Slide Giáo Trình Công Nghệ Hóa Vô Cơ phần 2 doc

- 15 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ CHƯƠNG II : KIM LOẠI KIỀM I NHẬN XÉT CHUNG Nhóm IA (kim loại kiềm) gồm nguyên tố : Liti(Li), Natri(Na), Kali(K), Rubidi(Rb), Cesi(Cs) Franci(Fr) Fr nguyên tố phóng xạ tự nhiên – nguyên tố quan trọng Na - Một vài tính chất kim loại kiềm : Li Na K Rb Cs 11 19 37 55 [He]2s [Ne]3s 1 1 RIon M+ (A0) 1,52 1,86 2,27 2,48 2,66 EIon hoùa I (kcal/ntg) 0,60 0,95 1,33 1,48 1,69 EIon hoùa II (kcal/ntg) 124 118 100 95 91 Độ âm điện 1790 1090 735 634 579 Thế oxi hóa – 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7 khử(ϕM+/M)(V) -3,05 -2,71 -2,93 -2,99 -3,02 Khối lượng riêng (g/cm3) Kcal 0,53 0,97 0,86 1,53 1,87 Iong 139,0 97,8 63,6 39,0 28,4 1370,0 883,0 760 696 685 -119 -93 -73 -67 -59 Số thứ tự (Z) Cấu hình e Rntử (A ) o o nc ( C) o o T s ( C) T Năng lượng hydrat hóa [Ar]4s [Ne]5s [Ne]6s Cấu hình e hóa trị : ns1 → dễ e để trở thành Ion M+ : M – 1e- → M+ nên chúng kim loại mạnh tất kim loại hợp chất chúng có mức oxy hóa +1 Đi từ xuống dưới, số lớp e bán kính nguyên tử tăng nên khả nhường e tăng, tính kim loại tăng, chúng thường cho liên kết ion với nguyên tố không kim loại nhóm VIA, VIIA chúng cho liên kết cộng hóa trị hợp chất có kiểu MR (R : gốc hữu cơ), phân tử Li2, Na2, K2, Rb2, Cs2 tồn trạng thái khí So với nhóm nguyên tố khác, nhóm kim loại kiềm có nhiều tính chất giống tính chất biến đổi đặn từ Li đến Fr (Li chiếm vị trí đặc biệt so với kim loại kiềm khác) Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 16 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ II ĐƠN CHẤT lý tính : - Các kim loại kiềm có màu trắng bạc (Cs có màu vàng), có ánh kim mạnh, ánh kim biến nhanh chóng kim loại tiếp xúc với không khí - Các kim loại kiềm có kiến trúc tinh thể giống kiểu lập phương tâm khối (cơ cấu chặt chẽ cấu kim loại) nên kim loại kiềm nhẹ, mềm (Li, Na, K nhẹ nước); có Tonc, Tos tương đối thấp giảm dần từ Li đến Cs liên kết kim loại yếu liên kết yếu kích thước nguyên tử tăng lên - Dẫn nhiệt dẫn điện tốt Độ dẫn điện cao phù hợp với thuyết vùng kim loại kim loại có vùng s bị chiếm số e - Dưới tác dụng tia tử ngoại, cáckim loại Na, K, Rb Cs phóng e, cường độ dòng e phóng tỷ lệ với cường độ ánh sáng hấp thụ (dùng kim loại kiềm (Cs, Rb) làm tế bào quang điện) - Các kim loại kiềm hòa tan lẫn dễ tan Hg tạo thành hỗn hống - Tan NH3(l) cho dung dịch màu xanh thẩm dẫn điện kim loại kiềm phân ly NH3(l) (Na → Na+ + e-) Hóa tính : - Các kim loại kiềm hoạt động hóa học Trong phản ứng, chúng thể tính khử mạnh tính khử tăng lên từ Li đến Cs Trừ khí trơ, chúng tác dụng với hầu hết không kim loại khác : Halogen, oxy, lưu