Элементы II группы главной подгруппы
1. Положение в Периодической системе химических элементов
2. Электронное строение и закономерности изменения свойств
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и фосфором
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с оксидами неметаллов
7.2.6. Взаимодействие с солями и оксидами металлов
Оксиды щелочноземельных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами
2.2. Взаимодействие с кислотами
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Амфотерные свойства оксида бериллия
Гидроксиды щелочноземельных металлов
1. Способы получения
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с амфотерными оксидами и гидроксидами
2.4. Взаимодействие с кислыми солями
2.5. Взаимодействие с неметаллами
2.6. Взаимодействие с металлами
2.7. Взаимодействие с солями
2.8. Разложение при нагревании
2.9. Диссоциация
2.10. Амфотерные свойства гидроскида бериллия
Соли щелочноземельных металлов
Жесткость
1. Постоянная и временная жесткость
2. Способы устранения жесткости
Элементы II группы главной подгруппы
Положение в периодической системе химических элементов
Щелочноземельные металлы расположены во второй группе главной подгруппе периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто во 2 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). На практике к щелочноземельным металлам относят только кальций Ca, стронций Sr, барий Ba и радий Ra. Бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них. Однако, согласно номенклатуре ИЮПАК, щелочноземельными принято считать все металлы II группы главной подгруппы.
Электронное строение и закономерности изменения свойств
Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочноземельных металлов: ns2, на внешнем энергетическом уровне в основном состоянии находится 2 s-электрона. Следовательно, типичная степень окисления щелочноземельных металлов в соединениях +2.
Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочноземельных металлов.
В ряду Be—Mg—Ca—Sr—Ba—Ra, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус, усиливаются металлические свойства, ослабевают неметаллические свойства, уменьшается электроотрицательность.
Физические свойства
Все щелочноземельные металлы — вещества серого цвета и гораздо более твердые, чем щелочные металлы.
Бериллий Be устойчив на воздухе. Магний и кальций (Mg и Ca) устойчивы в сухом воздухе. Стронций Sr и барий Ba хранят под слоем керосина.
Кристаллическая решетка щелочноземельных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, они обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при высоких температурах.
Нахождение в природе
Как правило, щелочноземельные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы, в которых присутствуют щелочноземельные металлы:
Доломит — CaCO3 · MgCO3 — карбонат кальция-магния.
Магнезит MgCO3 – карбонат магния.
Кальцит CaCO3 – карбонат кальция.
Гипс CaSO4 · 2H2O – дигидрат сульфата кальция.
Барит BaSO4 — сульфат бария.
Витерит BaCO3 – карбонат бария.
Способы получения
Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:
MgCl2 → Mg + Cl2
или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:
2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca2SiO4
Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:
CaCl2 → Ca + Cl2
Барий получают восстановлением оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:
4BaO + 2Al → 3Ba + Ba(AlO2)2
Качественные реакции
Качественная реакция на щелочноземельные металлы — окрашивание пламени солями щелочноземельных металлов.
Цвет пламени:
Ca — кирпично-красный
Sr — карминово-красный (алый)
Ba — яблочно-зеленый
Качественная реакция на ионы магния: взаимодействие с щелочами. Ионы магния осаждаются щелочами с образованием белого осадка гидроксида магния:
Mg2+ + 2OH— → Mg(OH)2↓
Качественная реакция на ионы кальция, стронция, бария: взаимодействие с карбонатами. При взаимодействии солей кальция, стронция и бария с карбонатами выпадает белый осадок карбоната кальция, стронция или бария:
Ca2+ + CO32- → CaCO3↓
Ba2+ + CO32- → BaCO3↓
Качественная реакция на ионы стронция и бария: взаимодействие с сульфатами. При взаимодействии солей стронция и бария с сульфатами выпадает белый осадок сульфата бария и сульфата стронция:
Ba2+ + SO42- → BaSO4↓
Sr2+ + SO42- → SrSO4↓
Также осадки белого цвета образуются при взаимодействии солей кальция, стронция и бария с сульфитами и фосфатами.
Например, при взаимодействии хлорида кальция с фосфатом натрия образуется белый осадок фосфата кальция:
3CaCl2 + 2Na3PO4 → 6NaCl + 2Ca3(PO4)2↓
Химические свойства
1. Щелочноземельные металлы — сильные восстановители. Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами.
1.1. Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов при нагревании.
Например, бериллий взаимодействует с хлором с образованием хлорида бериллия:
Be + Cl2 → BeCl2
1.2. Щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с серой и фосфором с образованием сульфидов и фосфидов.
Например, кальций взаимодействует с серой при нагревании:
Ca + S → CaS
Кальций взаимодействует с фосфором с образованием фосфидов:
3Ca + 2P → Ca3P2
1.3. Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании. При этом образуются бинарные соединения — гидриды. Бериллий с водородом не взаимодействует, магний реагирует лишь при повышенном давлении.
Mg + H2 → MgH2
1.4. С азотом магний взаимодействует при нагревании с образованием нитрида:
3Mg + N2 → Mg3N2
Остальные щелочноземельные металлы также реагируют с азотом при нагревании.
1.5. Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов.
Например, кальций взаимодействует с углеродом с образованием карбида кальция:
Ca + 2C → CaC2
Бериллий реагирует с углеродом при нагревании с образованием карбида — метанида:
2Be + C → Be2C
1.6. Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С:
2Be + O2 → 2BeO
Магний горит на воздухе при 650°С с выделением большого количества света. При этом образуются оксиды и нитриды:
2Mg + O2 → 2MgO
3Mg + N2 → Mg3N2
Щелочноземельные металлы горят на воздухе при температуре около 500°С, в результате также образуются оксиды и нитриды.
Видеоопыт: горение кальция на воздухе можно посмотреть здесь.
2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют со сложными веществами:
2.1. Щелочноземельные металлы реагируют с водой. Взаимодействие с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Бериллий с водой не реагирует. Магний реагирует с водой при кипячении. Кальций, стронций и барий реагируют с водой при комнатной температуре.
Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода:
Ca0 + 2H2+O = Ca+(OH)2 + H20
2.2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной, разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород.
Например, магний реагирует с соляной кислотой:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
2.3. При взаимодействии щелочноземельных металлов с концентрированной серной кислотой образуется сера.
Например, при взаимодействии кальция с концентрированной серной кислотой образуется сульфат кальция, сера и вода:
4Ca + 5H2SO4(конц.) → 4CaSO4 + S + 5H2O
2.4. Щелочноземельные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодействии кальция и магния с концентрированной или разбавленной азотной кислотой образуется оксид азота (I):
4Ca + 10HNO3 (конц) → N2O + 4Сa(NO3)2 + 5H2O
При взаимодействии щелочноземельных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:
4Ba + 10HNO3 → 4Ba(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2.5. Щелочноземельные металлы могут восстанавливать некоторые неметаллы (кремний, бор, углерод) из оксидов.
Например, при взаимодействии кальция с оксидом кремния (IV) образуются кремний и оксид кальция:
2Ca + SiO2 → 2CaO + Si
Магний горит в атмосфере углекислого газа. При этом образуется сажа и оксид магния:
2Mg + CO2 → 2MgO + C
2.6. В расплаве щелочноземельные металлы могут вытеснять менее активные металлы из солей и оксидов. Обратите внимание! В растворе щелочноземельные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.
Например, кальций вытесняет медь из расплава хлорида меди (II):
Ca + CuCl2 → CaCl2 + Cu
Оксиды щелочноземельных металлов
Способы получения
1. Оксиды щелочноземельных металлов можно получить из простых веществ — окислением металлов кислородом:
2Ca + O2 → 2CaO
2. Оксиды щелочноземельных металлов можно получить термическим разложением некоторых кислородсодержащих солей — карбонатов, нитратов.
Например, нитрат кальция разлагается на оксид кальция, оксид азота (IV) и кислород:
2Ca(NO3)2 → 2CaO + 4NO2 + O2
MgCO3 → MgO + CO2
СаСО3 → СаО + СО2
3. Оксиды магния и бериллия можно получить термическим разложением гидроксидов:
Mg(OH)2 → MgO + H2O
Химические свойства
Оксиды кальция, стронция, бария и магния — типичные основные оксиды. Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой. Оксид бериллия — амфотерный.
1. Оксиды кальция, стронция, бария и магния взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами:
Например, оксид магния взаимодействует с углекислым газом с образованием карбоната магния:
MgO + CO2 → MgCO3
2. Оксиды щелочноземельных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).
Например, оксид кальция взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида кальция и воды:
CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O
3. Оксиды кальция, стронция и бария активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.
Например, оксид кальция взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция:
CaO + H2O → 2Ca(OH)2
Оксид магния реагирует с водой при нагревании:
MgO + H2O → Mg(OH)2
Оксид бериллия не взаимодействует с водой.
4. Оксид бериллия взаимодействует с щелочами и основными оксидами.
При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в расплаве или с основными оксидами образуются соли-бериллаты.
Например, оксид натрия реагирует с оксидом бериллия с образованием бериллата натрия:
Na2O + BeO → Na2BeO2
Например, гидроксид натрия реагирует с оксидом бериллия в расплаве с образованием бериллата натрия:
2NaOH + BeO → Na2BeO2 + H2O
При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в растворе образуются комплексные соли.
Например, оксид бериллия реагирует с гидроксидом калия с растворе с образованием тетрагидроксобериллата калия:
2NaOH + BeO + H2O → Na2[Be(OH)4]
Гидроксиды щелочноземельных металлов
Способы получения
1. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих оксидов с водой.
Например, оксид кальция (негашеная известь) при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция (гашеная известь):
CaO + H2O → Ca(OH)2
Оксид магния взаимодействует с водой только при нагревании:
MgO + H2O → Mg(OH)2
2. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих металлов с водой.
Например, кальций реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода:
2Ca + 2H2O → 2Ca(OH)2 + H2
Магний взаимодействует с водой только при кипячении:
2Mg + 2H2O → 2Mg(OH)2 + H2
3. Гидроксиды кальция и магния можно получить при взаимодействии солей кальция и магния с щелочами.
