NHOM II TRONG BANG HTTH

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…………………………………………………………… Các nguyên tố phân nhóm IIA………………………………………… 1.1.Đặc tính nguyên tố nhóm IIA…………………………………… 1.1.1.Đơn chất………………………………………………………… 1.1.2.Hợp chất………………………………………………………… Các nguyên tố phân nhóm IIB………………………………………… 2.1.Đặc tính nguyên tố nhóm IIB………………………………………… 2.1.1.Đơn chất……………………………………………………… 2.1.2.Hợp chất…………………………………………………… III Kêt luận……………………………………………………… I.Lời mở đầu Bảng tuần hoàn nguyên tố hóa học, phương pháp liệt kê nguyên tố hóa học thành bảng, dựa số hiệu nguyên tử (số proton hạt nhân), cấu hình electron tính chất hóa học tuần hoàn chúng Các nguyên tố biểu diễn theo trật tự số hiệu nguyên tử tăng dần, thường liệt kê với ký hiệu hóa học ô Dạng tiêu chuẩn bảng gồm nguyên tố xếp thành 18 cột dòng, với hai dòng kép nằm riêng nằm bên Các hàng bảng gọi chu kỳ, cột gọi nhóm, số có tên riêng halogen khí Bởi theo định nghĩa bảng tuần hoàn thể xu hướng tuần hoàn, bảng dạng dùng để suy mối quan hệ tính chất nguyên tố tiên đoán tính chất nguyên tố mới, chưa khám phá chưa tổng hợp Do đó, bảng tuần hoàn-dù dạng tiêu chuẩn hay biến thể-cung cấp khuôn khổ hữu ích cho việc phân tích thuộc tính hóa học, bảng sử dụng rộng rãi hóa học khoa học khác Trong bảng hệ thống tuần hoàn có nhóm nguyên tố có nhóm IIA nhóm có chứa nguyên tố Be,Mg.Ca.Sr,Ba,Ra, chúng gọi nguyên tố kiềm thổ Đặc biệt nguyên tố nhóm ứng dụng nhiều tự nhiên , chế tạo loại đồ vật hay làm vật liệu ngành nghề khác ,…… để tìm hiểu rõ đề tài mời thầy bạn tìm hiểu qua nội dung trình bày II NỘI DUNG CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA 1.1 Đặc tính nguyên tố nhóm IIA - Gồm nguyên tố : Berili (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba), Rađi (Ra), có tự nhiên Ra nguyên tố hiếm, phóng xạ - Nguyên tố họ s, cấu hình electron, lớp ngòai ns2 - Có tính khử tạo ion X+2 - Bán kính nguyên tử RK (Å) tăng từ xuống - Từ Ca có thêm orbitan lớp d f tham gia tạo liên kết hóa học - Tính kim loại tăng từ Be → Ra - Hình thành nhóm : Be lưỡng tính giống Al, Mangan kim loại hoạt động mạnh, tính chất không giống kim loại kế tiếp, kim loại Ca, Sa, Ba hoạt động mạnh goi kim loại kiềm thổ - Chỉ có Be, Mg có khả tạo phức, lại tạo ionX+2 - Các hợp chất XO, X(OH)2 có tính bazơ mạnh tăng từ Be - Ra 1.1.1 Đơn chất : Bảng : thông số hóa lí nguyên tố nhóm IIA Thông số hóa lý Bán kính nguyên tử RK (Å) Năng lượng ion hóa 1 (eV) Nhiệt độ nóng chảy tnc (0C) Nhiệt độ sôi ts (0C) Khối lượng riêng d(g/cm3) Hàm lượng vỏ đất (% ng.tử)  Berili : Be 1,13 Mg 1,6 Ca 1,97 Sr 2,15 Ba 2,21 Ra 2,35 9,32 7,65 6,11 5,69 5,21 5,28 1283 650 850 770 721 960 1490 1,54 2,0 1370 2,63 1.10–2 1370 3,76 5,7.10–3 1530 6,0 1.10–10 2970 1117 1,85 1,74 –3 1,2.10 2,0 Hình 1: Berili  Tính chất vật lí: -Beri nguyên tố có độc tính, Beri có màu xám thép, cứng, nhẹ giòn, kim loại kiềm thổ sử dụng chủ yếu chất làm cứng hợp kim (chủ yếu beri đồng) -Berili số kim loại nhẹ có điểm nóng chảy cao Suất đàn hồi berili lớn thép khoảng 33% Nó có độ dẫn nhiệt tốt, không nhiễm từ kháng lại công axít nitric đậm đặc - Nó cho tia X qua, nơtron giải phóng bị bắn phá hạt alpha từ nguồn phóng xạ radi hay poloni (khoảng 30 