huỳnh, nitơ, phospho, hydro… a Tác dụng với nguyên tố * Với oxy : Tùy theo kim loại, điều kiện phản ứng tạo nên oxyd (M2O), peroxyd (M2O2) super oxyd (MO2) + Ở điều kiện thường không khí khô : - Li bị oxy hóa thành lớp màu xám gồm Li2O, Li3N - Na bị oxy hóa thành Na2O2 Na2O tạo nên lớp màu vàng nhạt - K bị phủ KO2 ngoài, K2O - Rb, Cs tự bốc cháy tạo thành RbO2, CsO2 + Trong không khí ẩm : Các oxyd hút ẩm (kết hợp với nước không khí) tạo thành hydroxyd, hydroxyd lại kết hợp với khí CO2 biến thành muối carbonat Do đó, phải cất kim loại kiềm bình kín hay ngâm dầu hỏa khan + Khi đốt cháy không khí hay oxy : Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 17 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ - Li tạo nên Li2O Li2O2 - Các kim loại khác : oxyd chúng tác dụng tiếp tục với oxy tạo peroxyd (Na2O2) hay superoxyd (KO2, RbO2, CsO2) Khuynh hướng cho peroxyd superoxyd tăng lên từ Li đến Cs + Với hydro : Khi cho hydro khô qua kim loại kiềm nấu nóng nhẹ, kim loại kiềm hóa hợp với hydro tạo muối hydrua ion chất rắn, dễ bị thủy phân giải phóng H2 : 2M + H2 = 2M+H- MH + H2O = MOH + H2 + Với halogen : Kim loại kiềm tác dụng dễ dàng vớ halogen tạo muối halogenua hợp chất ion điển hình = 2M + X2 2MX + Với clor : Các kim loại kiềm bốc cháy khí clor có mặt ẩm nhiệt độ thường + Với Brom lỏng : K, Rb, Cs nổ mạnh Li, Na tương tác trênbề mặt + Với Iod : Các kim loại kiềm tương tác mạnh đun nóng + Với S : Xảy phản ứng nổ nghiền kim loại kiềm với S +Với N2, C, Si : Chỉ có Li tương tác trực tiếp tạo Li3N, Li2C2, Li4Si đun nóng = 6Li + N2 2Li3N, ∆H = -47,2 kcal/mol b Tác dụng với hợp chất - Với acid : kim loại mạnh nên kim loại kiềm tác dụng mãnh liệt với acid để giải phóng H2 : 2M + 2H+ = 2M+ + H2 ↑ - Với H2O : kim loại kiềm tương tác mãnh liệt với H2O giải phóng hydro 2M + 2H2O = 2MOH + H2 Li : không cho lửa; Na nóng chảy thành hạt tròn chạy mặt nước; K: bốc cháy ngay; Rb, Cs : gây nổ - Với halogenua oxyd : kim loại kiềm dễ dàng kết hợp với halogen oxy hợp chất để giải phóng kim loaïi : 4Na + TiCl4 = 4NaCl + Ti 2Li + CuO Cu + Li2O = - Với amoniac : kim loại kiềm tác dụng với khí NH3 nhiệt độ cao giải phóng H2 tạo amidua chất rắn màu trắng: 2M + 2NH3 Hồ Bích Ngọc = 2MNH-2 + H2 ↑ Khoa Hóa Học - 18 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ - Với hợp chất hữu : kim loại kiềm đẩy hydro linh động hợp chất hữu : RC ≡ CH + Na = RC ≡ CNa + ½ H2 ↑ ROH + Na = RONa + ½ H2 ↑ Trạng thái tự nhiên : Do tính hoạt động hóa học mạnh nên kim loại kiềm trạng thái tự thiên nhiên Na Kali nguyên tố phổ biến vỏ đất - Hàm lượng Na = 2,41%, K = 2,35%, Li = 0,11%, Rb = 0,002% vaø Cs=0,00015% tổng số nguyên tử - Khoáng