:

E4N2 + 8HCl → 4ESl2 + 2NH3 + H2

E 3 N 2 + ZSO \u003d 3EO + N 2 + ZS

Muuten reaktio etenee bariumin tapauksessa:

B a 3 N 2 + 2CO \u003d 2ВаО + Ba (CN) 2

Se on kiinnostavaa :

E + NH 3 (neste) → (E (NH 2) 2 + H 2 + ENH + H 2)

4E (NH 2) 2 → EN 2 + 2H 2

Se on mielenkiintoistaE (NH 3) 6 - ammoniaatteja muodostuu elementtien vuorovaikutuksessa kaasumaisen ammoniakin kanssa, ja ne voivat hajota kaavion mukaisesti:

E (NH 3) 6 → E (NH 2) 2 + 4NH 3 + H 2

Lisälämmitys:

E (NH 2) 2 → ENH + NH 3

3ENH → NH3 + E3N2

Mutta metallin vuorovaikutus ammoniakin kanssa korkeassa lämpötilassa etenee kaavion mukaisesti:

6E+2NH 3 →EH 2 +E 3N 2

Nitridit voivat lisätä halogenideja:

E 3 N 2 + EHal 2 → 2E 2 NHal

Maa-alkalimetallien oksideilla ja hydroksidilla on pääominaisuudet, lukuun ottamatta berylliumia:

CaO+2 HCl→SaSl 2 +H2O

Ca(OH)2 +2HCl→CaSl 2 + 2 H 2O

Be + 2NaOH + 2H 2O → Na 2 + H2

BeO+2HCl→BeFROMl 2 + H 2 O

BeO+2NaOH→Na2BeO2+H2O

· Kvalitatiiviset reaktiot ACH-kationeille. Useimmissa julkaisuissa on ilmoitettu vain kvalitatiiviset reaktiot Ca 2+:lle ja Ba 2+:lle. Tarkastellaan niitä heti ionimuodossa:

Ca 2+ +CO 3 2- → CaCO 3 ↓ (valkoinen sakka)

Ca 2+ +SO 4 2- → CaSO 4 ↓ (valkoinen hiutalemainen sakka)

CaCl 2 + (NH 4) 2 C 2 O 4 → 2NH 4 Cl + CaC 2 O 4 ↓

Ca 2+ + C 2 O 4 2- → CaC 2 O 4 ↓ (valkoinen sakka)

Ca 2+ - liekin värjäys tiilenväriseksi

Ba 2+ +CO 3 2- →BaCO 3 ↓ (valkoinen sakka)

Ba 2+ +SO 4 2- →BaSO 4 ↓ (valkoinen sakka)

Ba 2+ +CrO 4 2- →BaCrO 4 ↓ (keltainen sakka, samanlainen strontiumille)

Ba 2+ + Cr 2 O 7 2- + H 2 O → 2BaCrO 4 + 2H + (keltainen sakka, samanlainen strontiumille)

Ba 2+ - värittää liekin vihreäksi.

Sovellus:

Teolliset sovellukset löytyvät lähes yksinomaan tarkasteltavien alkuaineiden yhdisteistä, joiden tunnusomaiset ominaisuudet määräävät niiden käyttöalueet. Poikkeuksena ovat radiumsuolat, joiden käytännön merkitys liittyy niiden yhteiseen omaisuuteen - radioaktiivisuuteen. Käytännössä (pääasiassa metallurgiassa) löytyy lähes yksinomaan kalsiumia Kalsiumnitraattia käytetään laajalti typpipitoisena mineraalilannoitteena. Strontium- ja bariumnitraatteja käytetään pyrotekniikassa punaisella (Sr) tai vihreällä (Ba) liekillä palavien koostumusten valmistukseen.Yksittäisten CaCO 3:n luonnollisten lajikkeiden käyttö on erilaista. Kalkkikiveä käytetään suoraan rakennustöissä, ja se toimii myös raaka-aineena tärkeimpien rakennusmateriaalien - kalkin ja sementin - valmistuksessa. Liitua käytetään mineraalimaalina, kiillotusaineiden pohjana jne. Marmori on erinomainen materiaali kuvanveistossa, sähkökeskuksen valmistuksessa jne. Käytännöllinen käyttö löytää pääasiassa luonnollista CaF 2:ta, jota käytetään laajasti keramiikkateollisuudessa, ja se toimii lähtöaineena HF:n valmistuksessa.

