đề bài: trình bày các nguyên tố thuộc phân nhóm chính nhóm ii

đề bài: trình bày các nguyên tố thuộc phân nhóm chính nhóm ii

BÀI TẬP TIỂU LUẬN

ĐỀ BÀI : TRÌNH BÀY CÁC NGUYÊN TỐ THUỘC PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM II

MÔN : HÓA HỌC LỚP TIN K4A1 DANH SÁCH NHÓM II

CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI THUỘC PHÂN NHÓM CHÍNH NHÓM II

I – Vị trí trong Bảng Hệ Thống Tuần Hoàn:

Bao gồm các nguyên tố : Beri ( Be ), Magie ( Mg ), Canxi ( Ca ), Stronti ( Sr ), Bari (Ba ),Radi ( Ra ) Nằm trong khoảng chu kì 2 đến chu kì 7

Radi là nguyên tố phóng xạ có hạt nhân không bền Radi là nguyên tố hiếm.

Trong mỗi chu kì, nguyên tố này đứng liền sau kim loại kiềm (trừ chu kì 1)

II – Cấu tạo Nguyên Tử

 Có 2e ở lớp ngoài cùng, cũng là nguyên tố nhóm s, đủ 2e

 Bán kính nguyên tử tương đối lớn (Tăng từ trên xuống dưới), chỉ nhỏ hơn kimloại kiềm, điện tích hạt nhân tương đối nhỏ ( so với các nguyên tố trong cùng chu

kì )

 Lực hút giữa hạt nhân với e ngoài cùng yếu, hơi lớn hơn kim loại kiềm cùng chukì

 Từ Ca có thêm các orbitan lớp d hoặc f có thể tham gia tạo liên kết hóa học

 Rất dễ nhường 2e ngoài cùng nên cũng có tính khử mạnh, chỉ kém kim loại kiềmcùng chu kì:

M – 2e M 2+

- Beri là nguyên tố lưỡng tính giống nhôm

- Magie là kim loại hoạt động khá mạnh, nhưng có nhiều tính chất khônggiống những kim loại kế tiếp trong nhóm

- Ca, Sr, Ba là những kim loại hoạt động rất mạnh, có tính chất rất giống nhauđược gọi là các kim loại kiềm thổ và được xem là kim loại điển hình củanhóm II.

III – Cấu Tạo tinh thể

 Be và Mg: Lăng trụ lục giác đều

 Ca và Sr: Lập phương tâm diện

 Ba và Ra: Lập phương tâm khối

- Kim loài màu trắng, nhẹ, rất cứng no dòn.

- Be gần giống Al, có ái lực lớn với Oxi, nhưng bền nhờ màng BeO

- Be phản ứng với nhóm Halogen, Oxi, Lưu huỳnh, Nitơ Trong điều kiện thường không tácdụng với Hydro

- Tan trong axít và kiềm (kim loại lưỡng tính), thụ động trong HNO3, H2SO4 đặc nguội

- Tác dụng với nhiều kim loại tạo thành Berilua

- Dễ tạo hợp kim, 1 lượng nhỏ trong hợp kim làm cho hợp kim cứng, bền

- Cho tia Rơngen X đi qua nên làm cửa sổ cho ống Rogen

- Dùng làm chất hãm, chất phản xạ nơtron trong các lò nguyên tử

- Là nguyên tố hiếm Trong thiên nhiên dưới dạng quặng Beryl

- Điều chế bằng điện phân BeCl2 nóng chảy hay nhiệt phân BeF2

+ Magie :

- Kim loại màu trắng bạc, nhẹ, tnc và ts thấp, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, mềm và dẻo hơn Be

- Ứng dụng quan trọng nhất là điều chế hợp kim nhẹ, nhưng ít bền hóa, kém chịu nhiệt

- Nguyên tố họ s song có orbian nguyên tử họ d

- Magie dễ dàng phản ứng hdo, tạo được MgH2 (Hydnua Magie)