vật có chứa Li laø alumosilicate : Spodumene LiAl(SiO3)2 petalite (li, Na)AlSi4O10 Na có dạng NaCl (nước biển, muối mỏ), NaNO3 (mỏ lớn ChiLê) Kali có thành phần xinvinite (KCl, NaCl); Carnalite (KCl.MgCl2.6H2O), cainit (KCl.MgSO4.6H2O), tro số thực vật dạng carbonat Rb, Cs có lẫn khoáng chất Na K với số lượng nhỏ Fr có lượng vô bé quặng chứa Uran 227 89Ac → 22387Fr+42He 223 87Fr 24 223 → 88 Ra + β- Điều chế : - Có phương pháp : điện phân muối nóng chảy dùng chất khử mạnh a Điện phân Thường dùng muối clorua kim loại kiềm nóng chảy Ví dụ : Điều chế Na cách điện phân hỗn hợp NaCl–25%; NaF–12% KCl để hạ nhiệt độ nóng chảy xuống 620oC (Tonc NaCl = 804oC), anod than chì, catod sắt; có màng ngăn anod catod 2NaCl đ/p = 2Na- + (catod) 2Cl+2 (anod) Với Li, người ta điện phân hỗn hợp LiCl – KCl nóng chảy b Dùng chất khử mạnh K, Rb, Cs khó điều chế phương pháp điện phân muối nóng chảy chúng có Tos thấp dễ bay nên thường điều chế phương pháp dùng chất khử C để khử carbonat(M2CO3) To cao 2C Hồ Bích Ngọc + M2CO3 → 2M + 3CO Khoa Hóa Học Giáo Trình Hoá Vô Cơ - 19 - t0 Cũng dùng kim loại có tính dương điện yếu có Tos cao Ca, Mg, Al để khử hydroxyd, oxyd, clorua, sulfua, carbonat kim loại kiềm To cao thích hợp chân khoâng: 2RbCl + 700o Ca = + CaCl2 2Rb↑ ng dụng : Hợp chất Na K cần thiết người, động thực vật : K nguyên tố thường xuyên cung cấp cho đất để tăng thu hoạch mùa màng, Na cần thiết cho người động vật giống K cần thiết cho Na K dùng để điều chế peroxyd amit Na dùng rộng rãi tổng hợp hữu cơ, điều chế chất kim Li dùng để điều chế hợp kim chì hợp kim coleron(Al – Zn – Cu – Fe – Mn – Si – Li) Rb vaø Cs dùng để chế tạo tế bào quang điện III HP CHẤT Oxyd : - Tất dạng tinh thể lập phương có màu biến đổi từ trắng đến da cam : Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O trắng trắng trắng vàng da cam Tonc, Tos độ bền nhiệt giảm dần từ Li2O đến Cs2O - Li2O tương tác chậm với nước oxyd khác tương tác mạnh, phản ứng phát nhiều nhiệt M2O + 2H2O = 2MOH + H2O Trừ Li2O, oxyd khác tương tác với O2 nhiệt độ thường tạo peroxyd; tác dụng với axid, với oxydacid tạo muối tương ứng Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + Na2O + CO2 = Na2CO3 H2O Peroxyd superoxyd : Tất chất rắn có màu từ vàng đến da cam vaø Na2O2 K2O2 Rb2O2 Cs2O2 KO2 RbO2 CsO2 vaøng nhạt vàng vàng vàng vàng da cam Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 20 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Khá bền với nhiệt, không phân hủy nóng chảy; hút ẩm mạnh chảy rửa để lâu không khí - Tương tác mạnh với nước To thấp giải phóng H2O2 (peroxyd) O2 (superoxyd) – chất khử mạnh M2O2 + 2H2O → 2M(OH)2 + H2O2 2MO2 + 2H2O → 2MOH + H2O2 + O2 + Na2O2 : Được dùng làm tác nhân tẩy trắng, làm mặt nạ chống khí độc (Na2O2 + CO = Na2CO3), cải tạo khí thở tàu ngầm (Na2O2 + CO2 = Na2CO3 + 1/2O2) Điều chế cách đốt Na O2 : 2Na + O2 = Na2O2 Hydroxyd : Hydroxyd kim loại kiềm baz mạnh háo nước,hút ẩm mạnh, độ tan tăng theo nhiệt độ; phân ly hoàn toàn dung dịch : MOH = M+ + OHTác dụng mãnh liệt với acid, oxyd acid tạo muối nước KOH + HCl = KCl + H2O KOH + SO3 = K2SO4 + H2O + NaOH : chất rắn màu trắng không suốt, hút ẩm mạnh Dễ tan nước (khi tan phát nhiều nhiệt) rượu Người ta biết số hydrat NaOH.H2O, NaOH.2H2O, NaOH.3H2O; nước hydrat hòan toàn chúng nóng chảy Ở trạng thái nóng chảy NaOH phá hủy thủy tinh, sứ Pt (khi có mặt không khí) nên muốn đun nóng chảy NaOH thường phải dùng chén Ni, Fe, Ag NaOH dùng để sản xuất cenlulose từ gỗ, sản xuất xà phòng, giấy, tơ nhân tạo, tinh chế dầu thực vật sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm dược phẩm, làm khô khí thuốc thử thông dụng phòng thí nghiệm Điều chế phương pháp điện phân dung dịch NaCl bão hòa thùng có màng ngăn cực, catod thép; anod than chì đ/p = 2NaOH + H2 2NaCl + 2H2O (catod) + Cl2 (anod) (màng ngăn thường lưới sắt có phủ amiăng ngoài) Dung dịch thu thùng điện phân có nồng độ 8% lẫn NaCl, cô dung dịch muối ăn kết tinh, lọc dung dịch NaOH, đem cô cạn, nấu chảy đổ khuôn Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 21 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Muối : Phần lớn muối kim loại kiềm hợp chất ion dạng tinh thể không màu trừ trường hợp màu anion gây nên Chúng thường có Tonc cao dẫn điện nóng chảy Hầu hết muối kim loại kiềm (trừ số muối Li :LiF, Li2CO3, Li3CO4) dễ tan nước phân ly hoàn toàn thành cation kim loại kiềm anion gốc acid - Muối tan muối anion lớn với cation lớn (K+, Rb+, Cs+/ClO4[C0(NO2)6]3+ Na2CO3 (soda) Na2CO3 khan chất bột màu trắng, hút ẩm, dể tan nước, trình tan phát nhiều nhiệt tạo thành hydrat Từ dung dịch to < 32,5oC : Na2CO3 kết tinh dạng Na2CO3.10H2O tinh thể đơn tà, suốt, không màu, dễ tan nước Ở to = 32,5 ÷ 35,4oC : nước biến thành Na2CO3.7H2O to > 35,4oC o o t = 107 C : biến thành Na2CO3.H2O : nước hoàn toàn biến thành muối khan Độ tan hydrat chứa nhiều phần tử nước tăng lên theo To độ tan momohydrat lại giảm xuống Khi tan nước, Na2CO3bị thủy phân cho phản ứng kieàm : Na2CO3 + H2O = NaHCO3 + NaOH Soda dùng công nghệ thủy tinh, gốm, xà phòng, phẩm nhuộm Nó chất đầu dùng để điều chế chất quan trọng : soude, borax, thủy tinh tan, cromat bicromat - Sản xuất: * Phương pháp Solvay (1864) : Cho khí NH3 CO2 qua dung dịch NaCl bão hòa 2700 NaCl + NH3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 NaHCO3↓ Na2CO3 + NH4Cl + H2O + CO2 Thực