NHOM II TRONG BANG HTTH

I.Lời mở đầu Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, là một phương pháp liệt kê các nguyên tố hóa học thành bảng, dựa trên số hiệu nguyên tử số proton trong hạt nhân, cấu hình electron và

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

HÓA VÔ CƠ TÊN ĐỀ TÀI NHÓM II TRONG BẢNG HTTH

Tp.Biên Hoà, tháng 5năm 2015

MỤC LỤC

I.Lời mở đầu………

II.Nội dung………

1. Các nguyên tố phân nhóm IIA………

1.1.Đặc tính của các nguyên tố nhóm IIA………

1.1.1.Đơn chất………

1.1.2.Hợp chất………

2 Các nguyên tố phân nhóm IIB………

2.1.Đặc tính của các nguyên tố nhóm IIB………

2.1.1.Đơn chất………

2.1.2.Hợp chất………

III Kêt luận………

I.Lời mở đầu

Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, là một phương pháp liệt kê các nguyên tố hóa học thành bảng, dựa trên số hiệu nguyên tử (số proton trong hạt nhân), cấu hình electron và các tính chất hóa học tuần hoàn của chúng

Các nguyên tố được biểu diễn theo trật tự số hiệu nguyên tử tăng dần, thường liệt kê cùng với ký hiệu hóa học trong mỗi ô Dạng tiêu chuẩn của bảng gồm các nguyên tố được sắp xếp thành 18 cột và 7 dòng, với hai dòng kép nằm riêng nằm bên dưới cùng

Các hàng trong bảng gọi là các chu kỳ, trong khi các cột gọi là các nhóm, một số

có tên riêng như halogen hoặc khí hiếm Bởi vì theo định nghĩa một bảng tuần hoàn thể hiện những xu hướng tuần hoàn, bất kỳ bảng dưới dạng nào cũng có thể dùng để suy ra mối quan hệ giữa các tính chất của nguyên tố và tiên đoán tính chất của những nguyên tố mới, chưa được khám phá hoặc chưa tổng hợp được Do đó, một bảng tuần hoàn-dù ở dạng tiêu chuẩn hay các biến thể-cung cấp khuôn khổ hữu ích cho việc phân tích thuộc tính hóa học, và các bảng như vậy được sử dụng rộng rãi trong hóa học và các khoa học khác

Trong bảng hệ thống tuần hoàn có 7 nhóm các nguyên tố nhưng trong đó có nhóm IIA là nhóm có chứa những nguyên tố Be,Mg.Ca.Sr,Ba,Ra, chúng được gọi

là những nguyên tố kiềm thổ Đặc biệt là những nguyên tố nhóm này được ứng dụng rất nhiều trong tự nhiên , chế tạo các loại đồ vật hay làm vật liệu trong các ngành nghề khác nhau ,…… để tìm hiểu rõ về đề tài này mời thầy và các bạn chúng ta cùng tìm hiểu qua các nội dung được trình bày dưới đây

II NỘI DUNG

1 CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM II A

1.1 Đặc tính của các nguyên tố nhóm II A

- Gồm các nguyên tố : Berili (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba), Rađi (Ra), nó có trong tự nhiên Ra là nguyên tố hiếm, phóng xạ

- Nguyên tố họ s, cấu hình electron, lớp ngòai cùng ns2

- Có tính khử và tạo ion X+2

- Bán kính nguyên tử RK (Å) tăng từ trên xuống dưới

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

- Tính kim loại tăng từ Be → Ra

- Hình thành 3 nhóm : Be lưỡng tính giống Al, còn Mangan là kim loại hoạt động mạnh, nhưng tính chất không giống kim loại kế tiếp, các kim loại Ca,

Sa, Ba hoạt động mạnh được goi là kim loại kiềm thổ

- Chỉ có Be, Mg có khả năng tạo phức, còn lại tạo ionX+2

- Các hợp chất XO, X(OH)2 đều có tính bazơ mạnh tăng từ Be - Ra

1.1.1 Đơn chất :

Bảng 1 : các thông số hóa lí của các nguyên tố nhóm IIA.

Bán kính nguyên tử RK

(Å)

Năng lượng ion hóa 1

(eV)

Nhiệt độ nóng chảy tnc

(0C)

Nhiệt độ sôi ts (0C) 2970 1117 1490 1370 1370 1530 Khối lượng riêng d(g/cm3) 1,85 1,74 1,54 2,63 3,76 6,0

Hàm lượng trong vỏ quả

đất (% ng.tử)

1,2.10–3 2,0 2,0 1.10–2 5,7.10–3 1.10–10

 Berili :

Hình 1: Berili

 Tính chất vật lí:

-Beri là một nguyên tố có độc tính, Beri có màu xám như thép, cứng, nhẹ và

giòn, và là kim loại kiềm thổ được sử dụng chủ yếu như chất làm cứng trong các hợp kim (chủ yếu là beri đồng)

-Berili là một trong số các kim loại nhẹ có điểm nóng chảy cao nhất Suất đàn hồi của berili là lớn hơn của thép khoảng 33% Nó có độ dẫn nhiệt tốt, không nhiễm từ và kháng lại sự tấn công của axít nitric đậm đặc

