Kim loại kiềm và kiềm thổ là gì

Danh sách các kim loại kiềm thổ

Có sáu kim loại kiềm thổ.Theo thứ tự tăng dần số hiệu nguyên tử, chúng là:

• Berili [Be]
• Magiê [Mg]
• Canxi [Ca]
• Strontium [Sr]
• Radium [Ra]
• Nguyên tố 120 sẽ là một kim loại kiềm thổ khi nó được phát hiện.

Tính chất kim loại kiềm thổ

Vì mỗi nguyên tử có hai electron hóa trị nên các nguyên tố của nhóm này có một số đặc điểm chung:

• Nguyên tử có một bên ngoài đầy đủcủavỏ electron [2 electron], có nghĩa là các yếu tố hình thành cation với một lần sạc 2+ và có một trạng thái 2+ oxi hóa.
• Nguyên tử có ái lực electron và độ âm điện thấp.
• Tất cả các kim loại kiềm thổ đều là kim loại sáng bóng, có màu bạc ở nhiệt độ và áp suất thường.
• Những kim loại này dễ uốn.
• Các kim loại kiềm thổ có xu hướng mềm, với tỷ trọng, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp đối với kim loại.Điểm nóng chảy và điểm sôi vẫn cao hơn nhiều so với phi kim.Trong khi mềm, các nguyên tố này cứng hơn các nguyên tố củanhóm kim loại kiềm.
• Các nguyên tố của nhóm này có phản ứng vừa phải, với khả năng phản ứng tăng lên khi bạn di chuyển xuống bảng tuần hoàn [tức là stronti phản ứng mạnh hơn canxi].
• Các kim loại kiềm thổ được tìm thấy trong các hợp chất, không phải tự do trong tự nhiên.
• Kim loại kiềm thổ dễ dàng phản ứng với halogen [Cl, Br, v.v.] để tạo thành halogenua.Chúng cũng phản ứng với oxy để tạo thành oxit.
• Mặc dù không phải là một tính chất riêng, nhưng cần lưu ý rằng tất cả các nguyên tố kiềm thổ đều được đặt tên cho các oxit của chúng [kiềm thổ], có tên là berili, magie, vôi, strontia và baryta.

Hóa học

Lý thuyết Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

Quảng cáo

A. KIM LOẠI KIỀM THỔ

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

1. Vị trí

- Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s [ns2] thuộc nhóm IIA, gồm các kim loại:

Beri Magie Canxi Stronti Bari

=> Trong mỗi chu kì, các kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm.

2. Cấu tạo.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp

- Do cấu tạo mạng tinh thể của các nguyên tố khác nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi không thay đổi dựa theo điện tích hạt nhân

-Là những chất rắn màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.

- Độ cứng: kim loại kiềm thổ cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp; độ cứng giảm dần từ Be → Ba [Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì].

- Khối lượng riêng tương đối nhỏ, độ cứng tuy cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn nhỏ hơn nhôm.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Kim loại kiềm thổ có 2e lớp ngoài cùng trong cấu hình e

=> có xu hướng nhường 2 e khi tham gia phản ứng hóa học

M – 2e → M2+

=> Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh.

1. Tác dụng với phi kim

- Ở tothường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxit bảo vệ, các kim loại còn lại tác dụng với mạnh hơn.

- Khi đốt nóng tất cả các kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxit.

2Mg + O2→ 2MgO

- Với halogen: phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường: M + X2→ MX2

Ví dụ:

Ca + Cl2→CaCl2

- Với phi kim kém hoạt động phải đun nóng:

2. Tác dụng với axit

a] Tác dụng với HCl,H2SO4loãng

Ca + 2HCl → CaCl2 + H2

b] Tác dụng với HNO3, H2SO4 đặc

­- Khử N+5, S+6thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn.

4Ca + 10HNO3[l] → 4Ca[NO3]2+ NH4NO3+ 3H2O

Mg + 4HNO3đ → Mg[NO3]2+ 2NO2+ 2H2O

3. Tác dụng với nước

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

Ca + 2H2O → Ca[OH]2 + H2

­- Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO.

Mg + H2O \[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\] MgO + H2­

IV. ỨNG DỤNG

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

- Kim loại Mg dùng để chế tạo những hợp kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô,... Kim loại Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hoá dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.

- Kim loại Ca dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép. Canxi còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ.

