Хімічні властивості лужноземельних металів. Застосування лужноземельних металів. Фізичні властивості лужноземельних металів
Розглянемо хімічні властивості лужноземельних металів. Визначимо особливості їх будови, отримання, знаходження в природі, застосування.
Відео: Лужноземельні метали
Положення в ПС
Для початку визначимо розташування цих елементів у періодичній системі Менделєєва. Вони розташовуються в другій групі головній підгрупі. До них відносять кальцій, стронцій, радій, барій, магній, берилій. Всі вони на зовнішньому енергетичному рівні містять по два валентних електрона. У загальному вигляді берилій, магній і лужноземельні метали на зовнішньому рівні мають ns2 електронів. У хімічних сполуках вони виявляють ступінь окислення +2. Під час взаємодії з іншими речовинами вони проявляють відновні властивості, віддаючи електрони з зовнішнього енергетичного рівня.
зміна властивостей
У міру зростання ядра атома берилій, магній і лужноземельні метали підсилюють свої металеві властивості, так як спостерігається зростання радіуса їх атомів. Розглянемо фізичні властивості лужноземельних металів. Берилій в звичайному стані є металом сірого кольору зі сталевим блиском. Він має щільну гексагональну кристалічну решітку. При контакті з киснем повітря, берилій відразу ж утворює оксидну плівку, в результаті чого знижується його хімічна активність, утворюється матовий наліт.
Фізичні властивості
Магній в якості простого речовини є білим металом, що створює на повітрі оксидне покриття. Він має гексагональну кристалічну решітку.
Фізичні властивості лужноземельних металів кальцію, барію, стронцію схожі. Вони являють собою метали з характерним сріблястим блиском, що покриваються під впливом кисню повітря жовтуватою плівкою. У кальцію і стронцію кубічна гранецентрированная решітка, барій має об`ємно-центровану структуру.
Хімія лужноземельних металів грунтується на тому, що у них металевий характер зв`язку. Саме тому вони відрізняються високою електричною і тепло провідність. Температури їх плавлення і кипіння більше, ніж у лужних металів.
способи отримання
Виробництво берилію в промислових обсягах здійснюється шляхом відновлення металу з фториду. Умовою протікання даної хімічної реакції є попереднє нагрівання.
З огляду на, що лужноземельні метали в природі знаходяться у вигляді сполук, для отримання магнію, стронцію, кальцію проводять електроліз розплавів їх солей.
Відео: № 286. Неорганічна хімія. Тема 34. Лужні метали. Частина 2. Властивості лугів лужних металів
Хімічні властивості
Хімічні властивості лужноземельних металів пов`язані з необхідністю попереднього усунення з їх поверхні шару оксидної плівки. Саме вона визначає інертність даних металів до води. Кальцій, барій, стронцій при розчиненні у воді утворюють гідроксиди, які мають яскраво виражені основні властивості.
Хімічні властивості лужноземельних металів припускають їх взаємодія з киснем. Для барію продуктом взаємодії є пероксид, для всіх інших після реакції утворюються оксиди. У всіх представників даного класу оксиди проявляють основні властивості, тільки для оксиду берилію характерні амфотерні властивості.
Хімічні властивості лужноземельних металів проявляються і в реакції з сіркою, галогенами, азотом. При реакціях з кислотами, спостерігається розчинення даних елементів. З огляду на, що берилій відноситься до амфотерним елементам, він здатний вступати в хімічну взаємодію з розчинами лугів.
якісні реакції
Основні формули лужноземельних металів, що розглядаються в курсі неорганічної хімії, пов`язані з солями. Для виявлення представників даного класу в суміші з іншими елементами, можна використовувати якісне визначення. При внесенні солей лужноземельних металів в полум`я спиртівки, спостерігається забарвлення полум`я катіонами. Катіон стронцію дає темний червоний відтінок, катіон кальцію - помаранчевий колір, а катіон барію зелений тон.
Для виявлення катіона барію в якісному аналізі використовують сульфат аніони. В результаті цієї реакції утворюється сульфат барію білого кольору, який не розчиняється в неорганічних кислотах.
Радій є радіоактивним елементом, який в природі міститься в незначних кількостях. При взаємодії магнію з киснем, спостерігається сліпучий спалах. Даний процес деякий час застосовували під час фотографування в темних приміщеннях. Зараз на зміну магнієвим спалахів прийшли електричні системи. До родини лужноземельних металів відноситься берилій, який реагує з багатьма хімічними речовинами. Кальцій і магній аналогічно алюмінію, можуть відновлювати такі рідкісні метали, як титан, вольфрам, молібден, ніобій. Дані способи отримання металів називають кальціетерміей і магніетерміей.