Например, нитрат кальция с гидроксидом калия образует нитрат калия и гидроксид кальция:
Ca(NO3)2 + 2KOH → Ca(OH)2↓ + 2KNO3
Химические свойства
1. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с всеми кислотами (и сильными, и слабыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.
Гидроксид магния взаимодействует только с сильными кислотами.
Например, гидроксид кальция с соляной кислотой реагирует с образова-нием хлорида кальция:
Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.
Например, гидроксид бария с углекислым газом реагирует с образова-нием карбонатов или гидрокарбонатов:
Ba(OH)2(избыток) + CO2 → BaCO3 + H2O
Ba(OH)2 + 2CO2 (избыток) → Ba(HCO3)2
3. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами. При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли.
Например, гидроксид бария с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:
Ba(OH)2 + Al2O3 → Ba(AlO2)2 + H2O
в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:
Ba(OH)2 + Al2O3 + 3H2O → Ba[Al(OH)4]2
4. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.
Например: гидроксид кальция реагирует с гидрокарбонатом кальция с образованием карбоната кальция:
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 + 2H2O
5. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода). Взаимодействие щелочей с неметаллами подробно рассмотрено в статье про щелочные металлы.
6. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с амфотерными металлами, кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:
Ca(OH)2 + Zn → CaZnO2 + H2
В растворе образуются комплексная соль и водород:
Ca(OH)2 + 2Al + 6Н2О = Ca[Al(OH)4]2 + 3Н2
7. Гидроксиды кальция, стронция и бария вступают в обменные реакции с растворимыми солями. Как правило, с этими гидроксидами реагируют растворимые соли тяжелых металлов (в ряду активности расположены правее алюминия), а также растворимые карбонаты, сульфиты, силикаты, и, для гидроксидов стронция и бария — растворимые сульфаты.
Например, хлорид железа (II) реагирует с гидроксидом бария с образованием хлорида бария и осадка гидроксида железа (II):
Ba(OH)2 + FeCl2 = BaCl2+ Fe(OH)2↓
Также с гидроксидами кальция, стронция и бария взаимодействуют соли аммония.
Например, при взаимодействии бромида аммония и гидроксида кальция образуются бромид кальция, аммиак и вода:
2NH4Br + Ca(OH)2 = 2NH3 + 2H2O + CaBr2
8. Гидроксид кальция разлагается при нагревании до 580оС, гидроксиды магния и бериллия разлагаются при нагревании:
Mg(OH)2 → MgO + H2O
9. Гидроксиды кальция, стронция и бария проявляют свойства сильных оснований. В воде практически полностью диссоциируют, образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.
Ba(OH)2 ↔ Ba2+ + 2OH—
Гидроксид магния — нерастворимое основание. Гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства.
10. Гидроксид и бериллия взаимодействует с щелочами. В расплаве образуются соли бериллаты, а в растворе щелочей — комплексные соли.
Например, гидроксид бериллия реагирует с расплавом гидроксида натрия:
Be(OH)2 + 2NaOH → Na2BeO2 + 2H2O
При взаимодействии гидроксида бериллия с избытком раствора щелочи образуется комплексная соль:
Be(OH)2 + 2NaOH → Na2[Be(OH)4]
Соли щелочноземельных металлов
Нитраты щелочноземельных металлов
Нитраты кальция, стронция и бария при нагревании разлагаются на нитриты и кислород. Исключение — нитрат магния. Он разлагается на оксид магния, оксид азота (IV) и кислород.
Например, нитрат кальция разлагается при нагревании на нитрит кальция и молекулярный кислород:
Ca(NO3)2 → Ca(NO2)2 + O2
Карбонаты щелочноземельных металлов
1. Карбонаты щелочноземельных металлов при нагревании разлагаются на оксид и углекислый газ.
Например, карбонат кальция разлагается при температуре 1200оС на оксид кальция и углекислый газ:
CaCO3 → CaO + CO2
2. Карбонаты щелочноземельных металлов под действием воды и углекислого газа превращаются в растворимые в воде гидрокарбонаты.
Например, карбонат кальция взаимодействует с углекислым газом и водой с образованием гидрокарбоната кальция:
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
3. Карбонаты щелочноземельных металлов взаимодействуют с более сильными кислотами с образованием новой соли, углекислого газа и воды.
Более сильные кислоты вытесняют менее сильные из солей.
Например, карбонат магния взаимодействует с соляной кислотой:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑+ H2O
4. Менее летучие оксиды вытесняют углекислый газ из карбонатов при сплавлении. К менее летучим, чем углекислый газ, оксидам относятся твердые оксиды — оксид кремния (IV), оксиды амфотерных металлов.
Менее летучие оксиды вытесняют более летучие оксиды из солей при сплавлении.
Например, карбонат кальция взаимодействует с оксидом алюминия при сплавлении:
CaCO3 + Al2O3 → Ca(AlO2)2 + CO2↑
Жесткость воды
Постоянная и временная жесткость
Жесткость воды — это характеристика воды, обусловленная содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, в основном кальция и магния (солей жесткости).
Временная (карбонатная) жесткость обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция Ca(HCO3)2 и магния Mg(HCO3)2 в воде.
Постоянная (некарбонатная) жесткость обусловлена присутствием солей, не выделяющихся при кипячении из раствора: хлоридов (CaCl2) и сульфатов (MgSO4) кальция и магния.
Способы устранения жесткости
Существуют химические и физические способы устранения жесткости. Химические способы устранения временной жесткости:
1. Кипячение. При кипячении гидрокарбонаты кальция и магния распадаются на нерастворимые карбонаты, углекислый газ и воду:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
2. Добавление извести (гидроксида кальция). При добавлении щелочи растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O
Химические способы устранения постоянной жесткости — реакции ионного обмена, которые позволяют осадить ионы кальция и магния из раствора:
1. Добавление соды (карбоната натрия). Карбонат натрия связывает ионы кальция и магния в нерастворимые карбонаты:
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓+ 2NaCl
2. Добавление фосфатов. Фосфаты также связывают ионы кальция и магния:
3CaCl2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl
К щелочноземельным металлам относятся металлы IIa группы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Отличаются
легкостью, мягкостью и сильной реакционной способностью.
Общая характеристика
От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств,
реакционная способность. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.
Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns2:
- Be — 2s2
- Mg — 3s2
- Ca — 4s2
- Sr — 5s2
- Ba — 6s2
- Ra — 7s2
Природные соединения
В природе щелочноземельные металлы встречаются в виде следующих соединений:
- Be — BeO*Al2O3*6SiO2 — берилл
- Mg — MgCO3 — магнезит, MgO*Al2O3 — шпинель, 2MgO*SiO2 — оливин
- Ca — CaCO3 — мел, мрамор, известняк, кальцит, CaSO4*2H2O — гипс, CaF2 — флюорит
Получение
Это активные металлы, которые нельзя получить электролизом раствора. С целью их получения применяют электролиз расплавов,
алюминотермию и вытеснением их из солей другими более активными металлами.
MgCl2 → (t) Mg + Cl2 (электролиз расплава)
CaO + Al → Al2O3 + Ca (алюминотермия — способ получения металлов путем восстановления их оксидов алюминием)
MgBr2 + Ca → CaBr2 + Mg
Химические свойства
- Реакции с водой
- Реакции с кислотами
- Реакции с неметаллами
- С оксидами других металлов
Все щелочноземельные металлы (кроме бериллия и магния) реагируют с холодной водой с образованием соответствующих гидроксидов.
Магний реагирует с водой только при нагревании.
Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑
Щелочноземельные металлы — активные металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, и, следовательно, способные вытеснить водород
из кислот:
Ba + HCl → BaCl2 + H2
Хорошо реагируют с неметаллами: кислородом, образуя оксиды состава RO, с галогенами (F, Cl, Br, I). Степень окисления у щелочноземельных
металлов постоянная +2.
Mg + O2 → MgO (оксид магния)
Ca + I2 → CaI2 (йодид кальция)
При нагревании реагируют с серой, азотом, водородом и углеродом.
Mg + S → (t) MgS (сульфид магния)
Ca + N2 → (t) Ca3N2 (нитрид кальция)
Ca + H2 → (t) CaH2 (гидрид кальция)
Ba + C → (t) BaC2 (карбид бария)
Ba + TiO2 → BaO + Ti (барий, как более активный металл, вытесняет титан)
Оксиды щелочноземельных металлов
Имеют общую формулу RO, например: MgO, CaO, BaO.
Получение
Оксиды щелочноземельных металлов можно получить путем разложения карбонатов и нитратов:
MgCO3 → (t) MgO + CO2
Ca(NO3)2 → (t < 560°C) Ca(NO2)2 + O2
Ca(NO3)2 → (t > 560°C) CaO + O2 + NO2
Рекомендую взять на вооружение общую схему разложения нитратов:
Химические свойства
Проявляют преимущественно основные свойства, все кроме BeO — амфотерного оксида.
- Реакции с кислотами и кислотными оксидами
- Реакция с водой
- Амфотерный оксид бериллия
BaO + HCl → BaCl2 + H2O
CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O
MgO + SO3 → MgSO4
CaO + CO2 → CaCO3
CaO + SiO2 → CaSiO3
В нее вступают все, кроме оксида бериллия.
CaO + H2O → Ca(OH)2
MgO + H2O → Mg(OH)2
Амфотерные свойства оксида бериллия требуют особого внимания. Этот оксид проявляет двойственные свойства: реагирует с кислотами с образованием солей,
и с основаниями с образованием комплексных солей.
BeO + HCl → BeCl2 + H2O
BeO + NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4] (тетрагидроксобериллат натрия)
Если реакция проходит при высоких температурах (в расплаве) комплексная соль не образуется, так как происходит испарение воды:
BeO + NaOH → Na2BeO2 + H2O (бериллат натрия)
BeO + Na2O → Na2BeO2
Гидроксиды щелочноземельных металлов
Проявляют основные свойства, за исключением гидроксида бериллия — амфотерного гидроксида.