chất từ phản ứng 2NaCl + CaCO3 = Na2CO3 + CaCl2 (không thể xảy ra) qua giai đoạn trung gian : 2(NaCl + NH4OH + CO2 = NaHCO3↓ + NH4Cl) CaCO3 = 2NH4Cl + CO2 + CaO CaO = 2NH3 + CaCl2 + H2O = Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 2NaCl Hồ Bích Ngọc + CaCO3 = Na2CO3 + CaCl2 Khoa Hóa Học Giáo Trình Hoá Vô Cơ Hồ Bích Ngọc - 22 - Khoa Hóa Học - 23 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ CHƯƠNG III : KIM LOẠI KIỀM THỔ I NHẬN XÉT CHUNG Nhóm IIA (kim loại kiềm thổ) gồm nguyên tố : Beri(Be), Ma-nhê(Mg), Calci(Ca), Stronti(Sr), Bari(Ba) Radi(Ra) Radi nguyên tố phóng xạ - Một vài tính chất chung kim loại kiềm thoå : Be Ca Sr Ba Ra Z Mg 12 20 38 56 88 [Kr]5s [Xe]6s [Rn]7s2 [He]2s2 [Ne]3s2 [Ar]4s2 Cấu hình e Rntử (A0) 1,13 1,60 1,97 2 2,35 Rion M (A ) 0,34 0,74 1,04 2,15 2,21 1,44 Eion hoùa I (kcal/ntg) 214,9 176,3 140,9 1,20 1,33 121,7 Eion hoùa II (kcal/ntg) 419,9 346,6 273,8 131,3 120,2 234,9 Eion hoùa III (kcal/ntg) 3548,0 1848,0 118/1,0 254,3 230,7 Thế điện cực (ϕM+/M)(V) -1,85 -2,36 -2,87 Khối lượng riêng (g/cm ) 1,85 1,74 1,54 -2,89 -2,90 6,0 Tonc (oC) 1285 651 841 2,63 3,76 969 2470 1095 1495 770 727 1540 1,5 1,2 1,0 1390 1867 1,0 0,9 + o o T s ( C) Độ âm điện -2,92 Năng lượng ion hóa, điện cực, bán kính nguyên tử, bán kính ion kim loại kiềm thổ biến đổi từ Ca đến Ba Thế điện cực Be cao so với kim loại kiềm thổ khác điện cực Li lại thấp so với kim loại kiềm khác Li có lượng hydrat hóa cao nhiều so với kim loại kiềm khác bù lại cho lượng ion hóa nên Li điện cực thấp Trái lại, Be có lượng hydrat hóa cao bù lại lượng ion hóa cao lượng mạng lưới Be nên Be điện cực cao kim loại kiềm thể khác Eion hóa II lớn Eion hóa I nhiều nên kim loại IIA dễ tạo M+ thực tế dung dịch cation M2+ có lượng hydrat hóa cao, lượng đủ để bù đắp lượng ion hóa nguyên tử thành M2+ Vì hầu hết hợp chất, kim loại phân nhóm IIA có mức oxy hóa +2 Be tạo nên chủ yếu hợp chất liên kết Be với nguyên tố khác liên kết cộng hóa trị ; Ca, Sr, Ba, Ra tạo hợp chất ion Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 24 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Nhờ phương pháp nhiễu xạ Rontghen cho thấy số hợp chất, kim loại kiềm thổ có mức oxy hóa +1 (Ví dụ CaCl tạo từ hỗn hợp CaCl2 Ca nung nóng 1000oc) Từ Be đến Ba tính kim loại tăng : Be lưỡng tính, Mg kim loại mạnh rõ rệt; Ca, Sr, Ba kim loại mạnh Nhưng só với kim loại kiềm chu kỳ kim loại kiềm thổ hoạt động có bán kính nguyên tử bé điện tích hạt nhân lớn II ĐƠN CHẤT Tính chất : a Lý tính - Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc hay xám nhạt Trong không khí Be Mg giữ ánh kim kim loại khác ánh kim nhanh chóng - Có Tonc, Tos khối lượng riêng