Kemijska svojstva zemnoalkalijskih metala. Popis zemnoalkalnih metala

Druga skupina periodičkog sustava DI Mendelejeva sadrži skupinu elemenata koji su po svojim svojstvima vrlo slični alkalijskih metala međutim, oni su inferiorni u aktivnosti. Sadrži berilij i magnezij, kao i kalcij, stroncij, barij i radij. Poznati su pod općim nazivom - zemno alkalijski elementi. U članku ćemo se upoznati s njihovom raspodjelom u prirodi i primjeni u industriji, a također ćemo proučiti glavna kemijska svojstva zemno-alkalnih metala.

Opće karakteristike

Svi atomi iznad navedenih elemenata sadrže dva elektrona u vanjskom energetskom sloju. Međudjelujući s drugim tvarima, oni se uvijek odreknu svojih negativnih čestica, prelazeći u stanje kationa s nabojem 2+. U redoks reakcijama, elementi se ponašaju kao jaka redukcijska sredstva. Kako se nuklearni naboj povećava, kemijska svojstva zemnoalkalnih metala i njihova aktivnost se povećavaju. Oni brzo oksidiraju u zraku, stvarajući oksidni film na svojoj površini. Opća formula za sve okside je RO. Odgovaraju hidroksidima formule R (OH) ₂ . Njihova osnovna svojstva i topljivost u vodi također se povećavaju s povećanjem serijskog broja elementa.

Posebna svojstva berilija i magnezija

U nekim svojstvima prva dva predstavnika glavne podskupine druge skupine donekle se razlikuju od drugih zemno-alkalnih elemenata. To se osobito očituje tijekom njihove interakcije s vodom. Na primjer, kemijska svojstva berilija su takva da uopće ne reagiraju s H2O. Magnezij reagira s vodom samo kada se zagrijava. Ali svi zemnoalkalni elementi lako reagiraju s njom pri običnoj temperaturi. Koje se tvari stvaraju u isto vrijeme?

Baze alkalnog metala

Kalcij, barij i drugi članovi skupine brzo zamjenjuju vodik iz vode, što rezultira njihovim hidroksidima. Interakcija zemnoalkalnih metala s vodom teče brzo, uz oslobađanje topline. Otopine baza kalcija, barija, stroncija, umirujuće na dodir, kada dođu u dodir s kožom i sluznicom očiju, uzrokuju teške opekline. Prva pomoć u takvim slučajevima će biti tretiranje površine rane slabom otopinom octene kiseline. Neutralizira alkalije i smanjuje rizik od nekroze oštećenih tkiva.

Kemijska svojstva zemnoalkalijskih metala

Interakcija s kisikom, vodom i nemetalima glavni je popis svojstava metala uključenih u drugu skupinu periodičkog sustava kemijskih elemenata. Na primjer, kalcij čak i pod normalnim uvjetima reagira s halogenima: fluor, klor, brom i jod. Kada se zagrije, kombinira se sa sumporom, ugljikom i dušikom. Tvrda oksidacija - paljenje, završava formacijom kalcijev oksid: 2Ca + O2 = 2 CaO. Interakcija metala s vodikom dovodi do pojave hidrida. To su bijele vatrostalne tvari s ionskim kristalnim rešetkama. Važna kemijska svojstva zemnoalkalnih metala uključuju njihovu interakciju s vodom. Kao što je ranije spomenuto, produkt ove reakcije supstitucije je metalni hidroksid. Napominjemo također da u glavnoj podskupini druge skupine kalcij zauzima najznačajnije mjesto. Stoga se detaljnije osvrćemo na njegove karakteristike.

Kalcij i njegovi spojevi

Sadržaj elementa u kori je do 3,5%, što ukazuje na njegovu široku raspodjelu u sastavu minerala kao što su vapnenac, kreda, mramor i kalcit. Sastav prirodnog kalcija uključuje šest vrsta izotopa. Nalazi se iu prirodnim izvorima vode. Spojevi alkalijskih metala detaljno su proučavani tijekom anorganske kemije. Na primjer, u razredu 9, učenici će naučiti da je kalcij lagan ali snažan srebrno-bijeli metal. Točke taljenja i vrenja su veće od vrijednosti alkalnih elemenata. Glavna metoda dobivanja - elektroliza smjese rastaljenih soli klorida i kalcijevog fluorida. Glavna kemijska svojstva su njezine reakcije s kisikom, vodom i nemetalima. Od spojeva alkalnih metala najvažniji su za industriju oksidi i kalcij. Prvi spoj se dobiva iz krede ili vapnenca spaljivanjem.

Nadalje, kalcijev hidroksid nastaje iz kalcijevog oksida i vode. Njegova mješavina s pijeskom i vodom naziva se građevinski mort. I dalje se koristi kao žbuka i za spajanje cigli prilikom polaganja zidova. Otopina kalcijevog hidroksida, nazvana vapnena voda, koristi se kao reagens za otkrivanje ugljičnog dioksida. Kada se propušta ugljični dioksid kroz bistru vodenu otopinu Ca (OH) ₂ , zamjećuje se njegova zamućenost zbog stvaranja netopljivog taloga. kalcijev karbonat.