Vedetöntä CaCl 2:ta käytetään sen hygroskooppisuuden vuoksi usein kuivausaineena. Kalsiumkloridiliuosten (oraaliset ja suonensisäiset) lääketieteelliset sovellukset ovat hyvin erilaisia. Bariumkloridia käytetään maatalouden tuholaistorjuntaan ja tärkeänä reagenssina (SO 4 2- ioneille) kemian laboratorioissa.

Se on kiinnostavaa:

Jos 1 wt. mukaan lukien kylläinen Ca(CH3COO)2-liuos, kaada nopeasti astiaan, joka sisältää 17 painoprosenttia. tuntia etyylialkoholia, sitten koko neste kovettuu välittömästi. Tällä tavalla saatu "kuiva alkoholi" palaa sytytyksen jälkeen hitaasti savuttomalla liekillä. Tällainen polttoaine on erityisen kätevä matkailijoille.

Veden kovuus.

Luonnonveden kalsium- ja magnesiumsuolojen pitoisuutta arvioidaan usein puhumalla sen yhdestä tai toisesta "kovuudesta". Samalla erotetaan karbonaatti ("väliaikainen") ja ei-karbonaatti ("pysyvä") kovuus. Ensimmäinen johtuu Ca(HC03)2:n, harvemmin Mg(HC03)2:n läsnäolosta. Sitä kutsutaan väliaikaiseksi, koska se voidaan poistaa yksinkertaisesti keittämällä vettä: tässä tapauksessa bikarbonaatit tuhoutuvat ja niiden hajoamistuotteet (Ca- ja Mg-karbonaatit) laskeutuvat astian seinille kattilakiven muodossa:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Mg (HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Veden jatkuva kovuus johtuu sen sisältämistä kalsium- ja magnesiumsuoloista, jotka eivät saostu keitettäessä. Sulfaatit ja kloridit ovat yleisimpiä. Näistä erityisen tärkeä on heikosti liukeneva CaS0 4, joka laskeutuu erittäin tiheän kattilan muodossa.

Kun höyrykattila toimii kovalla vedellä, sen lämmitetty pinta on kalkin peitossa. Koska jälkimmäinen ei johda hyvin lämpöä, kattilan itse toiminnasta tulee ensinnäkin epätaloudellista: jo 1 mm paksu hilsekerros lisää polttoaineen kulutusta noin 5 %. Toisaalta kattilan seinät, jotka on eristetty vedestä kalkkikerroksella, voivat lämmetä erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Tässä tapauksessa rauta hapettuu vähitellen ja seinät menettävät lujuutta, mikä voi johtaa kattilan räjähtämiseen. Koska höyryvoimalaitoksia on monissa teollisuusyrityksissä, veden kovuuskysymys on käytännössä erittäin tärkeä.

Koska veden puhdistaminen liuenneista suoloista tislaamalla on liian kallista, alueilla, joilla on kovaa vettä, käytetään kemiallisia menetelmiä sen "pehmentämiseen". Karbonaatin kovuus eliminoidaan yleensä lisäämällä veteen Ca (OH) 2:ta määrä, joka vastaa tarkasti analyysissä havaittua bikarbonaattipitoisuutta. Samaan aikaan reaktion mukaan

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

kaikki bikarbonaatti muuttuu normaaliksi karbonaatiksi ja saostuu. Ei-karbonaattikovuutta lievitetään useimmiten lisäämällä soodaa veteen, mikä aiheuttaa reaktion mukaisen sakan muodostumisen:

СaSO 4 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

Veden annetaan laskeutua ja vasta sen jälkeen sitä käytetään kattiloiden voimanlähteenä tai tuotannossa. Pienten kovan veden pehmentämiseksi (pesuloissa jne.) siihen lisätään yleensä vähän soodaa ja annetaan laskeutua. Tässä tapauksessa kalsium ja magnesium saostuvat täysin karbonaattien muodossa, eivätkä liuokseen jäävät natriumsuolat häiritse.