особливості застосування
Яке застосування лужноземельних металів? Кальцій і магній використовують для виготовлення легких сплавів і рідкісних металів.
Наприклад, магній міститься в складі дюралюмінію, а кальцій - це компонент свинцевих сплавів, використовуваних для отримання оболонок кабелів і створення підшипників. Широко застосування лужноземельних металів в техніці у вигляді оксидів. Негашене вапно (оксид кальцію) і палена магнію (оксид магнію) потрібні для будівельної сфери.
При взаємодії з водою оксиду кальцію відбувається виділення істотного кількості теплоти. Гашене вапно (гідроксид кальцію) застосовується для будівництва. Біла суспензія даної речовини (вапняне молоко) застосовують у цукровій промисловості для процесу очищення бурякового соку.
Солі металів другої групи
Солі магнію, берилію, лужноземельних металів можна отримати шляхом взаємодії з кислотами їх оксидів. Хлориди, фториди, іодіди даних елементів є білими кристалічними речовинами, в основному добре розчинними у воді. Серед сульфатів розчинність мають тільки сполуки магнію і берилію. Спостерігається її зниження від солей берилію до сульфатів барію. Карбонати практично не розчиняються у воді або мають мінімальну розчинність.
Сульфіди лужноземельних елементів в незначних кількостях містяться в важкі метали. Якщо направити на них освітлення, можна отримати різні кольори. Сульфіди включаються до складу складів, що світяться, іменованих фосфорами. Застосовують подібні фарби для створення світних циферблатів, дорожніх знаків.
Поширені з`єднання лужноземельних металів
Карбонат кальцію є найпоширенішим на земній поверхні елементом. Він є складовою частиною таких з`єднань, як вапняк, мармур, крейда. Серед них основне застосування має вапняк. Цей мінерал незамінний в будівництві, вважається відмінним будівельним каменем. Крім того, з даного неорганічної сполуки отримують негашене і гашене вапна, скло, цемент.
Застосування вапняної щебінки сприяє зміцненню доріг, а завдяки порошку можна знизити кислотність грунту. Природний крейда є раковини прадавніх тварин. Дане з`єднання використовують для виготовлення гуми, паперу, створення шкільних крейди.
Мармур затребуваний у архітекторів, скульпторів. Саме з мармуру були створені багато унікальні творіння Мікеланджело. Частина станцій московського метро облицьована саме мармуровими плитками. Карбонат магнію в великих обсягах використовується при виготовленні цегли, цементу, скла. Він потрібен в металургійній промисловості для видалення порожньої породи.
Сульфат кальцію, що міститься в природі у вигляді гіпсу (кристаллогидрата сульфату кальцію), застосовується в будівельній галузі. У медицині дане з`єднання застосовується для виготовлення зліпків, а також для створення гіпсових пов`язок.
Алебастр (напівводяний гіпс) при взаємодії з водою виділяє величезну кількість тепла. Це також застосовується в промисловості.
Англійська сіль (сульфат магнію) застосовується в медицині у вигляді проносний засіб. Дана речовина володіє гірким смаком, воно виявлено у морській воді.
«Баритова каша» (сульфат барію) не розчиняється у воді. Саме тому цю сіль застосовують в рентгенодіагностиці. Сіль затримує рентгенівські промені, що дозволяє виявляти захворювання шлунково-кишкового тракту.
У складі фосфоритів (гірської породи) і апатитів є фосфат кальцію. Вони потрібні для отримання сполук кальцію: оксидів, гідроксидів.
Кальцій відіграє для живих організмів особливого значення. Саме цей метал необхідний для побудови кісткового скелета. Іони кальцію необхідні для регулювання роботи серця, підвищення згортання крові. Недолік його викликає порушення в роботі нервової системи, втрати згортання, втрати здатності рук нормально тримати різні предмети.
Для того щоб уникнути проблем зі здоров`ям, щодоби людина повинна споживати приблизно 1,5 грама кальцію. Основна проблема полягає в тому, що для того, щоб організм засвоював 0,06 грама кальцію, необхідно з`їдати 1 грам жиру. Максимальна кількість даного металу міститься в салаті, петрушці, сирі, сирі.
висновок
Всі представники другої групи головної підгрупи таблиці Менделєєва необхідні для життя і діяльності сучасної людини. Наприклад, магній є стимулятором обмінних процесів в організмі. Він повинен бути присутнім в нервовій тканині, крові, кістках, печінці. Магній є активним учасником і фотосинтезу у рослин, так як він є складовою частиною хлорофілу. Кістки людини складають приблизно п`яту частину від загальної ваги. Саме в них міститься кальцій і магній. Оксиди, солі лужноземельних металів знайшли різноманітне застосування в будівельній сфері, фармацевтиці та медицині.