V. ĐIỀU CHẾ

Điện phân nóng chảy muối kim loại kiềm thổ

CaCl2 \[\xrightarrow{\text{pnc}}\] Ca + Cl2

B. MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA CANXI

I. CANXI HIDROXIT: Ca[OH]2

- Tính chất vật lý: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước

- Tính chất hóa học: Mang đầy đủ tính chất của một dung dịch kiềm [tác dụng với axit, oxit axit, muối]

II. CANXI CACBONAT CaCO3

- Tính chất vật lý: chất rắn màu trắng, không tan trong nước

- Tính chất hóa học: đây là muối của axit yếu, không bền nên tác dụng được với nhiều axit vô cơ, giải phóng khí cacbonic:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2­

CaCO3+ 2CH3COOH → Ca[CH3COO]2+ H2O + CO2­

+ Canxi cacbonat tan dần trong nước có chứa khí cacbon dioxit, tạo ra muối tan là canxi hidrocacbonat [Ca[HCO3]2]:

CaCO3 + H2O + CO2 \[\rightleftarrows \] Ca[HCO3]2

=> Phản ứng thuận: Giải thích sự xâm thực của nước mưa đối với đá vôi

+ Phản ứng nghịch: Giải thích sự hình thành thạch nhũ có trong hang động.

III. CANXI SUNFAT: CaSO4

Tính chất:

- Canxi sunfat là chất rắn, màu trắng, tan ít trong nước [độ tan ở 25oC là 0,15 g/100 gam H2O].

- Tuỳ theo lượng nước kết tinh trong muối canxi sunfat, ta có 3 loại :

+ CaSO4.2H2O có trong tự nhiên là thạch cao sống, bền ở nhiệt độ thường.

+ CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O là thạch cao nung

+ CaSO4 có tên là thạch cao khan:không tanvà không tác dụng với nước.

IV. NƯỚC CỨNG

- Định nghĩa: Nước cứng là nước có chứa nhiều cation Ca2+, Mg2+. Nước chứa ít hoặc không chứa các ion trên được gọi là nước mềm.

- Phân loại:

+ Nước cứng tạm thời: là nước có chứa các ion: Ca2+, Mg2+, HCO3-

+ Nước cứng vĩnh cửu: là nước có chứa các ion: Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-

+ Nước cứng toàn phần: là nước có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu

=> Nước tự nhiên thường là nước cứng toàn phần.

- Tác hại của nước cứng:

+ Làm giảm bọt, giảm khả năng tẩy rửa của xà phòng, khiến thức ăn lâu chín và giảm mùi vị.

+ Nước cứng cũng gây tác hại cho các ngành sản xuất, làm hỏng nhiều dung dịch cần pha chế.

- Biện pháp làm mềm nước cứng

+ Nguyên tắc: Làm giảm nồng độ các cation Ca2+, Mg2+ trong nước cứng.

• Phương phápkết tủa

+ Nước cứng tạm thời: Đun sôi

Ca[HCO3]2 \[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\] CaCO3¯ + CO2­ + H2O

Mg[HCO3]2 \[\xrightarrow{{{t}^{o}}}\] MgCO3¯ + CO2­ + H2O

+ Nước cứng vĩnh cửu : Dùng dung dịch Na2CO3, Na3PO4.

Ca2+ + \[C{{O}_{3}}^{2-}\]→ CaCO3 ¯

3Ca2+ + \[P{{O}_{4}}^{3-}\]→ Ca3[PO4]2 ¯

• Phương pháp trao đổi ion

V. NHẬN BIẾT ION Ca2+, Mg2+TRONG DUNG DỊCH

Để chứng minh sự có mặt của ion Ca2+, Mg2+ ta dùng dung dịch chứa muối cacbonat để tạo ra kết tủa CaCO3 hoặc MgCO3. Sau đó sục khí CO2 dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ có mặt của Ca2+ hoặc Mg2+ trong dung dịch ban đầu

Sơ đồ tư duy:Kim loại kiềm thổ và hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ

Loigiaihay.com

Bài tiếp theo

• Bài 1 trang 118 SGK Hóa học 12

  Giải bài 1 trang 118 SGK Hóa học 12. Xác định kim loại kiềm thổ theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân...

• Bài 2 trang 119 SGK Hóa học 12

  Giải bài 2 trang 119 SGK Hóa học 12. Cho dung dịch Ca[OH]2...

• Bài 3 trang 119 SGK Hóa học 12

  Giải bài 3 trang 119 SGK Hóa học 12. Cho 2,84 gam hỗn hợp ...

• Bài 4 trang 119 SGK Hóa học 12

  Giải bài 4 trang 119 SGK Hóa học 12. Cho 2 gam một kim loại thuộc nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch...