- Nó cho tia X đi qua, và các nơtron được giải phóng khi nó bị bắn phá bằng các hạt alpha từ các nguồn phóng xạ như radi hay poloni (khoảng 30 nơtron/triệu hạt alpha) Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn berili kháng lại sự ôxi hóa khi bị phơi ra trước không khí (mặc dù khả năng cào xước mặt kính của nó có được có lẽ là do sự tạo thành một lớp mỏng ôxít)

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

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

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

 Tính chất hóa học:

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

3Be + N2 = Be2N2

3Be + N2 = Be3N BeCl2(chất lỏng) = Be↓(catôt) + Cl2↑(anốt)

Be + Cl2 = BeCl2

Be + Br2 = BeBr2

- 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

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

 Ứng dụng:

- Beri được sử dụng như là chất tạo hợp kim trong sản xuất Beri đồng (Be có khả năng hấp thụ một lượng nhiệt lớn) Các hợp kim Beri-đồng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng do độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, sức bền, độ cứngcao, các thuộc tính không nhiễm từ, cùng với sự chống ăn mòn và khả năng chống mỏi tốt của chúng Các ứng dụng bao gồm việc sản xuất các điện cực hàn điểm, lò xo, các thiết bị không đánh lửa và các tiếp điểm điện

- Do độ cứng, nhẹ và độ ổn định về kích thước trên một khoảng rộng nhiệt độ nên các hợp kim Beri-đồng được sử dụng trong công nghiệp quốc phòng và hàng không vũ trụ như là vật liệu cấu trúc nhẹ trong các thiết bị bay cao tốc độ, tên lửa, tàu vũ trụ và vệ tinh liên lạc viễn thông

- Các tấm mỏng Beri được sử dụng với các thiết bị phát hiện tia X để lọc bỏ ánh sáng và chỉ cho tia X đi qua để được phát hiện

-Trong lĩnh vực in thạch bản tia X thì Beri được dùng để tái tạo các mạch tích hợp siêu nhỏ

- Do độ hấp thụ nơtron nhiệt trên thiết diện vuông của nó thấp nên công nghiệp sản xuất năng lượng hạt nhân sử dụng kim loại này trong các lò phản ứng hạt nhân như

là thiết bị phản xạ và điều tiết nơtron

- Beri đôi khi được sử dụng trong các nguồn nơtron, trong đó Beri được trộn lẫn với các chất bức xạ alpha như Po210, Ra226 hay Ac227

- Beri cũng được dùng trong sản xuất các con quay hồi chuyển, các thiết bị máy tính khác nhau, lò xo đồng hồ và các thiết bị trong đó cần độ nhẹ, độ cứng và độ ổn định kích thước

- Oxit beri là có lợi trong nhiều ứng dụng cần độ dẫn nhiệt tốt cùng độ bền và độ cứng cao, với điểm nóng chảy cao, đồng thời lại có tác dụng như là một chất cách điện

- Các hợp chất Beri đã từng được sử dụng trong các ống đèn huỳnh quang nhưng việc sử dụng này đã bị dừng lại một số công nhân sản xuất bị bệnh phổi do nhiễm Beri

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

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

 Magie :

Hình 2: Magie

 Tính chất vật lí:

- Magiê là kim loại tương đối cứng, màu trắng bạc, nhẹ (chỉ nặng khoảng 2/3 nhôm nếu cùng thể tích) bị xỉn nhẹ đi khi để ngoài không khí Ở dạng bột, kim loại này bị đốt nóng và bắt lửa khi để vào chỗ ẩm và cháy với ngọn lửa màu trắng Khi ở dạng tấm dày, nó khó bắt lửa, nhưng khi ở dạng lá mỏng thì nó bắt cháy rất dễ Khi đã bắt lửa, rất khó dập, nó có thể cháy trong nitơ (tạo ra nitrua magiê) và cả trong điôxít cacbon

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

- Là nguyên tố phổ biến trong tự nhiên

- Tồn tại ở dạng hợp chất

 Tính chất hóa học :

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

Mg + H2 = MgH2

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

3Mg + 2B = Mg3B2

Si + 2Mg = Mg2Si 2Mg + O2 = 2MgO

Mg + Cl2(ẩm) = MgCl2

N2 + 3Mg = Mg3N2

Mg3N2 = 3Mg + N2

Be + MgO = BeO + Mg BeO + Mg = Be + MgO

- 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

 Ứng dụng:

- 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

- Ôxít magiê và các hợp chất khác cũng được sử dụng trong nông nghiệp, công nghiệp hóa chất và xây dựng Nó được sử dụng để tạo các hợp kim nhôm - magiê dùng trong sản xuất vỏ đồ hộp, cũng như trong các thành phần cấu trúc của ô tô và máy móc

- Ngoài ra magiê kim loại còn được sử dụng để khử lưu huỳnh từ sắt hay thép

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

Vd: đpnc CaCl2 → Ca+Cl2↑ đpnc MgCl2 → Mg+Cl2↑

• Một số ứng dụng khác :