Magnezij i njegove karakteristike

Kemija zemnoalkalnih metala proučava svojstva magnezija, usredotočujući se na neke od njegovih značajki. To je vrlo lagan, srebrno bijeli metal. Magnezij rastopljen u atmosferi visoke vlažnosti aktivno apsorbira molekule vodika iz vodene pare. Hlađenjem, metal ih gotovo potpuno oslobađa u zrak. Vrlo sporo reagira s vodom zbog stvaranja slabo topljivog spoja, magnezijevog hidroksida. Alkalije uopće ne djeluju na magnezij. Metal ne reagira s nekim kiselinama: koncentriranim sulfatom i fluorovodikom, zbog pasivizacije i stvaranja zaštitnog filma na površini. Većina mineralnih kiselina otapa metal, što je praćeno brzim otpuštanjem vodika. Magnezij je jak redukcijski agens, zamjenjuje mnoge metale iz njihovih oksida ili soli:

BeO + Mg = MgO + Be.

Metal se zajedno s berilijem, manganom, aluminijem koristi kao sredstvo za legiranje čelika. Osobito vrijedna svojstva su legure koje sadrže magnezij - elektroni. Koriste se u zrakoplovnoj i automobilskoj proizvodnji, kao iu detaljima optičke tehnologije.

Uloga elemenata u vitalnoj aktivnosti organizama

Navedimo primjere zemnoalkalnih metala čiji su spojevi uobičajeni u divljim životinjama. Magnezij je središnji atom molekula klorofila u biljkama. Sudjeluje u procesu fotosinteze i dio je aktivnih centara zelenog pigmenta. Atomi magnezija fiksiraju svjetlosnu energiju, pretvarajući je u energiju kemijskih veza organskih spojeva: glukozu, aminokiseline, glicerin i masne kiseline. Važnu ulogu igra element kao neophodna komponenta enzima koji reguliraju metabolizam u ljudskom tijelu. Kalcij je makronutrijent koji osigurava učinkovit prolaz električnih impulsa kroz živčano tkivo. Prisutnost fosfatnih soli u sastavu kostiju i zubne cakline daje im tvrdoću i čvrstoću.

Berilij i njegova svojstva

Alkalijski metali također uključuju berilij, barij i stroncij. Razmotrite berilij. Element nije široko rasprostranjen u prirodi, uglavnom se nalazi u sastavu minerala, primjerice berila. Njegove sorte koje sadrže višebojne nečistoće tvore dragulje: smaragde i akvamarine. Značajka fizičkih svojstava je krhkost i visoka tvrdoća. Karakteristična značajka atoma elementa je prisutnost na drugoj vanjskoj razini energije ne osam, kao u svim drugim zemnoalkalnim metalima, već samo dva elektrona.

Stoga je polumjer atoma i iona nesrazmjerno mali, energija ionizacije je velika. To uzrokuje veliku snagu. kristalna rešetka metala. Kemijska svojstva berilija također ga razlikuju od drugih elemenata druge skupine. On reagira ne samo s kiselinama, već is alkalnim otopinama, istiskujući vodik i tvoreći hidroksoksililate:

Be + 2NaOH + 2H20 = Na2 [Be (OH) ₄ ] + H2.

Metal ima brojne jedinstvene karakteristike. Zbog mogućnosti preskakanja rendgenskih zraka, koristi se za izradu prozora rendgenskih cijevi. U nuklearnoj industriji taj se element smatra najboljim moderatorom i reflektorom neutrona. U metalurgiji se koristi kao vrijedan legirajući dodatak koji povećava antikorozivna svojstva legura.

Stroncij i barij

Elementi su uobičajeni u prirodi i, kao i magnezij zemnoalkalijskog metala, dio su minerala. Nazovimo ih: to je barit, celestin, stroncij. Barij ima izgled plastičnog metala srebrno-bijele boje. Poput kalcija, on je predstavljen s nekoliko izotopa. U zraku aktivno djeluje sa svojim sastojcima - kisikom i dušikom - u obliku barijevog oksida i nitrida. Iz tog razloga, metal se skladišti pod slojem parafina ili mineralnog ulja, izbjegavajući njegov kontakt s zrakom. Oba metala tvore perokside kada se zagrijavaju na 500 ° C.

Od toga, barijev peroksid, koji se koristi kao izbjeljivač tkiva, ima praktičnu primjenu. Kemijska svojstva zemnoalkalnih metala, barija i stroncija, slična su svojstvima kalcija. Međutim, njihova interakcija s vodom je mnogo aktivnija, a dobivene baze su jače od kalcijevog hidroksida. Barij se koristi kao dodatak rashladnim sredstvima za tekuće metale, smanjujući koroziju u optici u proizvodnji vakuumskih elektroničkih uređaja. Stroncij je tražen u proizvodnji fotonaponskih ćelija i fosfora.

Kvalitativne reakcije upotrebom iona zemnoalkalnih metala

Spojevi barija i stroncija su primjeri zemnoalkalijskih metala koji se široko koriste u pirotehničkim svojstvima zbog njihove svijetle boje plamena ionima. Dakle, stroncij sulfat ili karbonat daje karminsko crveni sjaj plamena, a odgovarajući barijevi spojevi daju žuto-zeleni sjaj. Za otkrivanje kalcijevih iona u laboratoriju na plamenik se sipa nekoliko peleta kalcijevog klorida, plamen je obojen u crveno-ciglenu boju.

Otopina barijevog klorida koristi se u analitičkoj kemiji za otkrivanje kiselog ostatka sulfatne kiseline u otopini. Ako nastane bijeli precipitat barijevog sulfata kada se otopine isuše, to znači da su u njemu postojale SO ₄ ^2- čestice.

U članku smo proučavali svojstva zemnoalkalnih metala i dali primjere njihove primjene u različitim industrijama.