nơtron/triệu hạt alpha) Ở điều kiện nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn berili kháng lại ôxi hóa bị phơi trước không khí (mặc dù khả cào xước mặt kính có có lẽ tạo thành lớp mỏng ôxít) - Be gần giống Al, có lực lớn với Oxi, bền nhờ màng BeO - Dễ tạo hợp kim, lượng nhỏ hợp kim làm cho hợp kim cứng, bền - Là nguyên tố Trong thiên nhiên 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 axít kiềm (kim loại lưỡng tính), thụ động HNO 3, H2SO4 đặc nguội - Tác dụng với nhiều kim loại tạo thành Berilua - Cho tia Rơngen X qua nên làm cửa sổ cho ống Rogen  Ứng dụng: - Beri sử dụng chất tạo hợp kim sản xuất Beri đồng (Be có khả hấp thụ lượng nhiệt lớn) Các hợp kim Beri-đồng sử dụng rộng rãi nhiều ứng dụng độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, sức bền, độ cứngcao, thuộc tính không nhiễm từ, với chống ăn mòn khả chống mỏi tốt chúng Các ứng dụng bao gồm việc sản xuất điện cực hàn điểm, lò xo, thiết bị không đánh lửa tiếp điểm điện - Do độ cứng, nhẹ độ ổn định kích thước khoảng rộng nhiệt độ nên hợp kim Beri-đồng sử dụng công nghiệp quốc phòng hàng không vũ trụ vật liệu cấu trúc nhẹ thiết bị bay cao tốc độ, tên lửa, tàu vũ trụ vệ tinh liên lạc viễn thông - Các mỏng Beri sử dụng với thiết bị phát tia X để lọc bỏ ánh sáng cho tia X qua để phát -Trong lĩnh vực in thạch tia X Beri dùng để tái tạo mạch tích hợp siêu nhỏ - Do độ hấp thụ nơtron nhiệt thiết diện vuông thấp nên công nghiệp sản xuất lượng hạt nhân sử dụng kim loại lò phản ứng hạt nhân thiết bị phản xạ điều tiết nơtron - Beri sử dụng nguồn nơtron, Beri trộn lẫn với chất xạ alpha Po210, Ra226 hay Ac227 - Beri dùng sản xuất quay hồi chuyển, thiết bị máy tính khác nhau, lò xo đồng hồ thiết bị cần độ nhẹ, độ cứng độ ổn định kích thước - Oxit beri có lợi nhiều ứng dụng cần độ dẫn nhiệt tốt độ bền độ cứng cao, với điểm nóng chảy cao, đồng thời lại có tác dụng chất cách điện - Các hợp chất Beri sử dụng ống đèn huỳnh quang việc sử dụng bị dừng lại số công nhân sản xuất bị bệnh phổi nhiễm Beri - Dùng làm chất hãm, chất phản xạ nơtron lò nguyên tử - Điều chế điện phân BeCl2 nóng chảy hay nhiệt phân BeF2  Magie : Hình 2: Magie  Tính chất vật lí: - Magiê kim loại tương đối cứng, màu trắng bạc, nhẹ (chỉ nặng khoảng 2/3 nhôm thể tích) bị xỉn nhẹ để không khí Ở dạng bột, kim loại bị đốt nóng bắt lửa để vào chỗ ẩm cháy với lửa màu trắng Khi dạng dày, khó bắt lửa, dạng mỏng bắt cháy dễ Khi bắt lửa, khó dập, cháy nitơ (tạo nitrua magiê) điôxít cacbon - Kim loại màu trắng bạc, nhẹ, t nc ts thấp, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, mềm dẻo Be - Là nguyên tố phổ biến tự nhiên - Tồn dạng hợp chất  Tính chất hóa học : - Magie dễ dàng phản ứng với hydo, tạo 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 lửa sáng phát nhiệt - Là chất khử mạnh, khử hợp chất bền : H2O, CO2, SiO2, P2O5, B2O3 - Magie tan nhanh axit, không tác dụng với bazơ - Magie tác dụng với hợp chất hữu Alkyl Halogen dung dịch este tạo hợp chất Magie  Ứng dụng: - Ứng dụng quan trọng điều chế hợp kim nhẹ, bền hóa, chịu nhiệt - Nguyên tố họ s song có orbian nguyên tử họ d - Ôxít magiê hợp chất khác sử dụng nông nghiệp, công nghiệp hóa chất xây dựng Nó sử dụng để tạo hợp kim