Edellä olevasta seuraa, että soodaa voidaan käyttää sekä karbonaattisen että ei-karbonaattisen kovuuden poistamiseen. Siitä huolimatta tekniikassa he silti yrittävät, jos mahdollista, käyttää Ca (OH) 2:ta, mikä johtuu tämän tuotteen paljon edullisemmasta soodaan verrattuna.

Sekä karbonaattinen että karbonaattiton veden kovuus arvioidaan yhden litran Ca- ja Mg-milligrammaekvivalentteina (mg-eq/l). Väliaikaisen ja pysyvän kovuuden summa määrittää veden kokonaiskovuuden. Jälkimmäiselle on tunnusomaista tällä perusteella seuraavat nimet: pehmeä (<4), средне жёсткая (4-8), жесткая (8-12), очень жесткая (>12 mg-ekv/l). Yksittäisten luonnonvesien kovuus vaihtelee hyvin laajalla alueella. Avovesien osalta se riippuu usein vuodenajasta ja jopa säästä. "Pehmein" luonnollinen vesi on ilmakehän vettä (sade, lumi), joka ei sisällä lähes lainkaan liuenneita suoloja. Mielenkiintoinen osoitus on, että sydänsairaudet ovat yleisempiä alueilla, joilla on pehmeää vettä.

Veden täydelliseksi pehmentämiseksi soodan sijasta käytetään usein Na 3 PO 4:ää, joka saostaa kalsiumia ja magnesiumia niukkaliukoisten fosfaattien muodossa:

2Na 3 PO 4 + 3Ca(HCO 3) 2 → Ca 3 (PO 4) 2 ↓+6NaHCO 3

2Na 3 PO 4 + 3 Mg(HCO 3) 2 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 6 NaHCO 3

Veden kovuuden laskemiseksi on olemassa erityinen kaava:

Missä 20,04 ja 12,16 ovat vastaavasti kalsiumin ja magnesiumin ekvivalenttimassat.

Toimittaja: Kharlamova Galina Nikolaevna

LÖYTTÖ LUONNOSTA

Maankuoressa on berylliumia - 0,00053%, magnesiumia - 1,95%, kalsiumia - 3,38%, strontiumia - 0,014%, bariumia - 0,026%, radiumia - keinotekoista alkuainetta.

Niitä esiintyy luonnossa vain yhdisteiden muodossa - silikaatteja, alumiinisilikaatteja, karbonaatteja, fosfaatteja, sulfaatteja jne.

VASTAANOTTAVA

1. Berylliumia saadaan pelkistämällä fluori:

BeF 2 + Mg t ˚ C → Be + MgF 2

2. Bariumia saadaan oksidipelkistyksellä:

3BaO + 2Al t ˚ C → 3Ba + Al 2 O 3

3. Loput metallit saadaan kloridisulatteiden elektrolyysillä:

Koska Koska tämän alaryhmän metallit ovat vahvoja pelkistäviä aineita, tuotanto on mahdollista vain sulaiden suolojen elektrolyysillä. Ca:n tapauksessa käytetään yleensä CaCl2:ta (lisättynä CaF2:ta sulamispisteen alentamiseksi)

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2

FYYSISET OMINAISUUDET

Maa-alkalimetallien t°pl (verrattuna alkalimetalleihin) on korkeampi. ja t ° kip, tiheydet ja kovuus.