• Bài 5 trang 119 SGK Hóa học 12

  Giải bài 5 trang 119 SGK Hóa học 12. Cho 2,8 gam Cao tác dụng với một lượng nước lấy dư thu được...

• Lý thuyết Nhôm và hợp chất của nhôm
• Báo cáo thực hành: Tính chất của natri, magie, nhôm và hợp chất của chúng
• Bài 1 trang 128 SGK Hóa học 12
• Lý thuyết về hợp chất của sắt

Quảng cáo

Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Hóa lớp 12 - Xem ngay

Báo lỗi - Góp ý

Vị trí cấu tạo của các kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm nào?

Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn

Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn hóa học bà đứng sau kim loại kiềm trong một chu kỳ.

Các nguyên tố thuộc kim loại kiềm thổ gồm có: Beri [Be], Magie [Mg], Canxi [Ca], Stronti [Sr], Bari [Ba], Rađi [Ra]*.

Cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm thổ

Một số lưu ‎ý :

• Với hợp chất có thành phần Be, liên kết giữa Be với các nguyên tố khác là liên kết cộng hóa trị.
• Ca, Sr, Ba và Ra là các nguyên tố kim loại kiềm thổ chỉ tạo nên hợp chất ion.

Kim loại kiềm thổ có gì khác so với kim loại kiềm? Cùng tìm hiểu lý thuyết chung về kim loại kiềm thổ đễ xem chúng có gì khác và giống kim loại kiềm.

Xem thêm: Lý thuyết kim loại kiềm - kiềm thổ - nhôm

KIM LOẠI KIỀM THỔ

I. VỊ TRÍ CẤU TẠO

1] Vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn

- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn; trong một chu kì, kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm.

- Kim loại kiềm thổ gồm: 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

* 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.

+ Bằng phương pháp nhiễu xạ Rơghen, người ta xác định được rằng trong một số rất ít hợp chất kim loại kiềm thổ có thể có số oxi hóa +1. Thí dụ: Trong hợp chất CaCl được tạo nên từ CaCl2và Ca [ở 1000◦C ]

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:

* 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 cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp; độ cứng giảm dần từ Be → Ba [Be cứng nhất có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ hơi cứng hơn chì].

- Khối lượng riêng: tương đối nhỏ, nhẹ hơn nhôm [trừ Ba].

* Lưu ý: Trừ Be, Mg; các kim loại kiềm thổ tự do và hợp chất dễ bay hơi, cháy khi đưa vào ngọn lửa không màu, làm cho ngọn lửa có màu đặc trưng.

• Ca: màu đỏ da cam • Sr: màu đỏ son

• Ba: màu lục hơi vàng.

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

Các kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng từ Be → BA.

M – 2e → M2+

1] Tác dụng với phi kim

- 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 ∆H= - 610 KJ/mol

- Trong không khí ẩm Ca, Sr, Ba tạo nên lớp cacbonat [phản ứng với không khí như oxi] cho nên cần cất giữ các kim loại này trong bình rất kín hoặc dầu hỏa khan.

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

Ca + Cl2 →CaCl2

Mg + Si →Mg2Si

- Do có ái lực lớn hơn oxi, khi đun nóng các kim loại kiềm thổ khử được nhiều oxit bền [B2O3, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3,].

2Be + TiO2 → 2BeO + Ti

2Mg + CO2 → 2MgO + C

2] Tác dụng với axit:

A. HCl, H2SO4 [l] : Kim loại kiềm khử ion H+ thành H2

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2

B. HNO3,H2SO4 đđ : Khử N+5, S +6 thành các hợp chất mức oxi hoá thấp hơn.

4Ca + 10HNO­3 [l] → 4Ca[NO3]2 + NH4NO3 + 3H2O

Mg + 4HNO3 đđ → Mg[NO3]2 + 2NO2 + 2H2O

3] Tác dụng với nước:

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

Ca + 2H2O → Ca[OH]2 + H2 ↑

- Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành MgO.

Mg + H2O → MgO + H2↑

- 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

IV. ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ

1] 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.

2] 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 1100◦C→1200◦C.

2Al + 4CaO → CaO.Al2O3 + 3Ca

2Al + 4SrO → SrO. Al2O3 + 3Sr

2Al + 4BaO → BaO. Al2O3 + 3Ba

BÀI TẬP

Câu 1: Cho 2 gam một kim loại thuộc nhóm IIA tác dụng hết với dung dịch HCl tạo ra 5,55 gam muối clorua. Kim loại đó là kim loại nào sau đây?

