Bài giảng Hóa đại cương vô cơ: Chương 4 - Nguyên tố nhóm II

CHƢƠNG 4: NGUYÊN TỐ NHÓM II 67 NGUYÊN TỐ NHÓM II Mục tiêu: Từ cấu hình electron nhóm -IIA, IIB, tính chất điển hình đơn chất hợp chất thuộc hai phân nhóm ' Trình bày vai trị, ứng dụng độc tính Mg, Ca, Zn, Cd Hg 68 NHÓM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) Be - Mg - Ca - Sr - Ba - Ra 1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo ứng dụng đơn chất  Do hoạt động hoá học mạnh nên kim loại kiềm thổ thiên nhiên gặp dạng hợp chất  Ví dụ: Nguồn thiên nhiên chủ yếu Beryli (Quặng beryl (Be3AI2Si6018)), Magnesi (Đá magnesit), Calci (Đá vôi CaC03), Stronti (Đá SrC03; SrS04), Bari (Quặng barit (BaS04); BaC03), Radi (Vết quặng uran) 69 NHÓM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.1 Trạng thái thiên nhiên Chế tạo ứng dụng đơn chất 70 NHÓM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.2 Đặc tính nguyên tử & vật lý chủ yếu 71 NHÓM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.2 Các phản ứng - Hợp chất thơng dụng  Tính khử kim loại kiềm thổ  Với O2: 2E (r) + O2 (k) → 2EO (r) Chú ý: Ba tạo thành bari peroxyd BaO2  Với H2O 2E(r) + 2H2O (l) → E2+ (aq) + 2OH- (aq) + H2 (k) (E = Ca, Sr, Ba)  Với halogen X2 E(r) + X2 → EX2(r) (X= F, Cl, Br, I)  Khử hydro tạo thành hydrid ion E (r) + H2 (k) → EH2 (r) (E = tất cả, trừ Be)  Khử nitrogen tạo thành nitrid ion: 2E (r) + N2 (k) → E3N2 (r) (E = tất cả, trừ Be) 72 NHÓM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.2 Các phản ứng - Hợp chất thơng dụng  Tính base oxyd Trừ BeO lưỡng tính, cịn lại oxyd base: EO (r) + H2O (l) → E2+ (aq) + 2OH- (aq)  Phân hủy nhiệt carbonat Tất carbonat bị nhiệt phân hủy thành oxyd: ECO3 → EO (r) + CO2 (k) 73 NHÓM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.2 Các phản ứng - Hợp chất thơng dụng  Định tính ion E2+ Các ngun tử kim loại kiềm thổ tự hợp chất dễ bay chúng lửa không màu cho màu đặc trưng: calici (màu đỏ cam), Stronti (màu đỏ son), bari (màu lục vàng), beryli magnesi (không màu)  Những hợp chất thông dụng: Bery (Be3Al2Si6O18), MgO, hợp chất kim RMgX (R= hydrocarbon, X = halogen), CaCO3, Ca(OH)2, CaO 74 NHĨM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.3 Vai trị ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 1.3.1 Beryli  Các hợp chất Be độc ăn phải, hít phải tiếp xúc qua da  Khơng có hợp chất dùng điều trị 75 NHĨM IIA (KIM LOẠI KIỀM THỔ) 1.3 Vai trị ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 1.3.2 Magnesi  Mg nguyên tố sinh học Có khoảng 20-25g thể, magnesi chủ yếu chứa xương (tạo xương) tế bào  Là cation phổ biến thứ nội bào, magnesi kiểm soát lượng calci thâm nhập vào tế bào qua kênh calci  Vì vậy, ion Mg2+ chất chẹn kênh calci tự nhiên, từ có vai trị quan trọng nhiều bệnh tim mạch việc giữ cho hệ thần kinh - không hoạt động chớn 76 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.2 Những đặc tính nguyên tử & vật lý chủ yếu 85 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.3 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.3.1 Đơn chất  Kim loại IIB hoạt động hoá học mạnh kim loại IB  Trong khơng khí ẩm, Zn, Cd Hg bị oxy hoá tạo thành lớp oxyd EO  Phản ứng với lưu huỳnh, halogen; không phản ứng với N2, H2, C  Hg không đẩy hydro từ ion H+ acid, Zn Cd tác dụng với HC H2S04 loãng giải phóng H2: E (r) + 2H+ (aq) → E2+(aq) + H2 (k) 86 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.3 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.3.1 Đơn chất  H2SO4 đặc nóng đặc biệt HN03 hoà tan ba kim loại E + 2H2S04 → ES04 + S02↑ + 2H20 E (r) + 8HN03 (loãng) → 3E(NO3)2(aq) + 2NO (k) + 4H20  Chú ý:  Zn tác dụng với HN03 lỗng tạo N20, N2 NH4+  Với HNO3 đặc, khí N02 (màu vàng nâu)  Với Hg dư, tạo thuỷ ngân (I) nitrat tác dụng vối acid nitric, có phản ứng: Hg(r) + Hg(N03)2(aq) → Hg2(N03)2 (aq) 87 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.3 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.3.1 Đơn chất  Chỉ có Zn tan kiềm giải phóng hydro: Zn (r) + 2NaOH (aq) + 2H20 → Na2[Zn(OH)4] (aq) + H2 (k)  Các kim loại IIB dễ tạo hợp kim với với kim loại khác  Thuỷ ngân dung mơi tốt hồ tan nhiều kim loại tạo hợp kim khác gọi hỗn hống (amalgam) 