cao kim loại kiềm, độ cứng kim loại kiềm thổ có lớn giảm dần từ Be đến Ba : Be cứng (vạch thủy tinh) Ba cứng chì, nguyên liên kết kim loại kim loại kiềm thổ mạnh kim loại kiềm số e liên kết kim loại kiềm thổ lớn gấp đôi Sự biến đổi Tonc, Tos không theo chiều kim loại kiềm kim loại kiềm thổ có cấu tạo tinh thể khác : Be, Mg có mạng tinh thể lục phương, Ca Sr lập phương tâm diện, Ba lập phương tâm khối - Độ dẫn điện riêng kim loại IIA tương đương kim loại kiềm - Trừ Be Mg, kim loại IIA hợp chất dễ bay chúng nhuốm màu lửa không màu : Ca – đỏ da cam, Sr – đỏ son, Ba – lục vàng - Dễ tạo hợp kim với kim loại khác b Hóa tính Kim loại kiềm thổ chất khử mạnh, tính khử tăng dần từ Be→Ra - Tác dụng với nguyên tố + Với hydro : đun nóng, kim loại Ca, Sr, Ba tác dụng dễ dàng với hydro tạo hydrua ion MH2 Ca + 150o H2 = CaH2 Trong điều kiện có áp suất lớn (200at) có mặt MgI2 Mg kết hợp với hydro 570oC tạo MgH2 (chất bột xám, bền không khí) + Với oxy : Ở điều kiện thường không khí, Be Mg bị bao nhanh lớp oxyd mỏng bền bảo vệ cho chúng khỏi tác dụng trực tiếp với oxy; Ca, Sr Ba tạo lớp màu vàng nhạt oxyd có phần peroxyd nitrua Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 25 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Khi đốt nóng không khí, kim loại kiềm thổ cháy tạo nên oxyd MO, phản ứng phát nhiều nhiệt 2M + O2 = 2MO Riêng Mg cháy phát ánh sáng chói chứa nhiều tia tử ngoại nên dùng làm pháo sáng nhiếp ảnh + Với halogen : đun nóng, kim loại kiềm thổ tương tác mãnh liệt với halogen tạo halogenua MX2 hợp chất ion (trừ BeCl2 hợp chất cộng hóa trị) M + X2 = MX2 + Với N, S, P, C, Si : kim loại kiềm thổ tác dụng đun nóng Khi tương tác với C, riêng Be tạo Be2C giải phóng CH4 bị thủy phân, kim loại kiềm thổ khác tạo carbua MC2 giải phóng C2H2 bị thủy phân Be2C + 4H2O = 2Be(OH)2 + CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 CH4 Khi tương tác với Si, kim loại kiềm thổ tạo silixua M2Si - Tác dụng với hợp chất : + Với oxyd : có lực lớn oxy, kim loại kiềm thổ khử nhiều oxyd bền B2O3, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3… đun nóng 2Be + TiO2 = 2BeO + Ti + Với H2O : điện cực tương đương kim loại kiềm, kim loại IIA nguyên tắc tương tác dễ dàng với nước giải phóng H2 * Nhưng thực tế Be không tương tác với H2O có lớp oxyd bền bảo vệ * Mg không tan nước lạnh tan chậm nước nóng Mg + H2O = Mg(OH)2 + H2↑ * Ca, Sr, Ba tan nước + Với acid : Be, Mg tan dễ acid; Ca, Sr, Ba Be + 2HCl = + BeCl2 H2 + Với kiềm : Be tan dung dịch kiềm mạnh hay kiềm nóng chảy tạo muối berilat giải phóng H2 Be + 2NaOH + Be + 2H2O 2NaOH(nc) = Na2[Be(OH)4] + = Na2BeO2 H2↑ + H2↑ + Với NH3 lỏng : Ca, Sr, Ba tan NH3 lỏng cho