A. Be. B. Mg. C. Ca. D. Ba.

Câu 2: Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử kim loại kiềm thổ có số electron hoá trị là

A. 1e. B. 2e. C. 3e. D. 4e.

Câu 3: Để oxi hoá hoàn toàn một kim loại M hoá trị II thành oxit phải dùng một lượng oxi bằng 40% lượng kim loại đã dùng. Kim loại M là

A. Zn. B. Mg. C. Ca. D. Ba.

Câu 4: Nung hỗn hợp muối cacbonat của hai kim loại kế tiếp nhau trong nhóm IIA tới khối lượng không đổi thu được 2,24 lít CO2 [đktc] và 4,64 gam hỗn hợp hai oxit. Hai kim loại đó là

A. Mg và Ca. B. Be và Mg. C. Ca và Sr. D. Sr và Ba.

Câu 5: Cho 18,4 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại thuộc nhóm IIA ở hai chu kì liên tiếp tác dụng hết với dung dịch HCl. Cô cạn dung dịch sau khi phản ứng thu được 20,6 gam muối khan. Hai kim loại đó là

A. Be và Mg. B. Mg và Ca. C. Ca và Sr. D. Sr và Ba.

ĐÁP ÁN

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Hóa lớp 12 - Xem ngay

Vị trí - Cấu hình electron nguyên tử

- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba

- Cấu hình electron lớp ngoài cùng của KLKT : ns2[n là số thứ tự của lớp].

- Cấu tạo mạng tinh thể: Be, Mg : lục phương
Ca, Sr : lập phương tâm diện
Ba : lập phương tâm khối.

Tính chất vật lý của kim loại kiềm thổ

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

-Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp.

-Độ cứng có cao hơn kim loại kiềm nhưng vẫn thấp.

-Khối lượng riêng tương đối nhỏ, là những kim loại nhẹ hơn nhôm [trừ Ba]

Lưu ý:Trừ Be và Mg, nhìn chung các kim loại kiềm thổ tự do và hợp chất dễ bay hơi, cháy khi đưa vào ngọn lửa không màu, và làm cho ngọn lửa có màu đặc trưng.

-Ca : Màu đỏ da cam

-Sr : Màu đỏ son

-Ba : Màu lục hơi vàng

Kim loại kiềm là gì?

Các kim loại kiềm là các nguyên tố có trong nhóm đầu tiên của bảng tuần hoàn. Chúng là Lithium [Li], Natri [Na], Kali [K], Rubidium [Rb], Caesium [Cs] và Francium [Fr]. Chúng đều là kim loại và rất dễ phản ứng do đó không có kim loại nào trong số này không xảy ra dưới dạng kim loại tự do trong tự nhiên. Chúng ta nên lưu trữ các kim loại này luôn trong chất lỏng trơ ​​như dầu hỏa vì chúng phản ứng nhanh với không khí, hơi nước và oxy trong không khí. Đôi khi chúng phản ứng bùng nổ với các chất khác. Họ có thể đạt được trạng thái khí cao quý một cách dễ dàng, bằng cách loại bỏ electron ngoài cùng trong vỏ hóa trị.

Mật độ của Lithium và Natri nhỏ hơn mật độ của nước. Tuy nhiên, các yếu tố khác đậm đặc hơn nước. Nhiều hợp chất kim loại kiềm [NaCl, KCl, Na2CO3, NaOH] rất quan trọng về mặt thương mại.

Kim loại kiềm thổ là gì?

Kim loại kiềm thổ nằm trong nhóm thứ hai của bảng tuần hoàn. Các yếu tố nhóm II bao gồm; Beryllium [Be], Magiê [Mg], Canxi [Ca], Strontium [Sr], Barium [Ba] và Radium [Ra]. Tương tự như kim loại kiềm, các nguyên tố này cũng không xảy ra tự do trong tự nhiên và chúng cũng rất dễ phản ứng.

Hình 01: Bán kính nguyên tử của kim loại kiềm và kiềm thổ

Tất cả các yếu tố trong nhóm này đậm đặc hơn nước. Kim loại nguyên chất có màu xám bạc, nhưng chúng có xu hướng khử màu nhanh khi tiếp xúc với không khí vì chúng tạo thành một lớp oxit trên bề mặt. Tương tự như kim loại kiềm, các kim loại này cũng là chất dẫn điện tốt trong nhiệt và điện. Tất cả các kim loại này đều có giá trị thương mại.