KIM LOẠI PHÂN NHểM A
7.2.1.1. Một số đặc điểm về cấu tạo và cỏc thụng số trạng thỏi vật lý của cỏc nguyờn t ố thuộc phõn nhúm chớnh nhúm IIA:
Cỏc thụng số Đơn vị Be Mg Ca Sr Ba Ra
Lớp e ngoài cựng 2s2 3s2 4s2 5s2 6s2 7s2
Năng lượng ion húa l1 eV 9,32 7,64 6,11 5,69 5,31 -
Độõm điện 1,5 1,2 1,0 1,0 0,9 0,9
Bỏn kớnh nguyờn tử Ǻ 1,13 1,60 1,97 2,15 2,21 -
Nhiệt độ núng chảy 0C 1284 651 851 770 704 960 Nhiệt độ sụi 0C 2970 1110 1440 1380 1540 1140 Khối lượng riờng g/cm3 1,82 1,74 1,6 2,6 3,6 5,0
Cỏc nguyờn tố nhúm IIA đều cú 2e húa trị ns2, trong cỏc hợp chất ở điều kiện
thường, chỳng đều cú số oxy húa + 2.
Từ Be tới Ba: Cú nhiều tớnh chất biến đổi đều đặn và cú quy luật.
7.2.1.3. Cỏc đơn chất:
Đều là kim loại hoạt động mạnh chỉ thua kim loại kiềm. TừBe đến Ba: Tớnh kim loại tăng dần.
- Với oxy khụng khớ: Bị oxy húa trong khụng khớ ở điều kiện thường Be và Mg tạo thành một màng oxyd MO mỏng và bền bảo vệ chỳng khỏi bị oxy tiếp tục tỏc dụng. Cỏc kim loại khỏc ngoài oxyd cũn tạo ra một phần peoxyd MO2 và nitrua M3N2. Khi
đun núng, cỏc kim loại nhúm IIA chỏy mạnh và phản ứng nhiệt thoỏt ra nhiềụ 2M (r) + O2(k) → 2MO (r)
Chỳ ý: Ba tạo thành Bari peroxyd BaO2
- Với cỏc phi kim khỏc (Halogen, S, N, P, C) chỳng đều dễ phản ứng khi đun
núng.
M(r) + X2 → MX2(r) (X = F, Cl, Br, I) 3M (r) + N2→ M3N2 (r) (M = tất cả, trừ Be)
- Với nước và acid thường: cỏc kim loại nhúm IIA cú thể khử rất nhỏ
Be Mg Ca Ba
0 M /M
-1,7V -2,34V -2,87V -2,9V
Do đú đều dễ dàng tỏc dụng với acid giải phúng hydro theo phản ứng: M + 2H+ = M2+ + H2
Riờng Ca, Sr và Ba cũn đẩy được hydro ra khỏi nước ởđiều kiện thường. Vớ dụ: Ca + 2H2O = CăOH)2 + H2
Thực tếbe khụng tan trong nước vỡ cú lớp oxyd bảo vệ, Mg khụng tan trong nước lạnh nhưng tan chậm trong nước núng và dần dần bị hũa tan trong dung dịch muối amonị
2
4 2 3
Mg+2NH Mg H 2NH
- Với hydro: Khi đun núng chỉ cỏc kim loại kiềm thổ (Ca, Ba) tỏc dụng với Hydro tạo MH2 rắn, cú đặc tớnh ion (trong đú H cú số oxy húa là -1)
M(r) + H2 (k) → MH2(r)
- Với kiềm: Chỉcú Be tan được Be + 2NaOH = Na2BeO2 + H2
- Cỏc nguyờn tử kim loại kiềm thổ tự so và cỏc hợp chất dễbay hơi của chỳng trong ngọn lửa khụng màu sẽcho cỏc màu đặc trưng: Calci (màu đỏ cam), và Bari (màu lục hơi vàng); Beryli và Magnesi (khụng màu).
7.2.1.4. Hợp chất
+ BeO, Be(OH)2: Chất rắn trắng, khú tan, lưỡng tớnh, tan được cả trong acid và basẹ
+ Cỏc MO và M(OH)2 khỏc rắn trắng, dễtan, độtan tăng dần
Đều là Base, lực base tăng dần trong nhúm (theo quy định chung của nhúm A).