- Magie dễ dàng phản ứng với nhóm Halogen, Oxi, Lưu huỳnh, Nitơ, Na

- Đốt Magie cháy tạo ngọn lửa sáng và phát nhiệt

- Là chất khử mạnh, khử được những hợp chất bền : H2O, CO2, SiO2, P2O5, B2O3

- Magie tan nhanh trong axit, nhưng không tác dụng với bazơ

- Magie tác dụng với hợp chất hữu cơ Alkyl Halogen và trong dung dịch este tạo hợp chất

cơ Magie

- Là nguyên tố phổ biến trong tự nhiên

- Tồn tại ở dạng hợp chất

- Điều chế bằng điện phân Cacnalit KCl.MgCl2.6H2O hoặc MgCl2 nóng chảy hoặc bằng nhiệtkim loại hay khử C.

+ Canxi, Stronti, Bari :

- Đều là kim loại trắng, bạc, mềm, nhẹ, dẫn nhiệt, điện tốt, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi

- Khá mềm và hoạt động mạnh nên không thể dùng ở trạng thái đơn chất hoặc hợp kim nhưnhẵng kim loại khác

- Khi đốt có màu đặc trưng Ca : đỏ da cam, Sv : đ3o rực, Ba : lục hơi vàng

- Kim loại rất hoạt động, hoạt tính tăng, kết hợp hầu hết phi kim ở điều kiện thường Khiđun nóng tác dụng được với các nguyên tố khi hoạt động như cacbon, silic, hydro

- Trong không khí dễ dàng tạo thành MO

- Khi đun nóng chúng tác dụng với Hydro tạo thành Hydrua rắn được dùng làm chất khửmạnh

- Ở nhiệt độ cao tạo thành các peoxyt nhưng kém bền tính bền tăng từ Ca  Ba

- Trong điều kiện thường ba nguyên tố đều tác dụng với H2O tạo thành Hydroxyt và thoátH2

- Chúng đều tan trong axít tạo thành muối và giải phóng H2

- Trong thiên nhiên canxi là nguyên tố phổ biến, Be khá phổ biến, còn Strenti khá hiếm vàthường gặp ở dạng hợp chất

- Điều chế bằng điện phân muối clorua khan nóng chảy

- Là hợp chất lưỡng tính, BeO tan trong axit, kiềm Khi đốt nóng hay nấu chảy với cácoxyt axit, oxyt bazơ.

- Hydro beri Be(OH)2 là hợp chất Polime, không tan trong nứơc có tính lưỡng tính

- Be+ có tác dụng phân cực cao nên muối bị thủy phân

+ Hợp chất Mg(+2) :

- Thường gặp ở dạng muối, phức cation

- Muối Mg+2 khan hút ẩm đặc biệt Mg(ClO4)2 dùng làm chất sấy khô

- Muối Mg2+ có đặc trưng đa dạng là muối kép

- Oxýt MgO màu trắng, xốp, khó nóng chảy (tnc = 2.8000C) có tính bazơ dễ tan trongaxit, nung nóng mất hoạt tính

- Mg(OH)2 có cấu trúc lớp, ít tan trong nước lạnh, bazơ mạnh trung bình

- Khi đun nóng dung dịch MgCl2 hay muối MgCl2.6H2O  thủy phân tạo thànhOxoclorua và bị polime hóa

Cl–Mg–O–Mg O–Mg–Cl

Trên cơ sở đó tạo ra xi măng Magie

- MgSO4 được dùng làm thuốc tẩy nhẹ

+ Hợp chất Ca(+2), Sr(+2), Ba(+2)

- Các hợp chất X(+2) đều bền

- Kích thước nguyên tử lớn có sự tham gia của orbitan nguyên tử nhóm f

- Các hợp chất X(+2) tan trong nước Các muối cacbonat, sunfat khó tan

- Các oxyt và hydroxyt có tính bazơ mạnh

- Các oxyt là chất bột màu trắng có tnc cao, phản ứngmãnh liệt với nước tạo X(OH)2 vàtỏa nhiệt

- X(OH)2 bị nhiệt phân lại trở về XO và H2O

- Các hydroxyt có tính tán, tính bazơ, tính bền nhiệt tăng từ Ca  Ba

- Ca, Sr, Ba còn có khả năng tạo peoxyt XO2 màu trắng và peoxyt bậc cao XO4 màuvàng.