nhôm - magiê dùng sản xuất vỏ đồ hộp, thành phần cấu trúc ô tô máy móc - Ngoài magiê kim loại sử dụng để khử lưu huỳnh từ sắt hay thép - Điều chế điện phân Cacnalit KCl.MgCl2.6H2O MgCl2 nóng chảy nhiệt kim loại hay khử C Vd: đpnc CaCl2 → Ca+Cl2↑ đpnc MgCl2 → Mg+Cl2↑ Một số ứng dụng khác : - Magiê, giống nhôm, cứng nhẹ, sử dụng số thành phần cấu trúc loại xe tải ô tô dung tích lớn - Các khắc quang học công nghiệp in - Nằm hợp kim, quan trọng cho kết cấu máy bay tên lửa - Khi pha thêm vào nhôm, cải thiện tính chất cơ-lý, làm nhôm dễ hàn dễ chế tạo - Là tác nhân bổ sung chất nổ thông thường sử dụng sản xuất gang cầu - Là chất khử để sản xuất urani tinh khiết kim loại khác từ muối chúng - Hiđrôxít magiê Mg(OH)2 sử dụng sữa magiê, clorua magiê sulfat magiê muối Epsom citrat magiê sử dụng y tế - Magnesit nhiệt sử dụng làm vật liệu chịu lửa gạch - Bột cacbonat magiê(MgCO3) sử dụng vận động viên điền kinh vận động viên thể dục dụng cụ cử tạ, để cải thiện khả nắm chặt dụng cụ - Stearat magiê chất bột màu trắng dễ cháy với thuộc tính bôi trơn Trong công nghệ dược phẩm sử dụng sản xuất viên thuốc nén, để ngăn cho viên nén không bị dính vào thiết bị trình nén thuốc •  Canxi, Stronti, Bari :  Tính chất vật lí: - Đều kim loại trắng, bạc, mềm, nhẹ, dẫn nhiệt, điện tốt, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi - Khá mềm hoạt động mạnh nên dùng trạng thái đơn chất hợp kimnhư nhẵng kim loại khác - Khi đốt có màu đặc trưng Ca : đỏ da cam, Sv : đ3o rực, Ba : lục vàng - Kim loại hoạt động, hoạt tính tăng, kết hợp hầu hết phi kim điều kiện thường Khi đun nóng tác dụng với nguyên tố hoạt động cacbon, silic, hydro - Trong không khí dễ dàng tạo thành MO - Khi đun nóng chúng tác dụng với Hydro tạo thành Hydrua rắn dùng làm chất khử mạnh - Ở nhiệt độ cao tạo thành peoxyt bền tính bền tăng từ Ca → Ba - Trong thiên nhiên canxi nguyên tố phổ biến, Be phổ biến, Strenti thường gặp dạng hợp chất  Tính chất hóa học: - Trong điều kiện thường ba nguyên tố tác dụng với H2O tạo thành Hydroxyt thoát H2 - Chúng tan axít tạo thành muối giải phóng H2 - Điều chế điện phân muối clorua khan nóng chảy 1.1.2 Các hợp chất phân nhóm IIA  Hợp chất Be (+2) - Các hợp chất dạng đơn giản (BeO, BeS ) hay phức ([Be(H 2O)4]+2, [Be(OH)4]–2 ) tinh thể màu trắng, dễ tan 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 axit, kiềm Khi đốt nóng hay nấu chảy với oxyt axit, oxyt bazơ - Hydro beri Be(OH)2 hợp chất Polime, không tan nứơc có tính lưỡng tính - Be+ có tác dụng phân cực cao nên muối bị thủy phân  Hợp chất Mg(+2) : - Thường gặp 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 muối kép - Oxýt MgO màu trắng, xốp, khó nóng chảy (t nc = 2.8000C) có tính bazơ dễ tan axit, nung nóng hoạt tính - Mg(OH)2 có cấu trúc lớp, tan nước lạnh, bazơ mạnh trung bình - Khi đun nóng dung dịch MgCl2 hay muối MgCl2.6H2O → thủy phân tạo thành Oxoclorua bị polime hóa Cl–Mg–O–Mg O–Mg–Cl -Trên sở tạo xi măng Magie - MgSO4 dùng làm thuốc tẩy nhẹ  Hợp chất Ca(+2), Sr(+2), Ba(+2) - Các hợp chất X(+2) bền - Kích thước nguyên tử lớn có tham gia orbitan nguyên tử nhóm f - Các hợp chất X(+2) tan nước Các muối cacbonat, sunfat khó tan - Các oxyt hydroxyt có tính bazơ mạnh - Các oxyt