Получение
Получают гидроксиды в реакции соответствующего оксида металла и воды (все кроме Be(OH)2)
CaO + H2O → Ca(OH)2
Химические свойства
Основные свойства большинства гидроксидов располагают к реакциям с кислотами и кислотными оксидами.
Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + H2O
Ca(OH)2 + 2CO2 → Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O + CO2
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O
Реакции с солями (и не только) идут в том случае, если соль растворимы и по итогам реакции выделяется газ, выпадает осадок или образуется
слабый электролит (вода).
Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + NaOH
Гидроксид бериллия относится к амфотерным: проявляет двойственные свойства, реагируя и с кислотами, и с основаниями.
Be(OH)2 + HCl → BeCl2 + H2O
Be(OH)2 + NaOH → Na2[Be(OH)4]
Жесткость воды
Жесткостью воды называют совокупность свойств воды, зависящую от присутствия в ней преимущественно солей кальция и магния: гидрокарбонатов,
сульфатов и хлоридов.
Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость.
Вероятно, вы часто устраняете жесткость воды у себя дома, осмелюсь предположить — каждый день. Временная жесткость воды устраняется
обычным кипячением воды в чайнике, и известь на его стенках — CaCO3 — бесспорное доказательство устранения жесткости:
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O
Также временную жесткость можно устранить, добавив Na2CO3 в воду:
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + NaHCO3
С постоянной жесткостью бороться кипячением бесполезно: сульфаты и хлориды не выпадут в осадок при кипячении. Постоянную
жесткость воды устраняют добавлением в воду Na2CO3:
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + NaCl
MgSO4 + Na2CO3 + H2O → [Mg(OH)]2CO3↓ + CO2↑ + Na2SO4
Жесткость воды можно определить с помощью различных тестов. Чрезмерно высокая жесткость воды приводит к быстрому образованию накипи на стенках
котлов, труб, чайника.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
2.2.2. Химические свойства металлов IIA группы.
IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.
Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.
Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:
Ме0 – 2e— → Ме+2
Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.
Взаимодействие с простыми веществами
с кислородом
Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.
Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO2):
2Mg + O2 = 2MgO
2Ca + O2 = 2CaO
2Ba + O2 = 2BaO
Ba + O2 = BaO2
Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me3N2.
с галогенами
Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:
Мg + I2 = MgI2 – иодид магния
Са + Br2 = СаBr2 – бромид кальция
Ва + Cl2 = ВаCl2 – хлорид бария
с неметаллами IV–VI групп
Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.
Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C22-, фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:
Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:
С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me2Si, с азотом – нитриды (Me3N2), фосфором – фосфиды (Me3P2):
с водородом
Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.
Взаимодействие со сложными веществами
с водой
Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:
c кислотами-неокислителями
Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:
Ве + Н2SO4(разб.) = BeSO4 + H2↑
Mg + 2HBr = MgBr2 + H2↑
Ca + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + H2↑
c кислотами-окислителями
− разбавленной азотной кислотой
С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N2O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH4NO3):
4Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O
4Mg + 10HNO3(сильно разб.) = 4Mg(NO3)2 + NН4NO3 + 3H2O
− концентрированной азотной кислотой
Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:
Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.
− концентрированной серной кислотой
Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:
Be + 2H2SO4 → BeSO4 + SO2↑+ 2H2O
Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.
Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:
4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O
с щелочами
Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:
Be + 2KOH + 2H2O = H2↑ + K2[Be(OH)4] — тетрагидроксобериллат калия
При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород
Be + 2KOH = H2↑+ K2BeO2 — бериллат калия
с оксидами
Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:
Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.
С развитием производства металлов (простых веществ) и сплавов связано возникновение цивилизации (бронзовый век, железный век).
Начавшаяся примерно $100$ лет назад научно-техническая революция, затронувшая и промышленность, и социальную сферу, также тесно связана с производством металлов. На основе вольфрама, молибдена, титана и других металлов начали создавать коррозионностойкие, сверхтвердые, тугоплавкие сплавы, применение которых сильно расширило возможности машиностроения. В ядерной и космической технике из сплавов вольфрама и рения делают детали, работающие при температурах до $3000°С$; в медицине используют хирургические инструменты из сплавов тантала и платины, уникальной керамики на основе оксидов титана и циркония.
И, конечно же, мы не должны забывать, что в большинстве сплавов используют давно известный металл железо, а основу многих легких сплавов составляют сравнительно «молодые» металлы — алюминий и магний.
Сверхновыми стали композиционные материалы, представляющие, например, полимер или керамику, которые внутри (как бетон железными прутьями) упрочнены металлическими волокнами из вольфрама, молибдена, стали и других металлов и сплавов — все зависит от поставленной цели и необходимых для ее достижения свойств материала.
Вы уже имеете представление о природе химической связи в кристаллах металлов. Напомним на примере одного из них — натрия, как она образуется. На рисунке изображена схема кристаллической решетки натрия. В ней каждый атом натрия окружен восемью соседями. У атома натрия, как и у всех металлов, имеется много свободных валентных орбиталей и мало валентных электронов. Электронная формула атома натрия: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{1}3p^{0}3d^{0}$, где $3s, 3p, 3d$ — валентные орбитали.
Единственный валентный электрон атома натрия $3s^1$ может занимать любую из девяти свободных орбиталей — $3s$ (одна), $3р$ (три) и $3d$ (пять), ведь они не очень отличаются по уровню энергии. При сближении атомов, когда образуется кристаллическая решетка, валентные орбитали соседних атомов перекрываются, благодаря чему электроны свободно перемещаются с одной орбитали на другую, осуществляя связь между всеми атомами кристалла металла.
Такую химическую связь называют металлической. Металлическую связь образуют элементы, атомы которых на внешнем слое имеют мало валентных электронов по сравнению с большим числом внешних энергетически близких орбиталей. Их валентные электроны слабо удерживаются в атоме. Электроны, осуществляющие связь, обобществлены и перемещаются по всей кристаллической решетке в целом нейтрального металла.
Веществам с металлической связью присущи металлические кристаллические решетки, которые обычно изображают схематически так, как показано на рисунке. Катионы и атомы металлов, расположенные в узлах кристаллической решетки, обеспечивают ее стабильность и прочность (обобществленные электроны изображены в виде черных маленьких шариков).
Металлическая связь — это связь в металлах и сплавах между атомионами металлов, расположенными в узлах кристаллической решетки, осуществляемая обобществленными валентными электронами.
Некоторые металлы кристаллизуются в двух или более кристаллических формах. Это свойство веществ — существовать в нескольких кристаллических модификациях — называют полиморфизмом.
Например, железо имеет четыре кристаллических модификации, каждая из которых устойчива в определенном температурном интервале:
- $α$ — устойчива до $768°С$, ферромагнитная;
- $β$ — устойчива от $768$ до $910°С$, неферромагнитная, т.е. парамагнитная;
- $γ$ — устойчива от $910$ до $1390°С$, неферромагнитная, т.е. парамагнитная;
- $δ$ — устойчива от $1390$ до $1539°С$ ($t°_{пл.} железа), неферромагнитная.
Олово имеет две кристаллические модификации:
- $α$ — устойчива ниже $13,2°С$ ($ρ=5,75 г/см^3$). Это серое олово. Оно имеет кристаллическую решетку типа алмаза (атомную);
- $β$ — устойчива выше $13,2°С$ ($ρ=6,55 г/см^3$). Это белое олово.
Белое олово — серебристо-белый очень мягкий металл. При охлаждении ниже $13,2°С$ он рассыпается в серый порошок, т.к. при переходе $β→α$ значительно увеличивается его удельный объем. Это явление получило название «оловянной чумы».
Конечно, особый вид химической связи и тип кристаллической решетки металлов должны определять и объяснять их физические свойства.
Каковы же они? Это металлический блеск, пластичность, высокая электрическая проводимость и теплопроводность, рост электрического сопротивления при повышении температуры, а также такие значимые свойства, как плотность, высокие температуры плавления и кипения, твердость, магнитные свойства.
Давайте попробуем объяснить причины, определяющие основные физические свойства металлов.
Почему металлы пластичны?
Механическое воздействие на кристалл с металлической кристаллической решеткой вызывает смещение слоев ион-атомов друг относительно друга, а так как электроны перемещаются по всему кристаллу, разрыв связей не происходит, поэтому для металлов характерна большая пластичность.
Аналогичное воздействие на твердое вещество с ковалентными связями (атомной кристаллической решеткой) приводит к разрыву ковалентных связей. Разрыв связей в ионной решетке приводит к взаимному отталкиванию одноименно заряженных ионов. По этому вещества с атомными и ионными кристаллическими решетками хрупкие.
Наиболее пластичные металлы — это $Au, Ag, Sn, Pb, Zn$. Они легко вытягиваются в проволоку, поддаются ковке, прессованию, прокатыванию в листы. Например, из золота можно изготовить золотую фольгу толщиной $0,003$ мм, а из $0,5$ г этого металла можно вытянуть нить длиной $1$ км.
Даже ртуть, которая, как вы знаете, при комнатной температуре жидкая, при низких температурах в твердом состоянии становится ковкой, как свинец. Не обладают пластичностью лишь $Bi$ и $Mn$, они хрупкие.
Почему металлы имеют характерный блеск, а также непрозрачны?
Электроны, заполняющие межатомное пространство, отражают световые лучи (а не пропускают, как стекло), причем большинство металлов в равной степени рассеивают все лучи видимой части спектра. Поэтому они имеют серебристо-белый или серый цвет. Стронций, золото и медь в большей степени поглощают короткие волны (близкие к фиолетовому цвету) и отражают длинные волны светового спектра, поэтому имеют светло-желтый, желтый и медный цвета.
Хотя на практике металл не всегда нам кажется светлым телом. Во-первых, его поверхность может окисляться и терять блеск. Поэтому самородная медь выглядит зеленоватым камнем. А во-вторых, и чистый металл может не блестеть. Очень тонкие листы серебра и золота имеют совершенно неожиданный вид — они имеют голубовато-зеленый цвет. А мелкие порошки металлов кажутся темно-серыми, даже черными.
Наибольшую отражательную способность имеют серебро, алюминий, палладий. Их используют при изготовлении зеркал, в том числе и в прожекторах.