SOVELLUS

Beryllium (amfotereeni)	Magnesium	Ca, Sr, Ba, Ra
1. Avaruuden lämpösuojarakenteiden valmistus. laivat (lämmönkestävyys, berylliumin lämpökapasiteetti) 2. Berylliumpronssit (keveys, kovuus, lämmönkestävyys, seosten korroosionesto, terästä suurempi vetolujuus, voidaan rullata 0,1 mm paksuiksi nauhoiksi) 3. Ydinreaktoreissa röntgenkuvaus suunnittelu, radioelektroniikka 4. Alloy Be , Ni, W - kellon jouset valmistetaan Sveitsissä, mutta Be on hauras, myrkyllinen ja erittäin kallis	1. Metallien saaminen - magnesiumtermia (titaani, uraani, zirkonium jne.) 2. Ultrakevyiden metalliseosten saamiseksi (lentokoneiden rakentaminen, autojen valmistus) 3. Orgaanisessa synteesissä 4. Valaisinten ja sytytysrakettien valmistukseen.	1. Laakereiden valmistuksessa tarvittavien lyijy-kadmium-seosten tuotanto. 2. Strontium on pelkistävä aine uraanin tuotannossa. Fosforit ovat strontiumsuoloja. 3. Käytetään siivoojana, sähkölaitteiden tyhjiön luomiseen tarkoitettuina aineina. Kalsium Harvinaisia ​​metalleja vastaanottava osa metalliseoksia. Barium Getter katodisädeputkissa. Radium-röntgendiagnostiikka, tutkimustyö.

KEMIALLISIA OMINAISUUKSIA

1. Erittäin reaktiiviset, voimakkaat pelkistimet. Metallien aktiivisuus ja niiden pelkistyskyky lisääntyvät sarjassa: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

2. Hapettumisaste on +2.

3. Reagoi huoneenlämpötilassa veden kanssa (paitsi Be) kehittäen vetyä.

4. Ne muodostavat suolan kaltaisia ​​hydridejä EH2 vedyn kanssa.

5. Oksideilla on yleinen kaava EO. Taipumus peroksidien muodostumiseen on vähemmän selvä kuin alkalimetallien.

Reaktio veden kanssa.

Normaaleissa olosuhteissa Be:n ja Mg:n pinta on peitetty inertillä oksidikalvolla, joten ne kestävät vettä, mutta kuuma vesi magnesium muodostaa emäksen Mg (OH) 2.

Sitä vastoin Ca, Sr ja Ba liukenevat veteen muodostaen hydroksideja, jotka ovat vahvoja emäksiä:

Be + H 2 O → BeO + H 2

Ca + 2H 2O → Ca (OH) 2 + H2

reaktio hapen kanssa.

Kaikki metallit muodostavat oksideja RO, barium muodostaa peroksidia - BaO 2:

2Mg + O2 → 2MgO

Ba + O 2 → BaO 2

3. Binääriyhdisteitä muodostuu muiden ei-metallien kanssa:

Be + Cl 2 → BeCl 2 (halogenidit)

Ba + S → BaS (sulfidit)

3Mg + N2 → Mg3N2 (nitridit)

Ca + H2 → CaH2 (hydridit)

Ca + 2C → CaC 2 (karbidit)

3Ba + 2P → Ba 3P 2 (fosfidit)

Beryllium ja magnesium reagoivat suhteellisen hitaasti ei-metallien kanssa.

4. Kaikki metallit liukenevat happoihin:

Ca + 2HCl → CaCl 2 + H2

Mg + H2SO4 (hajoaa) → MgS04 + H2

Beryllium liukenee myös alkalien vesiliuoksiin:

Be + 2NaOH + 2H 2O → Na 2 + H2

5. Laadullinen reaktio maa-alkalimetallikationeihin - liekin värjäys seuraavilla väreillä:

Ca 2+ - tummanoranssi

Sr 2+ - tummanpunainen

Ba 2+ - vaaleanvihreä

Ba 2+ -kationi avautuu yleensä vaihtoreaktiolla rikkihapon tai sen suolojen kanssa:

BaCl2 + H2SO4 → BaSO 4↓ + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 ↓

Bariumsulfaatti on valkoinen sakka, joka ei liukene mineraalihappoihin.