- Peoxyt tác dụng axít cho H2O2, peoxyt bậc cao cho H2O2 và O2 độ bền peoxyt tăng từ

Ca  Ba

- Deoxyt đều khó tan trong n7ớc

- XO2 được điều chế bằng cách trung hòa bazơ bằng axit

Ca(OH)2 + H2O2 = CaO2 + 2H2O

- BaO2 là peroxyt phổ biến nhất, ngòai cách điều chế như trên còn cách nung nóngBaO trong không khí ở 5000C

- BaO2 dùng để tẩy trắng lụa, sợi thực vật, tẩy màu thủy tinh, điều chế H2O2,Pecabonat Bari, dùng tẩy uế

- Muối halogenua dễ tan trong nước (trừ XF2) đặc biệt CaCl2 được dùng hút ẩm, sấykhô, tải lạnh

- Muối XCO3, XSO4 khó tan trong nước giảm dần từ Be  Ba

- Các muối XCO3 bị nhiệt phân cho XO và CO2 khả năng nhiệt phân giảm từ Ca  Ba

- Muối XSO4 không bị nhiệt phân

- Thông dụng nhất là CaCO3và CaSO4

- CaCO3 nguyên liệu để điều chế Ca(OH)2 và CaO

- CaSO4 dùng làm thạch cao, tượng, vách ngăn

- X(OH)3 kết tủa vô định hình Không tan trong nước

- Các muối X(+3) tan được trong nước là : Clorua, nitrat, Sufat, muối khó tan : Sunfua,Florua, Photphat, Cacbonat

- Ứn dụng trong kỹ thuật chân không và tạo hợp kim, làm xúc tác trong các phảnứng hóa học, chế tạo gốm, thủy tinh, vật liệu kỹ thuật điện, điện tử

+ Các hợp chất X(+4), X(+2)

- Đặc trưng là CeO2, CeF4, Ce(OH)4

- CeO2 màu vàng sáng, khó nóng chảy sau khi nung, trơ về mặt hóa học.

- Muối Ce+4 không bền, thủy phân mạnh

- Trong axit thể hiện chất oxi hóa mạnh

- Trạng thái +2 đặc trưng là : Eu(+2), Sn (+2), Yb (+2) dưới dạng oxyt, hydroxýt giốngnhóm Ca

 Màu ngọn lửa đặc trưng của đơn chất và hợp chất:

Ca: đỏ da cam, Sr và Ra đỏ son, Ba: lục hơ vàng (tính chất này thường được sửdụng trong hóa học phân tích để định lượng và xác định lượng của nguyên tố.)

 Độ cứng tuy có cao hơn kim loại kiềm, nhưng chúng là những kim loại mềm hơnnhôm

 Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm ( trừ Ba)Những kim loại này có tính vật lí trên là do ion kim loại có bán kinh tương đối lớn,điên tích nhỏ, lực liên kết kim loại trong mạng tinh thể yếu

Kim loại các phân nhóm chính nhóm II có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khốilượng riêng biến đổi không theo một qui luật nhất định như kim loại kiềm là do các kim loạicác phân nhóm chính nhóm II có những kiểu mạng tinh thể không giống nhau

1.2) Tính chất hóa học:

a Phản ứng với OXI:

 Ở nhiệt độ thường các kim loại các phân nhóm chính nhóm II vị 02 không khí oxi

hóa tạo thành lớp oxit trên bề mặt (Be và Mg bị oxihoa chậm tạo thành màng oxit bảo

vệ kim loại, các kim loại còn lại tác dụng với oxi không khí mãnh liệt hơn).