Cỏc MO tan trong nước tạo M(OH)2 CaO + H2O = CăOH)2
Cỏc M(OH)2 kộm bền nhiệt, khi đun núng lại mất nước biến thành oxyd MO 2M(OH)2→ 2MO + H2O
Cỏc oxyd và hydroxyd kim loại kiềm thổ đều dễ hấp thụ khớ CO2 trong khụng khớ tạo muối carbonat. Vớ dụ:
BăOH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O CaO + CO2 = CaCO3
+ Muối: Cỏc muối clorid, nitrat, bicarbonat đều dễ tan. Cỏc muối carbonat, sunfat khú tan trừ BeSO4 và MgSO4.
+ Peoxyd Bari (BaO2) là chất rắn trắng.
Điều chếđun núng BaO trong dũng khụng khớ tới 500oC: 2BaO + O2 = 2BaO2
Nhưng nếu đun trờn 500oC, BaO2 sẽ lại bị phõn hủy theo phản ứng ngược. BaO2 là muối của H2O2, được dựng để điều chế H2O2 trong phũng thớ nghiệm theo phản ứng:
BaO2 + H2SO4 = H2O2 + BaO4 + Những hợp chất thụng dụng:
- Bery (Be3Al2Si6O18)là khoỏng vật dạng tinh thểlăng trụ sỏu cạnh trong suốt cú màu lục tươi hoặc xanh lam nếu cú lẫn vết Cr3+, là những đỏ quý (ngọc bớch).
- MgO cú điểm núng chảy cao (285oC) nờn được dựng làm gạch chịu lửạ
- Cỏc hợp chất cơ kim RMgX (R = hydrocarbon, X = halogen) cú tờn là thuốc thử Grignard, được sử dụng tổng hợp nhiều chất hữu cơ. Thuốc diệt nấm cơ kim của thiếc dựng trong nụng nghiệp được chế tạo theo phản ứng:
3RMgCl + SnCl4 = 3RMgCl2 + R3SnCl
- CaCO3, CăOH)2, CaO đều là những nguyờn liệu hết sức thụng dụng trong ngành xõy dựng.
7.2.2. Vai trũ và ứng dụng trong Y - Dược, độc tớnh
* Beryli:
Cỏc hợp chất của Be đều rất độc khi ăn phải, hớt phải hoặc tiếp xỳc qua dạ Khụng cú hợp chất nào được dựng trong điều trị.
* Magnesi:
+ Mg là nguyờn tố sinh học. Nú cú trong chất diệp lục của cõy xanh. Trong cơ
thểngười, xếp theo vai trũ quan trọng của cỏc chất khoỏng, Mg đứng thứ ba chỉ sau Fe
và Cạ Vai trũ đặc biệt quan trọng của ion Mg2+ trong sinh húa ởcon người ngày càng
được nhận biết nhiều hơn. Cú khoảng 20-25g trong cơ thể, Mg chủ yếu chứa ở xương
(tạo xương) và trong tế bàọ Là cation phổ biến thứ 2 ở nội bào, Mg kiểm soỏt lượng Ca thõm nhập vào tế bào qua kờnh Cạ Vỡ vậy, ion Mg2+ là chất chẹn kờnh Ca trong việc giữ cho hệ thần kinh - cơ khụng hoạt động quỏ chớn. Thiếu Mg2+, cỏc ion Ca2+ vào tế
bào quỏ mức cần thiết gõy ra hiện tượng co cơ, đau rỳt đột ngột cỏc cơ quan chứa cơ trơn (ruột, tỳi mật, tửcung, động mạch ...), tăng nhịp tim, tăng huyết ỏp, kể cả nhồi mỏu
cơ tim.
+ Mg là chất hoạt húa cho khoảng 300Enzim, chủ yếu là những enzim vật chuyển phosphat trong cỏc chu trỡnh sản xuất năng lượng tế bào, tạo cỏc phõn tử ATP.
+ Ion Mg2+cũn tham gia vào cỏc cơ chế ổn định nồng độ Na+ và K+ ở hai bờn màng tế bào; cựng vitamin C khỏng Histamin (chống dị ứng); hạn chế tỏc hại của gốc tự do trong chống lóo húạ
+ Cỏc hợp chất của Mg được dựng trong điều trị và sản xuất dược phẩm với nhiều mục đớch:
- Nhiều hợp chất khụng tan được sử dụng làm thuốc khỏng acid trong điều trị
viờm loột dạ dày - tỏ tràng, vớ dụ: Mg(OH)2 = 58,32; MgO = 40,30; 2MgỌ3SiO2.xH2O phải chứa khụng dưới 29,0% MgO và khụng dưới 65,0% SiO2 ...