dung dịch màu xanh thẩm Khi làm bay dung dịch thu tinh thể vàng óng M(NH3)6 Những phức chất dung dịch kim loại kiềm thổ NH3 lỏng có mặt chất xúc tác biến thành amidua Ca(NH3)6 Hồ Bích Ngọc = Ca(NH2)2 + 4NH3 + H2 Khoa Hóa Học - 26 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ Calci hexaamin Ca + 2NH3 = Ca(NH2)2 + H2 Khi đun nóng áp suất thấp, amidua biến thành imidua Ca(NH2)2 = CaNH + NH3 Amidua Imidua kim loại kiềm thổ hợp chất ion bền dạng tinh thể tương tác mạnh với nước tạo hydroxyd NH3 Trạng thái tự nhiên : Ca, Mg nguyên tố phổ biến : Ca = 1,5%; Mg = 1,7%; Sr=0,008%; Ba = 0,005%; Be ∼ 0,001% tổng số nguyên tử Chúng tồn thiên nhiên dạng hợp chất, chủ yếu silicat, carbonat sulfat Khoáng vật chủ yếu Be Beryl (Be3Al2Si6O18); Mg carrallite (KCl.MgCl2.6H2O),Magnesite(MgCO3), dolomite (MgCO3.CaCO3), đá talc (Mg3Si4O10(OH)2), amiant (Mg6Si4O11(OH)1H2O), Mg có chất diệp lục Ca calcite, đá vôi, đá phấn, đá hoa, thạch cao, florit (CaF2), apatit… Sr Ba có khoáng vật celestite (SrSO4), Strontianite (SrCO3), Baryte (BaSO4), Witherite (BaCO3) ng dụng : Mg dùng rộng rãi dạng hợp kim Be dùng làm vật liệu cho lò phản ứng hạt nhân bền nhiệt, bền học, bền hóa học đồng thời lại không giữ neutron sinh lò phản ứng; làm cửa sổ ống Roentghen, công nghệ máy bay điện kỹ thuật Điều chế : Nguyên tắc chung điện phân muối halogenua nóng chảy hày dùng chất khử để khử oxyd hay muối chúng thành kim loại - Be điện phân hỗn hợp BeCl2(50%) NaCl(50%) nóng chảy bình điện phân với cực âm Hg khí Argon (Tonc =300oC Tonc BeCl2 = 440oC) - Mg : điện phân carnalite hay hỗn hợp muối Mg2+ clorua kim loại kiềm 700 – 750oC, thùng điện phân làm thép đồng thời cực âm, cực dương than chì đặt ống sứ xốp để khí clor thoát Để tránh không khí oxy hóa kim loại Mg lỏng chất điện phân, người ta cho dòng khí H2 vào thùng điện phân * Thu MgCl2 nguyên chất từ nước biển : cho nước biển tác dụng với vôi hay sữa dolomit, lọc tủa hydroxyd cho tác dụng với HCl Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 27 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ * Lấy Mg2+ từ nước biển cách dùng nhựa trao đổi ion, rữa nhựa trao đổi HCl MgCl2 * Dùng than cốc khử MgO chế từ Magiezit hay dùng ferosilic (hợp kim Fe-Si) khử hoá học MgO CaO chế từ dolomite chân không to cao MgO CaO + MgO + + C 2000oC = Mg 1500oC FeSi → + CO Mg + Silicat Ca Fe - Ca, Ba, Sr : điện phân muối clorua nóng chảy hay dùng Al, Mg khử muối chân không 1100 – 1200oC - Ra : điện phân dung dịch RaCl2 với điện cực Pt III HP CHẤT Oxyd : a Lý tính - Là chất bột hay cụa màu trắng, nấu chảy lò điện để nguội, chúng kết tinh dạng tinh thể BeO : lục phương MO khác : lập phương 2- Vì O có kích