2M + 0 2 = 2M0

 Khi đốt nóng bốc cháy mãnh liệt

b Phản ứng với Phi kim khác

-V)ới halogen ( tạo muối halogen): phản ứng dễ dàng ở nhiệt độ thường

M + X 2 = MX 2

- V)ới các phi kim kém hoạt động: phải đun nóng

c Phản ứng với H20

- Be không phản ứng vì có lớp oxit bảo vệ

- Mg không tan trong nước lạnh, khi đung nóng tan chậm do phản ứng vớinước

- Ca, Sr, Ba phản ứng mạnh với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dichbazo

2NaOH + Be = Na 2 BeO 2 + H 2 ↑

(Natri Berilat)

f Phản ứng đẩy kim loại yếu hơn khỏi Oxit hoặc muối khan khi đun nóng

V)ới dung dịch muối :

- Be Và Mg tạo ra kim loại

Ca + FeCl 2 + 2H 2 O = Fe(OH) 2 ↓ + CaCl 2 + H 2 ↑

VI – Một số chất cơ bản của phân nhóm chính nhóm II

Be Không tan trong nước

BeO + 2NaOH Na 2 [Be(OH) 4 ]

- Cũng giống như các hợp chất của Al(3+), các muối Be (2+) và các beriat đều dễ bị

phân hủy, các phức [Be(OH) 4 ] 2- , [BeHal 4 ] 2- chỉ tồn tại trong môi trường kiềm mạnh và

rất dư Hal-

- Các muối [Be(H 2 O) 4 ] 2+

chỉ tồn tại trong môi trường axit muối với nhiều oxi axit bền

vững và thường kết tinh dưới dạng các tinh thể hiđrat

- Các hợp chất ở dạng đơn giản (BeO, BeS ) hay phức ([Be(H2O)4]+2, [Be(OH)4]–2 ) làtinh thể màu trắng, dễ tan trong nước.

- Hợp chất Be+2

có tính lưỡng tính

- BeO có cấu trúc đặc, khít, chịu lửa, dẫn nhiệt, nung nóng không hoạt động hóa học

- Là hợp chất lưỡng tính, BeO tan trong axit, kiềm Khi đốt nóng hay nấu chảy với cácoxyt axit, oxyt bazơ

- Hydro beri Be(OH)2 là hợp chất Polime, không tan trong nứơc có tính lưỡng tính

- Be+ có tác dụng phân cực cao nên muối bị thủy phân

- Khối lượng nguyên tử 24 đvC

- Mg là kim loại sáng trắng như bạc, nhiệt độ nóng chảy là 650oC

- Nhiệt độ sôi : 1100oC

- Tỷ khối : 1,74

* Trong kỹ thuật dùng chế tạo những kim loại nhẹ có tính chất cơ lý bền.

+ Hợp chất :

- Thường gặp ở dạng muối, phức cation

- Muối Mg+2 khan hút ẩm đặc biệt Mg(ClO4)2 dùng làm chất sấy khô

- Muối Mg2+ có đặc trưng đa dạng là muối kép.

Các hợp chất bậc 2 cua Mg(2+) có tính bazo.

MgO ( thường được điều chế bằng cách nung nong MgCO3) là một chất bột màutrắng, có nhiệt độ nóng chảy cao (28000c) MgO ở dạng bột mịn khá hoạt động, nó có thểtan được trong nước, hấp thụ CO2 và dễ tan trong axit, khi được nung nóng mạnh nó trởnên trơ và cứng hơn