Maa-alkalimetallioksidit

Kuitti

1) Metallien hapetus (paitsi Ba, joka muodostaa peroksidin)

2) Nitraattien tai karbonaattien lämpöhajoaminen

CaCO 3 t ˚ C → CaO + CO 2

2Mg(NO 3) 2 t˚C → 2MgO + 4NO 2 + O 2

Kemiallisia ominaisuuksia

Tyypillisiä emäksisiä oksideja. Reagoi veden (paitsi BeO ja MgO), happooksidien ja happojen kanssa

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

3CaO + P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2

BeO + 2HNO 3 → Be(NO 3) 2 + H 2 O

BeO - amfoteerinen oksidi, liukenee emäksiin:

BeO + 2NaOH + H2O → Na 2

Maa-alkalimetallihydroksidit R(OH) 2

Kuitti

Maa-alkalimetallien tai niiden oksidien reaktiot veden kanssa:

Ba + 2H 2O → Ba (OH) 2 + H2

CaO (poltettu kalkki) + H 2 O → Ca (OH) 2 (sammutettu kalkki)

Kemiallisia ominaisuuksia

Hydroksidit R (OH) 2 - valkoiset kiteiset aineet, jotka liukenevat veteen huonommin kuin alkalimetallihydroksidit ( hydroksidien liukoisuus pienenee sarjanumeron pienentyessä; Ole (OH) 2 - liukenematon veteen, liukenee emäksiin). R(OH)2:n emäksisyys kasvaa atomiluvun kasvaessa:

Ole (OH) 2 - amfoteerinen hydroksidi

Mg(OH)2 - heikko emäs

Ca(OH)2 - alkali

muut hydroksidit ovat vahvoja emäksiä (emäksiä).

1) Reaktiot happooksidien kanssa:

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O! Laadullinen vaste hiilidioksidille

Ba(OH) 2 + SO 2 → BaSO 3 ↓ + H 2 O

2) Reaktiot happojen kanssa:

Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O

3) Vaihtoreaktiot suolojen kanssa:

Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 → BaSO 4 ↓+ 2KOH

4) Berylliumhydroksidin reaktio alkalien kanssa:

Be(OH)2 + 2NaOH → Na 2

Veden kovuus

Luonnonvettä, joka sisältää Ca 2+- ja Mg 2+ -ioneja, kutsutaan kovaksi. Kova vesi muodostaa keitettäessä kalkin, elintarvikkeita ei keitetä siinä; pesuaineet eivät tuota vaahtoa.

Karbonaatti (väliaikainen) kovuus vedessä olevien kalsium- ja magnesiumbikarbonaattien vuoksi, karbonaattiton (pysyvä) kovuus - kloridit ja sulfaatit.

Veden yleinen kovuus pidetään karbonaatin ja ei-karbonaatin summana.

Jäykkyyden poistaminen vesi suoritetaan saostamalla Ca 2+- ja Mg 2+ -ioneja liuoksesta

Maa-alkalimetallit sisältävät D.I:n jaksollisen järjestelmän ryhmän IIA metallit. Mendelejev - kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) ja radium (Ra). Niiden lisäksi ryhmän II pääalaryhmään kuuluvat beryllium (Be) ja magnesium (Mg). Maa-alkalimetallien ulkoenergiatasolla on kaksi valenssielektronia. Elektroninen konfigurointi maa-alkalimetallien ulkoinen energiataso - ns 2. Niiden yhdisteissä on yksi hapetusaste, joka on yhtä suuri kuin +2. OVR:ssä ne ovat pelkistäviä aineita, ts. lahjoittaa elektronin.

Kun maa-alkalimetallien ryhmään kuuluvien alkuaineiden atomien ytimen varaus kasvaa, atomien ionisaatioenergia laskee ja atomien ja ionien säteet kasvavat, kemiallisten alkuaineiden metalliset merkit lisääntyvät.

Maa-alkalimetallien fysikaaliset ominaisuudet

Vapaassa tilassa Be on teräksenharmaa metalli, jossa on tiheä kuusikulmainen kidehila, melko kova ja hauras. Ilmassa Be on peitetty oksidikalvolla, joka antaa sille mattasävyn ja vähentää sen kemiallista aktiivisuutta.

Magnesium muodossa yksinkertainen aine on valkoinen metalli, joka, kuten Be, saa mattasävyn joutuessaan alttiiksi ilmalle oksidikalvon muodostumisen vuoksi. Mg on pehmeämpää ja sitkeämpää kuin beryllium. Mg:n kidehila on kuusikulmainen.