chất bột màu trắng có tnc cao, phản ứngmãnh liệt với nước tạo X(OH)2 tỏa nhiệt - X(OH)2 bị nhiệt phân lại trở XO H2O - Các hydroxyt có tính tán, tính bazơ, tính bền nhiệt tăng từ Ca → Ba - Ca, Sr, Ba có khả tạo peoxyt XO màu trắng peoxyt bậc cao XO 4màu vàng - Peoxyt tác dụng axít cho H2O2, peoxyt bậc cao cho H2O2 O2 độ bền peoxyt tăng từ Ca → Ba - Deoxyt khó tan n7ớc - XO2 điều chế cách trung hòa bazơ axit Ca(OH)2 + H2O2 = CaO2 + 2H2O - BaO2 peroxyt phổ biến nhất, ngòai cách điều chế cách nung nóng BaO không khí 5000C - BaO2 dùng để tẩy trắng lụa, sợi thực vật, tẩy màu thủy tinh, điều chế H 2O2, Pecabonat Bari, dùng tẩy uế - Muối halogenua dễ tan nước (trừ XF2) đặc biệt CaCl2 dùng hút ẩm,sấy khô, tải lạnh - Muối XCO3, XSO4 khó tan nước giảm dần từ Be → Ba - Các muối XCO3 bị nhiệt phân cho XO CO2 khả nhiệt phân giảm từ Ca → Ba - Muối XSO4 không bị nhiệt phân - Thông dụng CaCO3 CaSO4 - CaCO3 nguyên liệu để điều chế Ca(OH)2 CaO - CaSO4 dùng làm thạch cao, tượng, vách ngăn - X(OH)3 kết tủa vô định hình Không tan nước - Các muối X(+3) tan nước : Clorua, nitrat, Sufat, muối khó tan : Sunfua, Florua, Photphat, Cacbonat - Ứng dụng kỹ thuật chân không tạo hợp kim, làm xúc tác 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 CeO2, CeF4, Ce(OH)4 - CeO2 màu vàng sáng, khó nóng chảy sau nung, trơ mặt hóa học - Muối Ce+4 không bền, thủy phân mạnh - Trong axit thể chất oxi hóa mạnh - Trạng thái +2 đặc trưng : Eu(+2), Sn (+2), Yb (+2) dạng oxyt, hydroxýt giống nhóm Ca - Hợp chất X(+2) có tính khử II CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIB Đặc tính nguyên tố nhóm IIB - Gồm kẽm (Zn), cadini (Cd), Thủy ngân (Hg) - Cấu hình electron (n-1)s2 (n-1)p6(n-1)d10ns2 - Có hai electron lớp ns2 số oxi hóa +2 - Tính kim loại kim loại kiềm thổ - Tính tạo phức tăng dần từ Zn đến Hg 1.1 Đơn chất phân nhóm IIB Thông số hóa lý Bán kính nguyên tử RK (Å) Năng lượng ion hóa 1 (eV) Khối lượng riêng d(g/cm3) Nhiệt độ nóng chảy tnc (0C) Nhiệt độ sôi ts (0C) Hàm lượng vỏ đất (%) Zn 1,13 9,391 7,1 419 907 1,5.10–3 Cd 1,49 8,991 8,7 321 767 7,6.10–6 Hg 1,50 10,43 13,55 -39 357 7.10–7 - Zn : trắng, xanh ; Cd, Hg : màu trắng bạc, dễ nóng chảy, dễ bay - Đều có khả tạo hợp kim Hợp kim Hg gọi hỗn hợp - Bền với không khí khô, tác dụng với CO2 không khí ẩm - Zd, Cd phản ứng với S nóng, Hg torng điều kiện thường tạo HgS - Zn dễ tan axít HCl, H2SO4 loãng, Hg không - Cả ba tan HNO3 loãng - Zn có tính lưỡng tính tan axít kiềm - Trong thiên nhiên tồn dạng quặng, riêng Hg tồnt ại dạng mỏ Hg nguyên chất - Điều chế quặng XS : đốt sunfua thành oxyt khử oxyt nhiệt độ cao - Muốn điều chế Hg : nung quặng HgS nhiệt độ = 5000C 1.2 Các hợp chất phân nhóm IIB  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 nước tan axit - Các cation X+2 không màu - Muối có màu HgI2 : đỏ ; CDs : vàng ; HgS : đỏ, đen - Các Halogenua, Sunfat, Nitrat tan nước - Khi tan hợp chất X+2 tạo phức III.Kết luận Qua trình bày phần hiểu rõ nguyên tố nhóm IIA,những ứng dụng ,cách chế tạo hay nguồn gốc nguyên tố này,để ta vận dụng tốt sống nhằm nâng cao hiệu ,chât lượng Vì phải nắm rõ nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn nhóm IIA để phục vụ cho việc học ứng dụng khác tốt