Mg(OH)2 là một chất kết tủa màu trắng, nó ít tan trong nước, nhưng dễ tan trong axit

và tan cả trong dung dịch muối amoni bão hòa có môi trường axit nhẹl

NH 4 Cl + Mg(OH) 2 MgCl 2 + NH 3 + 2H 2 O

- Khi đun nóng dung dịch MgCl2 hay muối MgCl2.6H2O  thủy phân tạo thành Oxoclorua

và bị polime hóa

Cl–Mg–O–Mg O–Mg–Cl

Trên cơ sở đó tạo ra xi măng Magie

- MgSO4 được dùng làm thuốc tẩy nhẹ

Đa số muối của Mg(+2) dễ tan trong nước, khi tan Mg(+2) tồn tại dưới dạng ion phứcaquo [Mg(H2O)6]2+ không màu Muối của Mg với các axit yếu (MgCO3, MgF2) it tan

Dung dịch HCl , H2SO4 loãng

Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑

Mg + H2SO4 loãng = MgSO4 + H2↑

Axit có tính ôxi hóa : HNO3 đặc, H2SO4 đặc nóng

Mg + 4HNO3 đặc = Mg+2(NO3)2 + 2NO2↑ +2H2O

Mg + 2H2SO4 đặc nóng = MgSO4 + SO2 ↑ +2H2O

- Phản ứng với nước :

Mg + 2H2O = Mg(OH)2↓ + H2↑

* Hợp chất của Magiê

Magiê Carbonat : MgCO3

Đolomit : MgCO3 CaCO3

Cacnalit : KCl MgCl2.6H2

 Ca(+2), Sr(+2), Ba(+2).

Ca, Sr và Ba chủ yếu tạo hợp chất có liên kết ion nên các hợp chất bậc 2, oxit, hidroxitcủa chúng đều dễ tan hoặc có độ tan vừa phải, đều có bản chất bazo Tính bazo tăng dần khi

đi từ các hợp chất của Ca(+2) đến hợp chất của Ba(+2)

CaO, SrO, BaO là những chất rắn màu trắng phản ứng mãnh liệt với nước tạo thànhcác hyđroxit E(OH)2

Các hợp chât EO, E(OH)2 là các bazo mạnh

* Tính chất vật lý :

+ Đơn chất Canxi

- Khối lượng nguyên tử : 40 đvC

- Nhiệt độ nóng chảy : 810oC

- Kích thước nguyên tử lớn có sự tham gia của orbitan nguyên tử nhóm f.

- Các hợp chất M(+2) tan trong nước Các muối cacbonat, sunfat khó tan

- Các oxyt và hydroxyt có tính bazơ mạnh

- Các oxyt là chất bột màu trắng có tnc cao, phản ứngmãnh liệt với nước tạo M(OH)2 và tỏanhiệt

- M(OH)2 bị nhiệt phân lại trở về MO và H2O

- Các hydroxyt có tính tán, tính bazơ, tính bền nhiệt tăng từ Ca  Ba

- Ca, Sr, Ba còn có khả năng tạo peoxyt MO2 màu trắng và peoxyt bậc cao MO4

màu vàng

- Peoxyt tác dụng axít cho H2O2, peoxyt bậc cao cho H2O2 và O2 độ bền peoxyt tăng từ Ca Ba

- Deoxyt đều khó tan trong n7ớc

- MO2 được điều chế bằng cách trung hòa bazơ bằng axit

Ca(OH)2 + H2O2 = CaO2 + 2H2O

- BaO2 là peroxyt phổ biến nhất, ngòai cách điều chế như trên còn cách nung nóng BaOtrong không khí ở 5000C

- BaO2 dùng để tẩy trắng lụa, sợi thực vật, tẩy màu thủy tinh, điều chế H2O2,

Pecabonat Bari, dùng tẩy uế

- Muối halogenua dễ tan trong nước (trừ MF2) đặc biệt CaCl2 được dùng hút ẩm, sấy khô, tảilạnh