88 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.4 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.4.2 Oxyd  ZnO màu trắng, đốt nóng có màu vàng, để nguội lại trở màu trắng CdO màu nâu  HgO màu vàng, đốt nóng chuyển sang biến thể màu đỏ  Các EO không tan nước, dễ tan acid  Riêng ZnO lưỡng tính nên tan acid kiềm:  ZnO (r) + 2HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H20  ZnO (r) + 2NaOH (aq) + H20 → Na2[Zn(OH)4 (aq) 89 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.4 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.4.2 Hydroxyd  Zn(OH)2, Cd(OH)2 kết tủa trắng xốp nước, tạo thành phản ứng trao đổi: E2+ (aq) + 20H"(aq) → E(OH)2(r)  Hg(OH)2 không bền, phân huỷ cho HgO màu vàng kết tủa: Hg2+ + 20H- → HgO (r, vàng) + H20 90 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.4 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.4.3 Muối – Phức chất  Muối E2+ vối NO3-, S043+, F- dễ tan nước Các muối s2-, Cl-, Br-, I- khó tan dần từ Zn2+ đến Hg2+  Muối HgF2 hợp chất ion HgCl2, HgBr2, HgI2 hợp chất phân tử  Đặc biệt, muối Hg(CN)2 có tính ion yếu đến mức dung dịch gần khơng dẫn điện 91 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.4 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.4.3 Muối – Phức chất  Các ion Zn2+, Cd2+, Hg2+ dễ tạo phức với phối tử CN-, NH3, amin hữu cơ, halogenid, SCN  Muối HgI2 nước tủa màu đỏ, tan cho tác dụng vói KI tạo thành phức chất khơng màu:  HgI2 (r, đỏ) + 2KI (aq) → K2[HgI4] (aq, không màu) 92 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.4 Những phản ứng, hợp chất thƣờng gặp ứng dụng 2.4.4 Hợp chất thuỷ ngân (I), Hg22+  Muối Hg2(N03)2 dễ tan nước, nên thường sử dụng để điều chế hợp chất khác Ví dụ: Hg2(N03)2 (aq) + 2NaCl (aq) → Hg2Cl2 (r, trắng) + 2NaNO3 (aq)  Ion Hg22+ thể vừa tính oxy hố, vừa tính khử tự oxy hố khử:  Hg22+ + Sn2+ → 2Hg + Sn4+  Hg22+ + 2C12 → 2HgCl2  Hg22+ → Hg + Hg2+ 93 NHĨM IIB: Zn - Cd - Hg 2.5 Vai trị ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 2.5.1 Kẽm  Kẽm nguyên tô thiết yếu thể Toàn thể chứa khoảng 2-2,5g kẽm, gần lượng sắt, gấp 20 lần lượng đồng  Kẽm cần thiết cho hình thành hoạt động hormon sinh dục nam (testosteron), hormon tăng trưởng tuyến yên, insulin (chứa 0,36% Zn) tuyến tuỵ  Kẽm kích thích tạo hồng cầu hemoglobin; kích thích tuyến nước bọt 94 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.5 Vai trò ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 2.5.1 Kẽm  Chế phẩm dƣợc dụng:  Làm viên thuốc bố sung vi lượng dạng uống  Kẽm oxyd, ZnO = 81,4 dùng điều trị nhiễm khuẩn da, vết bỏng nông, da khô Hỗ trợ điều trị bệnh da (eczema, ban đỏ )  Kẽm sulfat, ZnS04.7H20 = 287,5 dùng pha thuốc nhỏ mắt sát trùng, làm thuốc nôn  Kẽm peroxyd, Zn02 = 97,4, dùng băng bó vết thương nhiễm trùng, vết bỏng  Kẽm gây ngộ độc, trừ uống phải lượng lớn muối kẽm vô Thuốc giải độc phổ biến NaHCO3 95 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.5 Vai trò ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 2.5.2 Cadmi  Cadmi xem độc gấp nhiều lần chì  Cadmi độc tranh chấp vị trí với kẽm enzym Các hợp chất cadmi không dùng làm thuốc 96 NHĨM IIB: Zn - Cd - Hg 2.5 Vai trị ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 2.5.3 Thủy ngân  Thuỷ ngân kim loại hợp chất độc, thuỷ ngân hữu vào thề người  Nó di chuyển mạnh mơ mỡ, kết hợp với nhóm -SH amino acid sau phá huỷ cấu trúc chức protein  Thuỷ ngân với chì, cadmi nhiều não dẫn đến rối loạn hệ thần kinh bệnh tâm thần chưa kê trường hợp ngộ độc cấp tính gây tử vong nhanh 97 NHĨM IIB: Zn - Cd - Hg 2.5 Vai trò ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 2.5.3 Thủy ngân  Tuy nhiên, có hiệu lực tốt điều trị biết rõ tính chất, nhiều hợp chất thủy ngân dùng làm thuốc ghi tài liệu sử dụng Dược điển Ví dụ:  Hợp chất vô cơ: Thuỷ ngân (II) clorid, HgCl2 = 271,50, pha dung dịch 1/1000, 1/4000 dùng sát trùng da dụng cụ phẫu thuật 98 NHÓM IIB: Zn - Cd - Hg 2.5 Vai trò ứng dụng Y – Dƣợc Độc tính 2.5.3 Thủy ngân  Hợp chất hữu cơ: Mercurochrom (thuốíc đỏ), C,8HK06Br2HgNa2 = 726,1 Giống phẩm nhuộm hoá học khác xanh methylen, tím gentian , thuốc đỏ có tác dụng khử trùng mạnh vết thương nhỏ nông 99