Почему металлы имеют высокую электрическую проводимость и теплопроводны?
Хаотически движущиеся электроны в металле под воздействием приложенного электрического напряжения приобретают направленное движение, т. е. проводят электрический ток. При повышении температуры металла возрастают амплитуды колебаний находящихся в узлах кристаллической решетки атомов и ионов. Это затрудняет перемещение электронов, электрическая проводимость металла падает. При низких температурах колебательное движение, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость металлов резко возрастает. Вблизи абсолютного нуля сопротивление у металлов практически отсутствует, у большинства металлов появляется сверхпроводимость.
Следует отметить, что неметаллы, обладающие электрической проводимостью (например, графит), при низких температурах, наоборот, не проводят электрический ток из-за отсутствия свободных электронов. И только с повышением температуры и разрушением некоторых ковалентных связей их электрическая проводимость начинает возрастать.
Наибольшую электрическую проводимость имеют серебро, медь, а также золото, алюминий, наименьшую — марганец, свинец, ртуть.
Чаще всего с той же закономерностью, как и электрическая проводимость, изменяется теплопроводность металлов.
Она обусловлена большой подвижностью свободных электронов, которые, сталкиваясь с колеблющимися ионами и атомами, обмениваются с ними энергией. Происходит выравнивание температуры по всему куску металла.
Механическая прочность, плотность, температура плавления у металлов очень сильно отличаются. Причем с увеличением числа электронов, связывающих ион-атомы, и уменьшением межатомного расстояния в кристаллах показатели этих свойств возрастают.
Так, щелочные металлы ($Li, K, Na, Rb, Cs$), атомы которых имеют один валентный электрон, мягкие, с небольшой плотностью (литий — самый легкий металл с $ρ=0,53 г/см^3$) и плавятся при невысоких температурах (например, температура плавления цезия $29°С$). Единственный металл, жидкий при обычных условиях, — ртуть — имеет температуру плавления, равную $–38,9°С$.
Кальций, имеющий два электрона на внешнем энергетическом уровне атомов, гораздо более тверд и плавится при более высокой температуре ($842°С$).
Еще более прочной является кристаллическая решетка, образованная ионами скандия, который имеет три валентных электрона.
Но самые прочные кристаллические решетки, большие плотности и температуры плавления наблюдаются у металлов побочных подгрупп V, VI, VII, VIII групп. Это объясняется тем, что для металлов побочных подгрупп, имеющих неспаренные валентные электроны на d-подуровне, характерно образование очень прочных ковалентных связей между атомами, помимо металлической, осуществляемой электронами внешнего слоя с $s$-орбиталей.
Вспомните, что самый тяжелый металл — это осмий $Os$ с $ρ=22,5 г/см^3$ (компонент сверхтвердых и износостойких сплавов), самый тугоплавкий металл — это вольфрам $W$ с $t_{пл.}=3420°С$ (применяется для изготовления нитей накаливания ламп), самый твердый металл — это хром $Cr$ (царапает стекло). Они входят в состав материалов, из которых изготавливают металлорежущий инструмент, тормозные колодки тяжелых машин и др.
Металлы по-разному взаимодействуют с магнитным полем. Такие металлы, как железо, кобальт, никель и гадолиний выделяются своей способностью сильно намагничиваться. Их называют ферромагнетиками. Большинство металлов (щелочные и щелочноземельные металлы и значительная часть переходных металлов) слабо намагничиваются и не сохраняют это состояние вне магнитного поля — это парамагнетики. Металлы, выталкиваемые магнитным полем, — диамагнетики (медь, серебро, золото, висмут).
Напомним, что при рассмотрении электронного строения металлов мы разделили металлы на металлы главных подгрупп ($s-$ и $р-$элементы) и металлы побочных подгрупп (переходные $d-$ и $f-$элементы).
В технике принято классифицировать металлы по различным физическим свойствам:
а) плотности — легкие ($ρ < 5 г/см^3$) и тяжелые (все остальные);
б) температуре плавления — легкоплавкие и тугоплавкие.
Железо и его сплавы принято считать черными металлами, а все остальные — цветными.
Существуют классификации металлов по химическим свойствам.
Металлы с низкой химической активностью называют благородными (серебро, золото, платина и ее аналоги — осмий, иридий, рутений, палладий, родий).
По близости химических свойств выделяют щелочные (металлы главной подгруппы I группы), щелочноземельные (кальций, стронций, барий, радий), а также редкоземельные металлы (скандий, иттрий, лантан и лантаноиды, актиний и актиноиды).
Атомы металлов сравнительно легко отдают валентные электроны и переходят в положительно заряженные ионы, т.е. окисляются. В этом, как вам известно, заключается главное общее свойство и атомов, и простых веществ — металлов.
Металлы в химических реакциях всегда восстановители. Восстановительная способность атомов простых веществ — металлов, образованных химическими элементами одного периода или одной главной подгруппы Периодической системы Д.И. Менделеева, изменяется закономерно.
Электрохимический ряд напряжений металлов
Восстановительную активность металла в химических реакциях, которые протекают в водных растворах, отражает его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов.
На основании этого ряда напряжений можно сделать следующие важные заключения о химической активности металлов в реакциях, протекающих в водных растворах при стандартных условиях ($t=25°С, р=1 атм$):
- Чем левее стоит металл в этом ряду, тем более сильным восстановителем он является.
- Каждый металл способен вытеснять (восстанавливать) из солей в растворе те металлы, которые в ряду напряжений стоят после него (правее).
- Металлы, находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из кислот в растворе.
Восстановительная активность металла, определенная по электрохимическому ряду, не всегда соответствует положению его в Периодической системе. Это объясняется тем, что при определении положения металла в ряду напряжений учитывают не только энергию отрыва электронов от отдельных атомов, но и энергию, затрачиваемую на разрушение кристаллической решетки, а также энергию, выделяющуюся при гидратации ионов.
Металлы, являющиеся самыми сильными восстановителями (щелочные и щелочноземельные), в любых водных растворах взаимодействуют прежде всего с водой.
Например, литий более активен в водных растворах, чем натрий (хотя по положению в Периодической системе $Na$ — более активный металл). Дело в том, что энергия гидратации ионов $Li^+$ значительно больше, чем энергия гидратации $Na^+$, поэтому первый процесс является энергетически более выгодным.
Рассмотрев общие положения, характеризующие восстановительные свойства металлов, перейдем к конкретным химическим реакциям.
Взаимодействие металлов с неметаллами
1. С кислородом большинство металлов образуют оксиды — основные и амфотерные. Кислотные оксиды переходных металлов, например оксид хрома (VI) $CrO_3$ или оксид марганца(VII) $Mn_2O_7$, не образуются при прямом окислении металла кислородом. Их получают косвенным путем.
Щелочные металлы $Na, K$ активно реагируют с кислородом воздуха, образуя пероксиды:
Оксид натрия получают косвенным путем, при прокаливании пероксидов с соответствующими металлами:
Литий и щелочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха, образуя основные оксиды:
Другие металлы, кроме золота и платиновых металлов, которые вообще не окисляются кислородом воздуха, взаимодействуют с ним менее активно или при нагревании:
2. С галогенами металлы образуют соли галогеноводородных кислот, например:
3. С водородом самые активные металлы образуют гидриды — ионные солеподобные вещества, в которых водород имеет степень окисления $–1$, например:
Многие переходные металлы образуют с водородом гидриды особого типа — происходит как бы растворение или внедрение водорода в кристаллическую решетку металлов между атомами и ионами, при этом металл сохраняет свой внешний вид, но увеличивается в объеме. Поглощенный водород находится в металле, по-видимому, в атомарном виде.
Существуют и гидриды металлов промежуточного характера.
4. С серой металлы образуют соли — сульфиды, например:
5. С азотом металлы реагируют несколько труднее, т.к. химическая связь в молекуле азота $N_2$ очень прочна; при этом образуются нитриды. При обычной температуре взаимодействует с азотом только литий:
Взаимодействие металлов со сложными веществами
1. С водой. Щелочные и щелочноземельные металлы при обычных условиях вытесняют водород из воды и образуют растворимые основания — щелочи, например:
Другие металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, тоже могут при определенных условиях вытеснять водород из воды. Но алюминий бурно взаимодействует с водой, только если удалить с его поверхности оксидную пленку:
Магний взаимодействует с водой только при кипячении, при этом также выделяется водород:
Если горящий магний внести в воду, то горение продолжается, т.к. протекает реакция: $2H_{2}+O_{2}=2H_2O$ (говорит водород). Железо взаимодействует с водой только в раскаленном виде:
2. С кислотами в растворе ($HCl, H_2SO_{4(разб.)}, CH_3COOH$ и др., кроме $HNO_3$) взаимодействуют металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода. При этом образуются соль и водород.
Например:
$2Al↖{0}+6{H}↖{+1}Cl=2Al↖{+3}Cl_{3}+3{H_2}↖{0}↑,$
$2CH_3COO{H}↖{+1}+Mg↖{0}=Mg↖{+2}(CH_3COO)_2+{H_2}↖{0}↑$
А вот свинец (и некоторые другие металлы), несмотря на его положение в ряду напряжений (слева от водорода), почти не растворяется в разбавленной серной кислоте, т.к. образующийся сульфат свинца $PbSO_4$ нерастворим и создает на поверхности металла защитную пленку.
3. С солями менее активных металлов в растворе. В результате такой реакции образуется соль более активного металла и выделяется менее активный металл в свободном виде.
Например:
$Fe↖{0}+{Cu}↖{+2}SO_4=Fe↖{+2}SO_4+Cu↖{0}$
Нужно помнить, что реакция идет в тех случаях, когда образующаяся соль растворима. Вытеснение металлов из их соединений другими металлами впервые подробно изучил Н.Н. Бекетов — крупный русский физико-химик. Он расположил металлы по химической активности в «вытеснительный ряд», ставший прототипом ряда напряжений металлов.
4. С органическими веществами. Взаимодействие с органическими кислотами аналогично реакциям с минеральными кислотами. Спирты же могут проявлять слабые кислотные свойства при взаимодействии со щелочными металлами:
$2C_2H_5O{H}↖{+1}+2{Na}↖{0}→2C_2H_5O{Na}↖{+1}+{H_2}↖{0}↑$.