- Thuốc nhuận tràng, tẩỵ Vớ dụ: MgSO4.7H2O = 246,47
- Thuốc chống co giật ngoài đường tiờu húạ Vớ dụ: Dung dịch MgSO4 12%, tiờm bắp hoặc dưới dạ
- Chất làm trơn trong sản xuất thuốc viờn (tỏ dược trơn) như Magnesi sterat.
(C17H35COO)2Mg = 591,3; Talc (Magnesi silicat) 4SiO2.3MgỌH2Ọ
+ Calci là chất khụng thể thiếu cho sự sống. Ca và Mg với mức độ thấp hơn, cựng
phosphor tạo xương, răng (chỳ ý là, calci lắng đọng được vào xương là nhờ vitamin D). Ca2+ cú vai trũ thiết yếu trong nhiều quỏ trỡnh sinh lý: Tham gia quỏ trỡnh đụng mỏu (giỳp protrombin thành trombin); điều hũa dẫn truyền thần kinh (giảm kớch thớch). Nếu Ca2+ trong mỏu giảm, cơ thể dễ bị co giật, khi ấy cần phải tiờm Ca2+ vào mỏu); tham gia
điều hũa chuyển húa trong cơ thể (Ca2+thỳc đẩy hoạt động của nhiều enzym, cũng kỡm
hóm nhiều enzym khỏc).
+ Phõn loại theo điều trị, cỏc hợp chất của calci gồm 2 nhúm chớnh:
- Thuốc khỏng acid dựng hoặc dựng phối hợp với thuốc khỏc trong điều trị viờm loột, rối loạn đường tiờu húạ Vớ dụ: calci carbonat CaCO3 = 100,09.
- Thuốc bổsung calci (trong cỏc trường hợp co giật do calci huyết hạ; chếđộ ăn
thiếu calci gõy cũi xương, loóng xương). Vớ dụ: Calci clorid (pha tiờm) CaCl2.2 147,02 hoặc CaCl2.6H2O = 219,03; Cali gluconat C12H22O14 = 430,38; Cali glycero phosphat C3H7CaO6P = 210,15; Calci citrat C12H10Ca3O4.4H2O = 57,50; Calic Hydroxyd phosphat Ca5(OH)(PO4)3 = 502,32 (chế từ xương động vật, cũn gọi hydroxy apatit) và nhiều chế phẩm khỏc.
+ Ca2+ là cation thường được lựa chọn để mang cỏc anion cú tỏc dụng điều trị,
như calci aminosalicylat (trị lao); calci cyclobarbital (an thần, gõy ngủ); calci ascorbat (vitamin C). Ca2+được lựa chọn vỡ trỏnh đưa thờm Na+vào cơ thể, hoặc tận dụng cả tỏc dụng của calcị
+ Đồng vị phúng xạ45Ca dựng trong nghiờn cứu liờn quan đến chuyển húa chất khoỏng.
Trong thực hành dược khoa cần lưu ý: giống như Mg2+, cation Ca2+ cú cấu hỡnh electron ổn định đưa đến tớnh chất ổn định của nú trong cỏc hợp chất sinh học. Tuy nhiờn, muối tan của calci cú phản ứng trao đổi với cỏc anion borat, carbonat, citrat, oxalat, phosphat, sulfat, tartrat tạo thành những hợp chất khụng hũa tan. Cỏc phản ứng này
thường dẫn đến tương kỵtrong khoa dược, hoặc lắng đọng sỏi ở thận, mật, khớp trong
cơ thể khi chuyển húạ
* Bari:
Tất cả cỏc hợp chất tan của Bari trong nước hoặc acid loóng đều độc thuốc giải
độc là muối Epson = MgSO4.7H2Ọ
Chỉ riờng bari sulfat BaSO4 = 233,39 ớt tan, được dựng làm thuốc dạng uống (huyền phự trong nước), cú tớnh cản quang nờn làm rừ nột ảnh chụp bằng tia X trong chẩn đoỏn viờm loột đường tiờu húạ