Vapaa Ca, Ba ja Sr ovat hopeanvalkoisia metalleja. Altistuessaan ilmalle ne peittyvät välittömästi kellertävällä kalvolla, joka syntyy niiden vuorovaikutuksesta ilman aineosien kanssa. Kalsium on melko kova metalli, Ba ja Sr ovat pehmeämpiä.

Ca:lla ja Sr:llä on kuutioinen kasvokeskeinen kidehila, bariumilla on kuutiomainen runkokeskitetty kidehila.

Kaikille maa-alkalimetalleille on ominaista läsnäolo metalli tyyppi kemiallinen sidos, mikä aiheuttaa niiden korkean lämmön- ja sähkönjohtavuuden. Maa-alkalimetallien kiehumis- ja sulamispisteet ovat korkeammat kuin alkalimetallien.

Maa-alkalimetallien saaminen

Getting Be suoritetaan sen fluoridin pelkistysreaktiolla. Reaktio etenee kuumennettaessa:

BeF 2 + Mg = Be + MgF 2

Magnesiumia, kalsiumia ja strontiumia saadaan elektrolyysillä sulaista suoloista, useimmiten klorideista:

CaCl 2 \u003d Ca + Cl 2

Lisäksi kun Mg saadaan dikloridisulan elektrolyysillä, reaktioseokseen lisätään NaCl:a sulamislämpötilan alentamiseksi.

Mg:n saamiseksi teollisuudessa käytetään metalli- ja hiilitermisiä menetelmiä:

2(CaO×MgO) (dolomiitti) + Si = Ca 2 SiO 4 + Mg

Pääasiallinen tapa saada Ba on oksidin pelkistys:

3BaO + 2Al = 3Ba + Al 2O 3

Maa-alkalimetallien kemialliset ominaisuudet

Koska vuonna n.a. Be:n ja Mg:n pinta on peitetty oksidikalvolla - nämä metallit ovat inerttejä veden suhteen. Ca, Sr ja Ba liukenevat veteen muodostaen hydroksideja, joilla on vahvat emäksiset ominaisuudet:

Ba + H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2

Maa-alkalimetallit pystyvät reagoimaan hapen kanssa, ja ne kaikki, paitsi barium, muodostavat oksideja tämän vuorovaikutuksen seurauksena, bariumperoksidi:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

Ba + O 2 \u003d BaO 2

Maa-alkalimetallien oksideilla, lukuun ottamatta berylliumia, on perusominaisuuksia, Be - amfoteerisia ominaisuuksia.

Kuumennettaessa maa-alkalimetallit voivat olla vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa (halogeenit, rikki, typpi jne.):

Mg + Br 2 \u003d 2MgBr

3Sr + N 2 \u003d Sr 3 N 2

2Mg + 2C \u003d Mg 2C 2

2Ba + 2P = Ba 3P 2

Ba + H 2 = BaH 2

Maa-alkalimetallit reagoivat happojen kanssa - liukenevat niihin:

Ca + 2HCl \u003d CaCl 2 + H2

Mg + H2SO4 \u003d MgSO 4 + H2

Beryllium reagoi alkalien vesiliuosten kanssa - se liukenee niihin:

Be + 2NaOH + 2H 2O \u003d Na2 + H2

Laadulliset reaktiot

Laadullinen reaktio maa-alkalimetalleille on liekin värjäytyminen niiden kationien vaikutuksesta: Ca 2+ värjää liekin tummanoranssiksi, Sr 2+ tummanpunaiseksi, Ba 2+ vaaleanvihreäksi.

Kvalitatiivisena reaktiona bariumkationille Ba 2+ ovat SO 4 2- anionit, mikä johtaa valkoisen bariumsulfaatin (BaSO 4) saostuman muodostumiseen, joka ei liukene epäorgaanisiin happoihin.

Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele	Suorita sarja muunnoksia: Ca → CaO → Ca (OH) 2 → Ca (NO 3) 2
Ratkaisu	2Ca + O2 → 2CaO CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Ca(OH)2 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + 2H2O