Аналогично реагирует и фенол:
$2C_6H_5O{H}↖{+1}+2{Na}↖{0}→2C_6H_5O{Na}↖{+1}+{H_2}↖{0}↑$.
Металлы участвуют в реакциях с галогеналканами, которые используют для получения низших циклоалканов и для синтезов, в ходе которых происходит усложнение углеродного скелета молекулы (реакция А. Вюрца):
${2CH_3Cl}↙{хлорметан}+2Na→{C_2H_6}↙{этан}+2NaCl$
5. Со щелочами в растворе взаимодействуют металлы, гидроксиды которых амфотерны.
Например:
$2Al+2KOH+6{H_2}↖{+1}O=2K[Al↖{+3}(OH)_4]+3{H_2}↖{0}↑$.
6. Металлы могут образовывать друг с другом химические соединения, которые получили общее название интерметаллических соединений. В них чаще всего не проявляются степени окисления атомов, которые характерны для соединений металлов с неметаллами. Например:
$Cu_3Au, LaNi_5, Na_2Sb, Ca_3Sb_2$ и др.
Интерметаллические соединения обычно не имеют постоянного состава, химическая связь в них в основном металлическая. Образование этих соединений более характерно для металлов побочных подгрупп.
Химические свойства щелочных металлов ($Na, K$)
Щелочные металлы — это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атомы этих элементов содержат по одному электрону, находящемуся на большом удалении от ядра. Они легко отдают этот электрон, поэтому являются сильными восстановителями. Во всех соединениях щелочные металлы проявляют степень окисления $+1$. Все они типичные металлы, имеют серебристо-белый цвет, мягкие (режутся ножом), легкие и легкоплавкие. Активно взаимодействуют со всеми неметаллами:
Все щелочные металлы при взаимодействии с кислородом (исключение — $Li$) образуют пероксиды. В свободном виде щелочные металлы не встречаются из-за их высокой химической активности.
Оксиды — твердые вещества, имеют основные свойства. Их получают, прокаливая пероксиды с соответствующими металлами:
Гидроксиды $NaOH, KOH$ — твердые белые вещества, гигроскопичны, хорошо растворяются в воде с выделением теплоты, их относят к щелочам:
Соли щелочных металлов почти все растворимы в воде. Важнейшие из них: $Na_2CO_3$ — карбонат натрия; $Na_2CO_3·10H_2O$ — кристаллическая сода; $NaHCO_3$ — гидрокарбонат натрия, пищевая сода; $K_2CO_3$ — карбонат калия, поташ; $Na_2SO_4·10H_2O$ — глауберова соль; $NaCl$ — хлорид натрия, пищевая соль.
Химические свойства щелочноземельных металлов ($Ca, Mg$)
Кальций ($Ca$) является представителем щелочноземельных металлов, как называют элементы главной подгруппы II группы, но не все, а только начиная с кальция и вниз по группе. Это те химические элементы, которые, взаимодействуя с водой, образуют щелочи. Кальций на внеш нем энергетическом уровне содержит два электрона, степень окисления $+2$.
Физические и химические свойства кальция и его соединений представлены в таблице.
Магний ($Mg$) имеет такое же строение атома, как и кальций, степень его окисления также $+2$. Мягкий металл, но его поверхность на воздухе покрывается защитной пленкой, что немного снижает его химическую активность. Его горение сопровождается ослепительной вспышкой. $MgO$ и $Mg(OH)_2$ проявляют основные свойства. Хотя $Mg(OH)_2$ и малорастворим, но окрашивает раствор фенолфталеина в малиновый цвет.
Оксиды $MgO$ — твердые белые тугоплавкие вещества. В технике $CaO$ называют негашеной известью, а $MgO$ — жженой магнезией, их используют в производстве строительных материалов.
Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением теплоты и называется гашением извести, а образующийся $Ca(OH)_2$ — гашеной известью. Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой, а белая взвесь $Ca(OH)_2$ в воде — известковым молоком.
Соли магния и кальция получают взаимодействием их с кислотами.
$CaCO_3$ — карбонат кальция, мел, мрамор, известняк. Применяется в строительстве. $MgCO_3$ — карбонат магния — применяется в металлургии для освобождения от шлаков. $CaSO_4·2H_2O$ — гипс. $MgSO_4$ — сульфат магния — называют горькой, или английской, солью, содержится в морской воде. $BaSO_4$ — сульфат бария — благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяется в диагностике («баритовая каша») желудочно-кишечного тракта.
На долю кальция приходится $1,5%$ массы тела человека, $98%$ кальция содержится в костях.
Кальций и его соединения.
| Кальций | Оксид и гидроксид кальция | Соли кальция |
| 1. Серебристо-белый металл. 2. Активный металл, окисляется простыми веществами — неметаллами: $2Ca+O_2=2CaO$ $Ca+Cl_2=CaCl_2$ $Ca+S=CaS$ $Ca+H_2=CaH_2$ 3. Вытесняет водород из воды: $Ca+2H_2O=Ca(OH)_2+H_2↑$ 4. Вытесняет металлы из их оксидов (кальциотермия): $2Ca+ThO_2=Th+2CaO$ Получение Разложение электрическим током расплава хлорида кальция: $CaCl_2=Ca+Cl_2↑$ |
1. Порошки белого цвета. 2. Оксид кальция (негашеная известь) проявляет свойства основного оксида: а) взаимодействует с водой с образованием основания: $CaO+H_2O=Ca(OH)_2$ б) взаимодействует с кислотными оксидами: $CaO+SiO_2=CaSiO_3$ 3. Гидроксид кальция проявляет свойства сильного основания: $Ca(OH)_2=Ca^{2+}+2OH^{–}$ $Ca(OH)*2+CO_2=CaCO_3↓+H_2O$; $Ca(OH)2+Ca(HCO_3)2=2CaCO_3↓+2H_2O$$ Получение 1. Оксида — обжиг известняка: $CaCO_3=CaO+CO_2↑$ 2. Гидроксида — гашение негашеной извести: $CaO+H_2O=Ca(OH)2$ |
1. Образует нерастворимый карбонат: $Ca^{2+}+CO_3^{2−}=CaCO_3↓$ и растворимый гидрокарбонат: $CaCO{3(кр)}+CO_2+H_2O=Ca(HCO_3){2(р-р)}$ 2. Образует нерастворимый фосфат: $3Сa{2+}+2PO_4^{3−}=Ca_3(PO_4)2↓$ и растворимый дигидрофосфат: $Ca_3(PO_4){2(кр)}+4H_3PO_4=3Ca(H_2PO_4)*{2(р-р)}$ 3. Гидрокарбонат разлагается при кипячении или испарении раствора: $Ca(HCO_3)*2=CaCO_3↓+CO_2↑+H_2O$ 4. Обожженный природный гипс: $CaSO_4·2H_2O=CaSO_4·0,5H_2O+1,5H_2O$ затвердевает при взаимодействии с водой, снова образуя кристаллогидрат: $CaSO_4·0,5H_2O+1,5H_2O=CaSO_4·2H_2O$ |
Химические свойства алюминия
Алюминий ($Al$) — элемент главной подгруппы III группы Периодической системы. У него на внешнем энергетическом уровне три электрона, которые алюминий легко отдает при химических взаимодействиях. У атомов алюминия восстановительные свойства выражены ярче, чем у бора, т.к. у алюминия имеется промежуточный слой с восемью электронами ($2e↖{-}; 8e↖{-}; 3e↖{-}$), который препятствует притяжению электронов к ядру. Алюминий имеет степень окисления $+3$.
Алюминий — серебристо-белый металл, $t°*{пл}=660°С$. Это самый распространенный металл земной коры, обладает высокой коррозионной стойкостью. Малая плотность алюминия ($2,7 г/{см^3}$) в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делают алюминий незаменимым в самолетостроении. Высокая электропроводность алюминия (в $1.6$ раза меньше, чем у меди) позволяет заменять медные провода более легкими — алюминиевыми.
Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии, с помощью которой получают хром, ванадий, титан и другие металлы.
Прочность химической связи в оксиде $Al_2O_3$ обуславливает его механическую прочность, твердость. $Al_2O_3$ — корунд, абразивный материал. Искусственный рубин — $Al_2O_3$ с добавлением оксида хрома. Химические свойства алюминия и его соединений обобщены в таблице.
Алюминий и его соединения.
| Алюминий | Соединения алюминия | |
| Оксид алюминия | Гидроксид алюминия | |
| 1. Серебристо-белый легкий металл. 2. Окисляется на воздухе с образованием защитной пленки: $4Al+3O_2=2Al_2O_3$ 3. Вытесняет водород из воды: $2Al+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2↑$ 4. Взаимодействует с кислотами: $2Al^{0}+6H^{+}=2Al^{3+}+3H_2^0{↑}$ 5. Взаимодействует с водным раствором щелочи: $2Al+2H_2O+2NaOH=2NaAlO_2+3H_2{↑}$ 6. Вытесняет металлы из их оксидов (алюминотермия): $8Al+3Fe_3O_4=9Fe+4Al_2O_3+Q$ Получение Разложение электрическим током расплава оксида алюминия (в криолите): $2Al_2O_3=4Al+3O_2{↑}–3352 кДж$ |
1. Очень твердый порошок белого цвета 2. Амфотерный оксид, взаимодействует: а) с кислотами: $Al_2O_3+6H^{+}=2Al^{3+}+3H_2O$ б) со щелочами: $Al_2O_3+2OH^{–}=2AlO_2^{−}+H_2O$ Образуется: а) при окислении или горении алюминия на воздухе: $4Al+3O_2=2Al_2O_3$ б) в реакции алюминотермии: $2Al+Fe_2O_3=Al_2O_3+2Fe$; в) при термическом разложении гидроксида алюминия: $2Al(OH)_3=Al_2O_3+3H_2O$ |
1. Белый нерастворимый в воде порошок. 2. Проявляет амфотерные свойства, взаимодействует: а) с кислотами: $Al(OH)_3+3HCl=AlCl_3+3H_2O$ $Al(OH)_3+3H^{+}=Al^{3+}+3H_2O$ б) со щелочами: $Al(OH)_3+NaOH=NaAlO_2+2H_2O$ $Al(OH)_3+OH^{–}=AlO_2^{−}+2H_2O$ 3. Разлагается при нагревании: $2Al(OH)_3=Al_2O_3+3H_2O$ Образуется при: а) взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка): $Al^{3+}+3OH^{–}=Al(OH)_3↓$ б) взаимодействии алюминатов с кислотами (без избытка): $AlO_2^{−}+H^{+}+H_2O=Al(OH)*3↓$ Соли алюминия в водных растворах гидролизуются: $Al^{3+}+H_2O⇄AlOH^{2+}+H^{+}$ $AlOH^{2+}+H_2O⇄Al(OH)2^{+}+H^{+}$ $Al(OH)2^{+}+H_2O⇄Al(OH){3}+H^{+}$ |
Химические свойства меди
Медь ($Cu$) — элемент побочной подгруппы первой группы. Электронная формула: ($…3d^{10}4s^1$). Десятый d-электрон атома меди подвижный, т. к. переместился с $4s$-подуровня. Медь в соединениях проявляет степени окисления $+1(Cu_2O)$ и $+2(CuO)$.