- Muối MCO3, MSO4 khó tan trong nước giảm dần từ Be  Ba

- Các muối MCO3 bị nhiệt phân cho MO và CO2 khả năng nhiệt phân giảm từ Ca  Ba

- Muối MSO4 không bị nhiệt phân

- Thông dụng nhất là CaCO3và CaSO4

- CaCO3 nguyên liệu để điều chế Ca(OH)2 và CaO

- CaSO4 dùng làm thạch cao, tượng, vách ngăn

- M(OH)3 kết tủa vô định hình Không tan trong nước

- Các muối M(+3) tan được trong nước là : Clorua, nitrat, Sufat, muối khó tan : Sunfua,Florua, Photphat, Cacbonat

- Ứng dụng trong kỹ thuật chân không và tạo hợp kim, làm xúc tác trong các phản ứng hóahọc, chế tạo gốm, thủy tinh, vật liệu kỹ thuật điện, điện tử

3Ca + N2 = Ca3N2 ( canxi nitrua)

Ca + 2NH3 = H2 ↑ + Ca(NH2)2 (canxi amiđua)

Khi đun nóng ở áp suất thấp canxi amiđua trở thành canxi imiđua

Độ tan của CaO giảm khi nhiệt độ tăng

Hòa tan vôi vào nước , nước trong thu được là Ca(OH)2 gọi là nước vôi Nếu tăng lượngvôi lên và khuấy kỹ ta được một dung dịch huyền phù trắng như sữa gọi là sữa vôi

CaO tác dụng với axit, oxit axit.

CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O

CaO + CO2 = CaCO3↓

- Canxi cacbonat ( CaCO3)

CaCO3 ít tan trong nước , tan nhiều trong nước chứa NH4Cl, khi đun sôi với dung dịchNH4Cl bị phân hủy

to

CaCO3 + 2NH4Cl → CaCl2 + H2O + CO2↑ + 2NH3↑

Trong nước có chứa CO2 độ tan của CaCO3 tăng

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 (tan)

Bị phân hủy bởi nhiệt độ :

1200oC

CaCO3 = CaO + CO2↑

Ở nhiệt độ cao phản ứng với SiO2, khí NH3…

to

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑

to

CaCO3 + 2NH3 = CaCN2 ( Canxi xyan ozen) + 3H2O

- Canxi hiđrocacbonat Ca(HCO3)2

Khi tiếp xúc với không khí hoặc đun nóng xảy ra quá trình phân hủy Ca(HCO3)2

to

C Ca(HCO3)2 = CaCO3 + H2O + CO2↑

Tác dụng với dung dịch kiềm

Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O

* Các hợp chất M(+4), M(+2) :

- Đặc trưng là CeO2, CeF4, Ce(OH)4

- CeO2 màu vàng sáng, khó nóng chảy sau khi nung, trơ về mặt hóa học

- Muối Ce+4 không bền, thủy phân mạnh

- Trong axit thể hiện chất oxi hóa mạnh

- Trạng thái +2 đặc trưng là : Eu(+2), Sn (+2), Yb (+2) dưới dạng oxyt, hydroxýt giống nhómCa

MgO phản ứng chậm với H2O; CaCO, SrO, BaO phản ứng mãnh liệt với nước

Các Oxit đều tan dễ dàng trong nước

BeO tác dụng với dung dịch kiềm

Quan trọng nhất trong số các oxit là CaO, CaO được gọi là vôi sống, tác dụng vớinước cho Ca(OH)2 gọi là vôi tôi, dùng làm vật liệu xây dựng

Tính tan và tính bazo tăng dần

Be(OH)2 có tính lưỡng tính

Mg(OH)2 kết tủa trắng, là bazo yếu, tan trong axit

Ca(OH)2 ít tan trong nước, là bazo khá mạnh

Ba(OH)2 tan khá nhiều trong nước tạo thành dung dịch kiềm mạnh

Khi đun nóng, Be(OH)2, Mg(OH)2 bị mất nước biến thành oxit

Chú ý: khi cho khí Clo tác dụng với Ca(OH)2 hoặc CaO ta thu được Clorua vôi CaOCl2.

Clorua vôi là chất oxihoa mạnh, dùng để sát trùng và tẩy trắng