- Magiê, giống như nhôm, là cứng và nhẹ, vì thế nó được sử dụng trong một số các thành phần cấu trúc của các loại xe tải và ô tô dung tích lớn

- Các tấm khắc quang học trong công nghiệp in

- Nằm trong hợp kim, nó là quan trọng cho các kết cấu máy bay và tên lửa

- Khi pha thêm vào nhôm, nó cải thiện các tính chất cơ-lý, làm nhôm dễ hàn và dễ chế tạo hơn

- Là tác nhân bổ sung trong các chất nổ thông thường và sử dụng trong sản xuất gang cầu

- Là chất khử để sản xuất urani tinh khiết và các kim loại khác từ muối của chúng

- Hiđrôxít magiê Mg(OH)2 được sử dụng trong sữa magiê, clorua magiê và sulfat magiê trong các muối Epsom và citrat magiê được sử dụng trong y tế

- Magnesit quá nhiệt được sử dụng làm vật liệu chịu lửa như gạch

- Bột cacbonat magiê(MgCO3) được sử dụng bởi các vận động viên điền kinh như các vận động viên thể dục dụng cụ và cử tạ, để cải thiện khả năng nắm chặt dụng cụ

- Stearat magiê là chất bột màu trắng dễ cháy với các thuộc tính bôi trơn Trong công nghệ dược phẩm nó được sử dụng trong sản xuất các viên thuốc nén, để ngăn cho các viên nén không bị dính vào thiết bị trong quá trình nén thuốc

 Canxi, Stronti, Bari :

 Tính chất vật lí:

- 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 kimnhư nhẵng 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 Khi đun 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 khử mạnh

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

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

 Tính chất hóa học:

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

và thoát H2

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

- Điều chế bằng điện phân muối clorua khan nóng chảy

1.1.2 Các hợp chất của phân nhóm IIA

 Hợp chất Be (+2)

- Các hợp chất ở dạng đơn giản (BeO, BeS ) hay phức ([Be(H2O)4]+2, [Be(OH)4]–2

) là tinh 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 các oxyt 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 trong axit, 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 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

 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

và tỏa 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 XO4màu 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.

- 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 nóng BaO 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,sấy khô, 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

- Ứng dụng trong kỹ thuật chân không và tạo hợp kim, làm xúc tác trong các phản ứng 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 giống nhóm Ca

- Hợp chất X(+2) có tính khử

II CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM II B

1 Đặc tính nguyên tố nhóm II B

- Gồm kẽm (Zn), cadini (Cd), Thủy ngân (Hg)

- Cấu hình electron (n-1)s2 (n-1)p6(n-1)d10ns2.

- Có hai electron ở lớp ngoài cùng ns2 và số oxi hóa +2

- Tính kim loại kém hơn kim loại kiềm thổ

- Tính tạo phức tăng dần từ Zn đến Hg

1.1 Đơn chất của phân nhóm II B

Hàm lượng trong vỏ quả đất (%) 1,5.10–3 7,6.10–6 7.10–7

- Zn : trắng, hơi xanh ; Cd, Hg : màu trắng bạc, dễ nóng chảy, dễ bay hơi

- Đều có khả năng tạo hợp kim Hợp kim của Hg gọi là hỗn hợp

- Bền với không khí khô, tác dụng với CO2 trong không khí ẩm

- Zd, Cd phản ứng với S nóng, Hg torng điều kiện thường tạo HgS.

- Zn dễ tan trong axít HCl, H2SO4 loãng, Hg thì không

- Cả ba đều tan trong HNO3 loãng

- Zn có tính lưỡng tính tan cả trong axít và kiềm

- Trong thiên nhiên tồn tại dưới dạng quặng, riêng Hg tồnt ại dạng mỏ Hg nguyên chất

- Điều chế quặng XS : đốt sunfua thành oxyt rồi khử oxyt ở nhiệt độ cao

- Muốn điều chế Hg : nung quặng HgS ở nhiệt độ = 5000C

1.2 Các hợp chất của phân nhóm II B

 Các hợp chất X(+2)

- Là chất rắn ZnO : trắng ; CdO : nâu ; HgO : đỏ

- Độ bền oxýt XO giảm theo chiều Zn - CD - Hg

- Không tan trong nước nhưng tan trong axit

- Các cation X+2 không màu

- Muối có màu HgI2 : đỏ ; CDs : vàng ; HgS : đỏ, đen

- Các Halogenua, Sunfat, Nitrat tan trong nước

- Khi tan các hợp chất X+2 tạo phức

III.Kết luận.

Qua những gì trình bày ở trên chúng ta đã một phần nào hiểu rõ hơn được về những nguyên tố nhóm IIA,những ứng dụng cũng như ,cách chế tạo hay nguồn gốc của các nguyên tố này,để ta có thể vận dụng tốt hơn trong cuộc sống nhằm nâng cao hiệu quả ,chât lượng

Vì vậy cho nên chúng ta phải nắm rõ các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn cũng như nhóm IIA này để phục vụ cho việc học cũng như các ứng dụng khác được tốt hơn