Медь — мягкий, блестящий металл, имеющий красную окраску, ковкий и обладает хорошими литейными качествами, хороший тепло- и электропроводник. Температура плавления $1083°С$.
Как и другие металлы побочной подгруппы I группы Периодической системы, медь стоит в ряду активности правее водорода и не вытесняет его из кислот, но реагирует с кислотами-окислителями:
$Cu+2H_2SO{4(конц.)}=CuSO_4+SO_2↑+2H_2O$;
$Cu+4HNO*{3(конц.)}=Cu(NO_3)_2+2NO_2↑+2H_2O$.
Под действием щелочей на растворы солей меди выпадает осадок слабого основания голубого цвета — гидроксида меди (II), который при нагревании разлагается на основный оксид $CuO$ черного цвета и воду:
$Cu^{2+}+2OH^{–}=Cu(OH)_2↓; Cu(OH)_2 {→}↖{t°} CuO+H_2O$
Химические свойства цинка
Цинк ($Zn$) — элемент побочной подгруппы II группы. Его электронная формула следующая: ($…3d^{10}4s^2$). Так как в атомах цинка предпоследний $d-$подуровень полностью завершен, то цинк в соединениях проявляет степень окисления $+2$.
Цинк — металл серебристо-белого цвета, практически не изменяющийся на воздухе. Обладает коррозионной стойкостью, что объясняется наличием на его поверхности оксидной пленки.
Цинк — один из активнейших металлов, при повышенной температуре реагирует с простыми веществами:
$Zn+Cl_2→↖{t°}ZnCl_2$,
$2Zn+O_2→↖{t°}2ZnO$,
$Zn+S→↖{t°}ZnS$.
Цинк вытесняет водород из кислот:
$Zn+2Н^{+}=Zn^{2+}+H_2↑$
Гидроксид цинка амфотерен, т. е. проявляет свойства и кислоты, и основания. При постепенном приливании раствора щелочи к раствору соли цинка выпавший вначале осадок растворяется (то же происходит и с алюминием):
$ZnSO_4+2NaOH={Zn(OH)_2}↙{белый}↓+Na_2SO_4$,
$Zn(OH)*2+2NaOH={Na_2[Zn(OH)4]}↙{тетрагидроксоцинкат натрия}$
Химические свойства хрома
На примере хрома ($Cr$) можно показать, что свойства переходных элементов меняются вдоль периода не принципиально: происходит количественное изменение, связанное с изменением числа электронов на валентных орбиталях. Максимальная степень окисления хрома $+6$. Металл в ряду активности стоит левее водорода и вытесняет его из кислот:
$Cr+2H^{+}=Cr^{2+}+H{2}↑$.
При добавлении раствора щелочи к такому раствору образуется осадок $Me(OH)2$, который быстро окисляется кислородом воздуха:
$4Cr(OH)2+O_2+2H_2O=4Cr(OH)3$.
Ему соответствует амфотерный оксид $Cr_2O_3$. Оксид и гидроксид хрома (в высшей степени окисления) проявляют свойства кислотных оксидов и кислот соответственно. Соли хромовой кислоты ($H_2CrO_4$) в кислой среде превращаются в дихроматы — соли дихромовой кислоты ($H_2Cr_2O_7$). Окисление сопровождается изменением окраски, т.к. соли хроматы желтого цвета, а дихроматы — оранжевого.
$2CrO_4^{2-}+H^{+}⇄Cr_2O_7^{2-}+H_2O$
Соединения хрома обладают высокой окислительной способностью.
*
Щелочноземельные металлы
Ключевые слова конспекта: щелочноземельные металлы, элементы IIA-группы, земли, получение щелочноземельных металлов.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ IIA ГРУППЫ
К щёлочноземельным металлам относят кальций Са, стронций Sr, барий Ва, радий Ra – металлы IIА-группы. Название «щёлочноземельные» обусловлено тем, что гидроксиды этих металлов относятся к щелочам – растворимым в воде основаниям, а оксиды этих металлов с древних времён называли землями. Бериллий и магний к щёлочноземельным металлам не относятся.
Важнейшие параметры элементов IIA группы приведены в таблице:
Электронная конфигурация валентного слоя атомов щёлочноземельных металлов в стационарном состоянии ns2. Щёлочноземельные металлы являются s-элементами. Во всех своих соединениях они имеют степень окисления +2.
Высшие оксиды щёлочноземельных металлов имеют состав МеО и проявляют основный характер. Высшие гидроксиды этих элементов Ме(ОН)2 являются типичными основаниями, их относят к щелочам, хотя их растворимость намного ниже, чем гидроксидов щелочных металлов. Водородные соединения щёлочноземельных металлов представляют собой твёрдые гидриды состава МеH2.
ЩЁЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ – ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА
При обычных условиях щёлочноземельные металлы – твёрдые вещества, имеют металлический блеск на свежем срезе (быстро покрываются желтоватой плёнкой на воздухе), лёгкие (кроме радия), при этом более твёрдые, чем щелочные металлы. Кальций не режется ножом, он довольно твёрдый, стронций и барий мягче. Барий похож по твёрдости на свинец, но в отличие от него при разрезании крошится на отдельные кристаллы.
При внесении щёлочноземельных металлов или их соединений в бесцветное пламя появляется его характерная окраска:
- Са – кирпично-красная,
- Sr – карминово-красная,
- Ва – желтовато-зелёная.
Щёлочноземельные металлы являются активными восстановителями. Реакции с галогенами протекают легко даже при обычных условиях:
При сгорании щёлочноземельных металлов на воздухе или в кислороде образуются оксиды:
При нагревании на воздухе или в кислороде кальций загорается, пламя при этом имеет красноватый цвет.
Щёлочноземельные металлы взаимодействуют с серой при нагревании. Образуются сульфиды:
При нагревании щёлочноземельные металлы реагируют с азотом с образованием нитридов (Са – при температуре красного каления):
При нагревании щёлочноземельные металлы взаимодействуют с водородом с образованием твёрдых гидридов:
Щёлочноземельные металлы легко взаимодействуют с водой с образованием щёлочи и водорода:
Кальций с холодной водой реагирует сравнительно медленно, но с горячей водой реакция идёт бурно.
Щёлочноземельные металлы активно реагируют с разбавленными кислотами с образованием соли и водорода, но при этом, как и в случае щелочных металлов, параллельно происходит взаимодействие щёлочноземельного металла с водой. По-другому происходит взаимодействие сконцентрированными растворами кислот или с самими кислотами, являющимися сильными окислителями (HNO3, H2SO4). Происходит восстановление азота в высшей степени окисления (в HNO3) или серы в высшей степени окисления (в H2SO4). Образуется соль, продукт восстановления соответственно азота или серы и воды:
Щёлочноземельные металлы активно взаимодействуют с растворами солей, но происходит, как и в случае щелочных металлов, не замещение металла, входящего в состав соли, а реакция щёлочноземельных металлов с водой раствора.
Кальций и стронций получают электролизом расплавов хлоридов:
Конспект урока по химии «Щелочноземельные металлы. Элементы IIA-группы». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
Металлы IIА группы
- Металлы – простые вещества. Химические свойства щелочноземельных металлов во многом напоминают свойства щелочных металлов, а магний и бериллий имеют некоторые характерные особенности.
- Бериллий, магний и щелочноземельные металлы горят на воздухе.
2Be + O2 = 2BeO 2Mg + O2 = 2MgO
2Ba + O2 = 2BaO (до 500С) 2Ba + O2 = 2BaO2 (свыше 800С)
- Взаимодействие с неметаллами приводит к образованию бинарных соединений
N2 = Mg3N2 Be + Cl2 = BeCl2
- х соединений.
Са + S = СаS 2Mg + Si 
Mg2Si 3Mg +
- При комнатной температуре с водой реагируют только щелочноземельные металлы. Магний при нагревании.
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑ Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2↑
- Металлы IIА группы активно реагируют с разбавленными кислотами:
Mg + H2SO4(разб.) = MgSO4 + H2 Ве + 2HCl = ВеCl2 + Н2
- Взаимодействие с кислотами окислителями (азотной, концентрированной серной)
3Ве + 8HNO3 (разб. гор.) = 3Ве(NO3)2 + 2NO + 4H2O
4Mg + 10HNO3(оч. разб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
4Ca + 10HNO3 (разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O
4Ca + 10HNO3 (оч. разб.) = 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S + 4H2O
4Са + 5H2SO4(конц.) = 4СаSO4 + H2S + 4H2O
- Бериллий не только образует амфотерные оксид и гидроксид, но и сам реагирует с щелочами в концентрированных растворах или при сплавлении:
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2 Be + 2NaOH Na2BeO2 + H2
- При взаимодействии с аммиаком образуются амиды и водород:
3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2
- Магний и кальций используют в качестве восстановителей.