thước nhỏ nên lượng mạng phụ thuộc vào bán kính cation nên oxyd cation nhỏ bền oxyd cation lớn lượng mạng lưới giảm - Năng lượng mạng lưới lớn MO khó nóng chảy bền nhiệt, chúng bay mà không phân hủy BeO Emạng lưới (Kcal/ptg) o - o MgO CaO SrO BaO 938 841 792 756 T nc( C) 2552 2800 2570 2460 1925 Tos(oC) 4200 3100 3600 2500 2000 b Hóa tính Dạng tinh thể luôn hoạt động dạng bột - Với H2O : BeO thực tế không tan nước MgO dạng bột xốp tan chậm nước CaO, SrO, BaO tan dễ nước tạo hydroxyd, phản ứng tỏa nhiều nhiệt MO + H2O = M(OH)2 + H2 - Với oxyd acid acid : tác dụng dễ dàng tạo muối tương ứng BaO+ CO2 = BaCO3 riêng BeO khó tan acid dễ tan kiềm tạo berilat Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học - 28 - Giáo Trình Hoá Vô Cơ - Với kim loại kiềm H, Si : MO bị khử đến kim loại c ng dụng - BeO : làm chất xúc tác, chén nung, lớp lót lò điện, dùng công nghệ thủy tinh - MgO : làm gạch chịu lửa, điều chế Mg xi măng Mg - CaO : làm vật liệu xây dựng, phân bón, chất chảy luyện kim - Sr, BaO : dùng công nghệ thủy tinh men d Điều chế Nguyên tắc chung dùng than khử muối carbonat đun nóng C + BaCO3 = BaO+ 2CO hay nhiệt phân muối carbonat, nitrat hay hydroxyd chúng o CaCO3 900 = 2Sr(NO3)2 CaO+ o BaCO3 350 = + BaO+ = CO2 2SrO 900o CO2 4NO2 + O2 Peroxyd : Gioáng kim loại kiềm, cation kim loại kiềm thổ có bán kính lớn có khả làm bền số anion lớn peroxyd, superoxyd - Khuynh hướng tạo thành peroxyd bền tăng từ Be đến Ba r tăng * Be không cho peroxyd * Mg tạo peroxyd ôû daïng hydrat * Ca, Sr, Ba taïo peroxyd MO2 chất bột màu trắng khó tan nước Dung dịch chúng có phản ứng kiềm có tính chất H2O2 - Khi đun nóng, peroxyd phân hủy thành oxyd O2 nên dạng rắn hay dung dịch, MO2 có tính oxy hóa với chất oxy mạnh cúng thể tính khử - Điều chế : Cho H2O2 tác dụng với hydroxyd tương ứng Ca(OH)2 + H2O2 + 6H2O CaO2.8H2O = CaO2.8H2O o 100–130 = CaO2 + 8H2O Riêng SrO2 BaO2 điều chế cách cho oxyd tác dụng trực tiếp với oxy 2SrO + O2 = 2SrO2 Hydroxyd : a Lý tính - Các hydroxyd M(OH)2 khan dạng bột màu trắng Hồ Bích Ngọc Khoa Hóa Học ... H2O2 (peroxyd) O2 (superoxyd) – chất khử mạnh M2O2 + 2H2O → 2M(OH )2 + H2O2 2MO2 + 2H2O → 2MOH + H2O2 + O2 + Na2O2 : Được dùng làm tác nhân tẩy trắng, làm mặt nạ chống khí độc (Na2O2 + CO = Na2CO3),... Cho H2O2 tác dụng với hydroxyd tương ứng Ca(OH )2 + H2O2 + 6H2O CaO2.8H2O = CaO2.8H2O o 100–130 = CaO2 + 8H2O Riêng SrO2 BaO2 điều chế cách cho oxyd tác dụng trực tiếp với oxy 2SrO + O2 = 2SrO2 Hydroxyd... (KCl.MgCl2.6H2O), cainit (KCl.MgSO4.6H2O), tro số thực vật dạng carbonat Rb, Cs có lẫn khoáng chất Na K với số lượng nhỏ Fr có lượng vô bé quặng chứa Uran 22 7 89Ac → 22 387Fr+42He 22 3 87Fr 24 22 3 →