VỊ TRÍ, CẤU TẠO, TÍNH CHẤT, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng giới thiệu phần VỊ TRÍ, CẤU TẠO, TÍNH CHẤT, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA KIM LOẠI KIỀM THỔ nhằm hổ trợ cho các bạn có thêm tư liệu học tập. Chúc các bạn học tốt môn học này.

Ngày đăng: 09-11-2017

34,174 lượt xem

I. VỊ TRÍ CẤU TẠO

 

1. Vị trí trong bảng tuần hoàn


- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn.


- Thành phần: Beri (Be); Magie (Mg); Canxi (Ca); Stronti ( Sr); Bari (Ba); Rađi (Ra) (Rađi là nguyên tố phóng xạ không bền).
 

2. Cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm thổ

Nguyên tố

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

Cấu hình electron

[He]2s2

[Ne]3s2

[Ar]4s2

[Kr]5s2

[Xe]6s2

Bán kính nguyên tử (nm)

0,089

0,136

0,174

0,191

0,220

Năng lượng ion hóa I2 (kJ/mol)

1800

1450

1150

1060

970

Độ âm điện

1,57

1,31

1,00

0,95

0,89

Thế điện cực chuẩn EM2+/M(V)

-1,85

-2,37

-2,87

-2,89

-2,90

Mạng tinh thể

Lục phương

Lập phương tâm diện

Lập phương tâm khối

* Lưu ‎ý:

 - Be tạo nên chủ yếu những hợp chất trong đó liên kết giữa Be với các nguyên tố khác là liên kết cộng hóa trị.

 - Ca, Sr, Ba và Ra chỉ tạo nên hợp chất ion.

 

II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

 

 - Màu sắc : kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc hoặc xám nhạt.

 

 - Một số tính chất vật lý quan trọng của kim loại kiềm thổ:

 

Nguyên tố

Be

Mg

Ca

Sr

Ba

Nhiệt độ nóng chảy (C)

1280

650

838

768

714

Nhiệt độ sôi (C)

2770

1110

1440

1380

1640

Khối lượng riêng (g/cm3)

1,85

1,74

1,55

2,6

3,5

Độ cứng (lấy kim cương = 10)

 

2,0

1,5

1,8

 

 

* Nhận xét: 

 - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (trừ Be) và biến đổi không theo một chiều. Vì các nguyên tố có cấu trúc tinh thể khác nhau

  + Be, Mg, Caβ có mạng lưới lục phương.

  + Caα và Sr có mạng lưới lập phương tâm diện;

  + Ba lập phương tâm khối.

- Độ cứng: kim loại kiềm thổ mềm nhưng cứng hơn kim loại kiềm,  (Độ cứng biến đổi không dần đều vì cấu trúc mạng tinh thể khác nhau: Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì).

- Khối lượng riêng: tương đối nhỏ, nhẹ và tăng dần từ Be  Ba.

 

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

 

* Nhận xét: 

 - Các kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh nhưng kém hơn so với kim loại kiềm.

 - Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng từ Be → Ba.

M   → M2+2e

 

1. Tác dụng với phi kim

 

a. Tác dụng với oxi:

 - Khi đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy tạo oxit, phản ứng phát ra nhiều nhiệt.

Ví dụ:  2Mg + O2  2MgO 

 * Lưu ý:

 - Bảo quản kim loại kiềm thổ trong bình rất kín hoặc dầu hỏa khan vì trong không khí ẩm Ca, Sr, Ba tạo nên lớp cacbonat (phản ứng với không khí như oxi).

 

b. Tác dụng với các phi kim khác

 

 - Khi đun nóng, tất cả các kim loại kiềm thổ tương tác mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic.

Ví dụ:  Ca + Cl2  → CaCl2

            Mg + Si → Mg2Si

 

2. Tác dụng với axit

a. Tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 (l): 

  - Kim loại kiềm thổ khử ion H+ thành H2

                        Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

 

b. Tác dụng với dung dịch HNO3 

 - Kim loại kiềm thổ khử N+5 thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn.

M + HNO3 → M(NO3)n + {NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3} + H2O

  Ví dụ: 4Ca + 10HNO­3 (l) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

c. Tác dụng với dung dịch H2SO4 đđ:

 - Kim loại kiềm thổ khử S +6 thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn.

M + H2SO4 đặc,  nóng →  M2(SO4)n + {SO2, S, H2S} + H2O

Ví dụ:  4Mg + 5H2SO4 (đặc) →   4MgSO4 + H2S + 4H2O

 

3. Tác dụng với nước

 - Be không tan trong nước dù ở nhiệt độ cao vì có lớp oxit bền bảo vệ. Nhưng Be có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng chảy tạo berilat:

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

   Be + 2NaOH(nóng chảy) → Na2BeO2 + H2

 - Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành dung dịch bazơ yếu 

   Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + 2H2

* Lưu ý: Mg tác dụng mãnh liệt với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo thành MgO

   Mg + H2O → MgO + H2

 

- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ:

    Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 ↑

 

IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG  

 

1. Điều chế kim loại kiềm thổ

- Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ion M2+ trong các hợp chất.

 - Phương pháp cơ bản là điện phân muối nóng chảy của chúng.

 Ví dụ: CaCl2 → Ca + Cl2

            MgCl2 → Mg + Cl2

 - Một số phương pháp khác:

  + Dùng than cốc khử MgO; CaO từ đolomit bằng febositic (hợp chất Si và Fe ) ở nhiệt độ cao và trong chân không.

   MgO + C → Mg + CO

   CaO + 2MgO + Si → 2Mg + CaO.SiO2

  +  Dùng nhôm hay magie khử muối của Ca, Sr, Ba trong chân không ở 1100C→1200C.

   2Al + 4CaO → CaO.Al2O3 + 3Ca

   2Al + 4SrO → SrO. Al2O3 + 3Sr

   2Al + 4BaO → BaO. Al2O3 + 3Ba

 

2. Ứng dụng

- Kim loại Be: làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, bền, chắc, không bị ăn mòn.

- Kim loại Ca: dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép, làm khô 1 số hợp chất hữu cơ.

- Kim loại Mg có nhiều ứng dụng hơn cả: tạo hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô… Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm dùng trong pháo sáng, máy ảnh.



Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng

 

LIÊN HỆ NGAY VỚI CHÚNG TÔI ĐỂ BIẾT THÊM THÔNG TIN CHI TIẾT


ĐÀO TẠO NTIC 

Địa chỉĐường nguyễn lương bằng, P.Hoà Khánh Bắc, Q.Liêu Chiểu, Tp.Đà Nẵng
Hotline: 0905540067 - 0778494857 

Email: daotaontic@gmail.com

Bình luận (0)

Gửi bình luận của bạn

Captcha