MoO + Mg Mo + MgO V2O5 + 5Ca 5CaO + 2V
Магний восстанавливает из оксидов не только металлы, но и неметаллы.
2Mg + CO2 2MgO + C 2Mg + SiO2 Si + 2MgO (ниже 800°С)
2CO2 + 5Ca CaC2 + 4CaO 4Mg + SiO2 Mg2Si + 2MgO ( 1000°С)
- Cоединения металлов IIА группы
- Оксиды. Оксид магния, оксиды щелочноземельных металлов – основные. Вступают в реакции с водой, кислотными оксидами, кислотами. Оксид бериллия – амфотерный.
- CaO + H2O = Ca(OH)2 (реакция идет при комнатной температуре)
MgO + H2O(пар) = Mg(OH)2 (100° – 150°С)
- CaO + CO2 = CaCO3
- MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O MgO + 2HI = MgI2 + H2O
- Амфотерность оксида бериллия выражается в его способности реагировать как с кислотами, так и с щелочами при сплавлении или в растворе.
BeO + 2HCl = BeCl2 + H2O
BeO + 2NaOH Na2BeO2 + H2O BeO + 2NaOH + H2O = Na2[Be(OH)4]
- Окислительно-восстановительные реакции
BaO2 + 2H2SO4 + 2FeSO4 = BaSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2O
MgO + CO = Mg + CO2 MgO + C = Mg + CO
3BaO + Si = BaSiO3 + 2Ba
СaO + C CaC2 + CO
- Гидроксиды. Гидроксид магния, гидроксиды щелочноземельных металлов – характер основный, гидроксид бериллия – характер амфотерный.
- Сa(OH)2 (избыток) + CO2 = СaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2CO2(избыток) = Ca(HCO3)2
Ca(OH)2(избыток) + SO2 = CaSO3↓ + H2O Ca(OH)2 + 2SO2(избыток) = Ca(HSO3)2
- Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O
Ca(OH)2 + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + 2H2O
3Mg(OH)2 + H3PO4 = (MgOH)3PO4 + 3H2O
- Mg(OH)2 MgO + H2O
- Be(OH)2 + 2HCl = BeCl2 + 2H2O Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
- Соли.
- Са(НСО3)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O + 2CO2
Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2СО2
СаСО3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
- (CH3COO)2Ca + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2CH3COONa
Ba(NO3)2 + FeSO4 = Fe(NO3)2 + ↓BaSO4
- Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
Са(НСО3)2 CaCO3+ CO2 + H2O 2Ca(NO3)2 2CaO + 4NO2 + O2
Sr(HCO3)2 SrCO3 + CO2 + H2O
- CaCl2 Ca + Cl2
на катоде на аноде
- Окислительно-восстановительные реакции
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P
Ca(ClO)2 + 4NaBr + 2H2O = CaCl2 + 4NaOH + 2Br2
CaCO3 + C CaC2 + 3CO
BaSO3 + H2O2 = BaSO4 + H2O SrSO3 + H2O2 = SrSO4 + H2O
CH3 – C – O – Ba – O – C – CH3 BaCO3 + CH3 – C – CH3
║ ║ ║
O O O
BaSO4 + 4C = BaS + 4CO BaSO4 + 4H2 = BaS + 4H2O
BaSO4 + 4CO = BaS + 4CO2 SrSO4 + 4CО SrS + 4CO2
- Бинарные соединения.
- CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑ Са3Р2 + 6Н2О = 2РН3↑ + 3 Са(ОН)2
- Mg2Si + 4H2O(хол.) = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
Ba3N2 + 6H2O = ↓3Ba(OH)2 + 2NH3
- Mg3N2 + 3H2SO4 = 3MgSO4 + 2NH3↑ Mg3N2 + 8HBr = 3MgBr2 + 2NH4Br
5Ca3P2 + 16KMnO4 + 24H2SO4 = 5Ca3(PO4)2 + 16MnSO4 + 8K2SO4 + 24H2O
Ca3P2 + 2KMnO4 + 4H2O = 3Ca(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH + 2P
Ca3P2 + 8Cl2 + 8H2O = Ca3(PO4)2 + 16HCl
Ca3P2 (тв). + 8H2SO4(конц.) = Ca3(PO4)2 + 8SO2 + 8H2O
Ca3P2 + 22HNO3 = 3Ca(NO3)2 + 16NO2 + 2H3PO4 + 8H2O
3Ca3P2 + 8K2Cr2O7 + 64HCl = 3Ca3(PO4)2 + 16KCl + 16CrCl3 + 32H2O
Ca(ClO)2 + 4NaBr + 2H2O = CaCl2 + 4NaOH + 2Br2
IIА группа
1. К нерастворимой в воде соли белого цвета, которая встречается в природе в виде широко используемого в строительстве и архитектуре минерала, прилили раствор соляной кислоты, в результате соль растворилась, и выделился газ, при пропускании которого через известковую воду выпал осадок белого цвета; осадок растворился при дальнейшем пропускании газа. При кипячении полученного раствора выпадает осадок. Напишите уравнения описанных реакций.
2. Кальций растворили в воде. При пропускании через полученный раствор сернистого газа образуется осадок белого цвета, который растворяется при пропускании избытка газа. Добавление к полученному раствору щелочи приводит к образованию осадка белого цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
3. Раствор, полученный при пропускании сернистого газа через бромную воду, нейтрализовали гидроксидом бария. Выпавший осадок отделили, смешали с коксом и пркалили. При обработке продукта прокаливания хлороводородной кислотой выделился газ с запахом тухлых яиц. Напишите уравнения описанных реакций.
4. Кальций нагрели в атмосфере водорода. Продукт реакции обработали водой, выделяющийся газ пропустили над нагретым оксидом цинка, а в раствор добавили кальцинированную соду. Напишите уравнения описанных реакций.
5. Через баритовую воду пропускали углекислый газ. В полученный раствор добавили гидроксид бария, продукт реакции отделили и растворили в ортофосфорной кислоте.
Напишите уравнения описанных реакций.
6. Через раствор, полученный при гашении извести, пропустили газ, который образуется при получении негашеной извести из известняка; в результате выделяется белый осадок. При действии уксусной кислоты на полученный осадок выделяется тот же газ, который образуется при прокаливании карбоната кальция. Напишите уравнения описанных реакций.
7. Негашеную известь «погасили» водой. В полученный раствор пропустили газ, который выделяется при кальцинировании гидрокарбоната натрия, при этом наблюдали образование и последующее растворение осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
8. Вещество, образующееся при сплавлении магния с кремнием, обработали водой, в результате образовался осадок и выделился бесцветный газ. Осадок растворили в соляной кислоте, а газ пропустили через раствор перманганата калия, при этом образовались два нерастворимых в воде бинарных вещества. Напишите уравнения описанных реакций.
9. Магниевую стружку нагрели в атмосфере азота и продукт реакции последовательно обработали кипящей водой, растворами серной кислоты и нитрата бария. Напишите уравнения описанных реакций
10. Негашеную известь прокалили с избытком кокса. Продукт реакции после обработки водой используется для поглощения сернистого и углекислого газов. Напишите уравнения описанных реакций.
11. Магний нагрели в сосуде, наполненном газообразным аммиаком. Образовавшееся вещество растворили в концентрированном растворе бромоводородной кислоты, раствор выпарили и остаток нагрели до появления запаха, после чего добавили раствор щелочи. Напишите уравнения описанных реакций.
12. Магниевый порошок смешали с кремнием и нагрели. Продукт реакции обработали холодной водой и выделяющийся газ пропустили через горячую воду. Образовавшийся осадок отделили, смешали с едким натром и нагрели до плавления. Напишите уравнения описанных реакций.
13. Простое вещество, полученное при нагревании фосфата кальция с коксом и оксидом кремния, сплавили с металлическим кальцием. Продукт реакции обработали водой, а выделяющийся газ собрали и пропустили через раствор соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.
14. Фосфат кальция прокалили с углём в присутствии речного песка. Образовавшееся простое вещество прореагировало с избытком хлора. Полученный продукт внесли в избыток раствора гидроксида калия. На образовавшийся раствор подействовали известковой водой. Напишите уравнения описанных реакций.
15) Металлический кальций прокалили в атмосфере азота. Продукт реакции обработали водой, выделившийся при этом газ пропустили в раствор нитрата хрома (III). Выпавший в ходе процесса серо-зеленый осадок обработали щелочным раствором пероксида водорода.
Напишите уравнения описанных реакций.
16) Смесь порошков нитрита калия и хлорида аммония растворили в воде и раствор осторожно нагрели. Выделившийся газ прореагировал с магнием. Продукт реакции внесли в избыток раствора соляной кислоты, при этом выделение газа не наблюдалось. Полученную магниевую соль в растворе обработали карбонатом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
17) Магний растворили в разбавленной азотной кислоте, причем выделение газа не наблюдалось. получившийся раствор обработали избытком раствора гидроксида калия при нагревании. Выделившийся при этом газ сожгли в кислороде. Напишите уравнения описанных реакций.
18) Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома (III) в присутствии карбоната натрия. выделившийся при этом газ прореагировал с избытком гидроксида кальция с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора бромоводородной кислоты и в полученный раствор добавили раствор нитрата серебра до прекращения выпадения осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
19) Фосфид кальция обработали соляной кислотой. Выделившийся газ сожгли в закрытом сосуде, продукт горения полностью нейтрализовали раствором гидроксида калия. К полученному раствору прилили раствор нитрата серебра. Напишите уравнения описанных реакций.
20) Оксид кремния прокалили с большим избытком магния. Полученную смесь веществ обработали водой. При этом выделился газ, который сожгли в кислороде. Твердый продукт сжигания растворили в концентрированном растворе гидроксида цезия. Напишите уравнения описанных реакций.
21) Магний нагрели в атмосфере азота. При добавлении к полученному веществу воды выделился газ, который пропустили над нагретым оксидом свинца (II). Полученное твердое вещество темного цвета растворили в разбавленной азотной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.
22) Щавелевую кислоту нагрели с небольшим количеством концентрированной серной кислоты. Выделившийся газ сначала пропустили над нагретым оксидом меди (II), а полученный газ пропустили через раствор гидроксида кальция до тех пор, пока первоначально выпавший осадок не растворился. Напишите уравнения описанных реакций.
23) Барий растворили в воде. К полученному раствору добавили сульфат калия, выпавший осадок отфильтровали, после чего через горячий фильтрат пропустили газообразный хлор. Реакционную массу выпарили, а затем прокалили до образования одной соли. Напишите уравнения описанных реакций.
24) Магний растворили в разбавленной азотной кислоте. К полученному раствору последовательно добавили гидроксид натрия, бромоводородную кислоту, фосфат натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
25) Барий растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделился бесцветный газ – несолеобразующий оксид. Полученный раствор разделили на три части. Первую выпармлм досуха, полученный осадок прокалили. Ко второй части добавили раствор сульфата натрия до прекращения выделения осадка; к третьей добавили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
26) Сульфат бария сплавили с коксом. Твердый остаток растворили в соляной кислоте, выделившийся газ вступил в реакцию оксидом серы (IV), а раствор – с сульфитом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.
IIА группа
1) СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
2) Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3↓ + H2O
CaSO3 + SO2 + H2O = Ca(HSO3)2
Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaSO3↓ + 2H2O
3) SO2 + Br2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4
H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2H2O
BaSO4 + 4С BaS + 4CO↑
BaS + 2HCl = ВaCl2 + H2S↑
4) Са + H2 CaH2
СаH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
ZnO + H2 Zn + H2O
Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaOH
5) Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O
BaСО3 + CO2 + H2O = Вa(HCO3)2
Вa(HCO3)2 + Ba(OH)2 = 2BaCO3↓ + 2H2O
BaCO3 + 2Н3РО4 = СО2 + H2O + Ва(Н2РО4)2
6) СаСО3 СаО + СО2↑
СаО + Н2О = Са(ОН)2
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + 2СН3СООН = (СН3СОО)2Са + СО2 ↑ + H2O
7) CaO + H2O = Ca(OH)2
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
2Mg + Si Mg2Si
Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O
3SiH4 + 8KMnO4 = 8MnO2 ↓ + 3SiO2 ↓ + 8KOH + 2H2O
9) 3Mg + N2 Mg3N2
Mg3N2 + 6H2O(гор.) = 3Mg(OH)2↓ + 2NH3↑
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2H2O
MgSO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4↓ + Mg(NO3)2
10) СaO + C CaC2 + CO↑
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
или Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3↓ + H2O
или Ca(OH)2 + 2SO2 = Ca(HSO3)2
11) 3Mg + 2NH3 Mg3N2 + 3H2↑
Mg3N2 + 8HBr = 3MgBr2 + 2NH4Br
NH4Br NH3↑ + HBr↑
MgBr2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ + 2NaBr
12) 2Mg + Si Mg2Si
Mg2Si + 4H2O(хол.) = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
SiH4+ 2H2O(гор.) = SiO2 + 4Н2
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
13) Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P
3Ca + 2P Ca3P2
Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2↓ + 2PH3↑
PH3 + HCl = PH4Cl
14) Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P
2P + 5Cl2 = 2PCl5
PCl5 + 8KOH = K3PO4 + 5KCl + 4H2O
2K3PO4 + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2↓ + 6KOH
15) 3Ca + N2 = Ca3N2
Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3↑
3NH3 + 3H2O + Cr(NO3)3 = Cr(OH)3↓ + 3NH4NO3
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4KOH = 2K2CrO4 + 8H2O
16) KNO2 + NH4Cl KCl + N2↑ + 2H2O
3Mg + N2 = Mg3N2
Mg3N2 + 8HCl = 3MgCl2 + 2NH4Cl
2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O = (MgOH)2CO3↓ + CO2↑ + 4NaCl
17) 4Mg + 10HNO3(оч. разб.) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Mg(NO3)2 + 2KOH = Mg(OH)2↓ + 2KNO3
NH4NO3 + KOH NH3↑ + KNO3 + H2O
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
18) 3NaNO3 + Cr2O3 + 2Na2CO3 = 2Na2CrO4 + 2CO2↑ + 3NaNO2
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + 2HBr = CaBr2 + CO2↑ + H2O
CaBr2 + 2AgNO3 = 2AgBr↓ + Ca(NO3)2
19) Ca3P2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2PH3↑
PH3 + 2O2 = H3PO4
H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O
K3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3KNO3
20) SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si
2Mg + Si = Mg2Si или
SiO2 + 4Mg = 2MgO + Mg2Si
Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2↓ + SiH4↑
SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
SiO2 + 2CsOH = Cs2SiO3 + H2O
21) 3Mg + N2 = Mg3N2
Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3
2NH3 + 3PbO = 3Pb + N2 + 3H2O
3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
22) H2C2O4 H2O + CO↑ + CO2↑
CO + CuO = Cu + CO2
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
23) Ba + 2HCl = BaCl2 + H2
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl
BaSO4 + 4C BaS + 4CO
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
24) 4Mg + 10HNO3(разб.) = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
Mg(NO3)2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ + 2NaNO3
Mg(OH)2 + 2HBr = MgBr2 + 2H2O
3MgBr2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 6NaBr
25) 4Ba + 10HNO3(разб.) = Ba(NO3)2 + N2O + 5H2O
Ba(NO3)2 Ba(NO2)2 + O2
Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaNO3
Ba(NO3)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaNO3
26) BaSO4 + 4C BaS + 4CO
BaS + 2HCl = ВaCl2 + H2S↑
H2S + SO2 = 2H2O + 3S↓
BaCl2 + Na2SO3 = BaSO3↓ + 2NaCl
…
К щелочноземельным металлам относят химические элементы: двувалентные металлы, составляющие IIА группу:
Бериллий Be
магний Mg
кальций Ca,
стронций Sr,
барий Ba и
радий Ra.
Хотя бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, а магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них.
Все щелочноземельные металлы — вещества серого цвета и гораздо более твердые, чем щелочные металлы.
Бериллий Be устойчив на воздухе. Магний и кальций (Mg и Ca) устойчивы в сухом воздухе. Стронций Sr и барий Ba хранят под слоем керосина.
Общая характеристка щелочноземельных металлов
От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение:
- атомного радиуса,
- металлических, основных, восстановительных свойств,
- реакционной способности.
Уменьшается
- электроотрицательность,
- энергия ионизация,
- сродство к электрону.
Электронные конфигурации у данных элементов схожи, все они содержат 2 электрона на внешнем уровне ns2:
Be — 2s2
Mg —3s2
Ca — 4s2
Sr — 5s2
Ba — 6s2
Ra — 7s2
Нахождение в природе щелочноземельных металлов
Как правило, щелочноземельные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др.
Основные минералы, в которых присутствуют щелочноземельные металлы:
Способы получения щелочноземельных металлов
Магний
- Магний получают электролизом солей, чаще всего хлоридов: расплавленного карналлита (KCl·MgCl26H2O) или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:
MgCl2 → Mg + Cl2
- восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:
2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca2SiO4
Кальций
Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:
CaCl2 → Ca + Cl2
Барий
Барий получают алюмотермическим способом — восстановление оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:
4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO2)2
Химические свойства щелочноземельных металлов
Качественные реакции
- Окрашивание пламени солями щелочных металлов
Цвет пламени:
Ca — кирпично-красный
Sr — карминово-красный (алый)
Ba — яблочно-зеленый
- Взаимодействие с веществами:
Взаимодействие с простыми веществами — неметаллами
С кислородом
С кислородом взаимодействуют при нагревании с образованием оксидов
2Сa + O2 → 2CaO
Видео Горение кальция
С галогенами
(F, Cl, Br, I)
Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами при нагревании с образованием галогенидов .
Сa + Cl2→ 2СaCl2
С водородом
Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании с образованием гидридов:
Сa + H2 СaH2
Бериллий с водородом не взаимодействует.
Магний реагирует только при повышенном давлении:
Mg + H2 → MgH2
С серой
Щелочноземельные металлы при нагревании взаимодействуют с серой с образованием сульфидов сульфидов:
Сa + S СaS
Ca + 2C → CaC2 (карбиды)
С азотом
При комнатной температуре с азотом взаимодействует только магний с образованием нитрида:
6Mg + 2N2 → 2Mg3N2
Остальные щелочноземельные металлы реагируют с азотом при нагревании.
С углеродом
Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:
Ca + 2C → CaC2
Бериллий при нагревании с углеродом с образует карбид — метанид:
2Be + C → Be2C
С фосфором
Щелочноземельные металлы при нагревании взаимодействуют с фосфором с образованием фосфидов:
3Сa + 2P Сa3 P2
Взаимодействие со сложными веществами
С водой
Кальций, стронций и барий взаимодействуют с водой при комнатной температуре с образованием щелочи и водорода:
Sr + 2H2O → Sr(OH)2 + H2↑,
Магний реагирует с водой при кипячении, а бериллий с водой не реагирует.
С кислотами
- С растворами HCl, H2SO4, H3PO4 щелочноземельные металлы взаимодействуют с образованием соли и выделением водорода:
Са + H2SO4(разб)= СаSO4 + H2
- С кислотами-окислителями (HNO3 и конц. H2SO4):
с концентрированной серной:
4Ca + 10H2SO4(конц) → 4CaSO4 + H2S↑ + 5H2O;
с разбавленной и концентрированной азотной:
4Sr + 10HNO3(конц) → 4Sr(NO3)2 + N2O +5H2O
С водными растворами щелочей
В водных растворах щелочей растворяется только бериллий:
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
С солями
В расплаве щелочноземельные металлы могут взаимодействовать с некоторыми солями:
Ca + CuCl2 → CaCl2 + Cu
Запомните! В растворе щелочноземельные металлы взаимодействуют с водой, а не с солями других металлов.
С оксидами
Щелочноземельные металлы могут восстанавливать из оксидов такие неметаллы как кремний, бор, углерод:
2Ca + SiO2 → 2CaO + Si
Магний сгорает в атмосфере углекислого газа с образованием оксида магния и сажи (С):
2Mg + CO2 → 2MgO + C