Warum werden sie Erdalkalimetalle genannt? Erdalkalimetalle (9. Klasse). − konzentrierte Schwefelsäure
Eigenschaften von Erdalkalimetallen
Physikalische Eigenschaften
Erdalkalimetalle haben (im Vergleich zu Alkalimetallen) höhere Temperaturen. und Siedepunkt, Ionisationspotentiale, Dichten und Härte.
Chemische Eigenschaften
1. Sehr reaktiv.
2. Sie haben eine positive Wertigkeit von +2.
3. Reagieren Sie mit Wasser bei Raumtemperatur (außer Be), um Wasserstoff freizusetzen.
4. Sie haben eine hohe Affinität zu Sauerstoff (Reduktionsmitteln).
5. Mit Wasserstoff bilden sie salzartige Hydride EH 2.
6. Oxide haben die allgemeine Formel EO. Die Tendenz zur Bildung von Peroxiden ist geringer ausgeprägt als bei Alkalimetallen.
In der Natur sein
3BeO ∙ Al 2 O 3 ∙ 6SiO 2 Beryl
Mg
MgCO 3 Magnesit
CaCO 3 ∙ MgCO 3 Dolomit
KCl ∙ MgSO 4 ∙ 3H 2 O Kainit
KCl ∙ MgCl 2 ∙ 6H 2 O Carnallit
CaCO 3 Calcit (Kalkstein, Marmor usw.)
Ca 3 (PO 4) 2 Apatit, Phosphorit
CaSO 4 ∙ 2H 2 O Gips
CaSO 4 Anhydrit
CaF 2 Flussspat (Fluorit)
SrSO 4 Celestine
SrCO 3 Strontianit
BaSO 4 Baryt
BaCO 3 Witherit
Quittung
Beryllium wird durch Reduktion von Fluorid gewonnen:
BeF 2 + Mg═ t ═ Be + MgF 2
Barium wird durch Reduktion des Oxids gewonnen:
3BaO + 2Al═ t = 3Ba + Al 2 O 3
Die restlichen Metalle werden durch Elektrolyse von Chloridschmelzen gewonnen:
CaCl 2 = Ca + Cl 2 ╜
Kathode: Ca 2+ + 2ē = Ca 0
Anode: 2Cl - - 2ē = Cl 0 2
MgO + C = Mg + CO
Metalle der Hauptuntergruppe der Gruppe II sind starke Reduktionsmittel; Verbindungen weisen nur die Oxidationsstufe +2 auf. Die Aktivität von Metallen und ihre Reduktionsfähigkeit nehmen in der Reihe zu: Be Mg Ca Sr Ba╝
1. Reaktion mit Wasser.
Unter normalen Bedingungen ist die Oberfläche von Be und Mg mit einem inerten Oxidfilm bedeckt, sodass sie wasserbeständig sind. Im Gegensatz dazu lösen sich Ca, Sr und Ba in Wasser unter Bildung von Hydroxiden, die starke Basen sind:
Mg + 2H 2 O = t = Mg(OH) 2 + H 2
Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 ╜
2. Reaktion mit Sauerstoff.
Alle Metalle bilden Oxide RO, Bariumperoxid BaO 2:
2Mg + O2 = 2MgO
Ba + O 2 = BaO 2
3. Mit anderen Nichtmetallen entstehen binäre Verbindungen:
Be + Cl 2 = BeCl 2 (Halogenide)
Ba + S = BaS (Sulfide)
3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 (Nitride)
Ca + H 2 = CaH 2 (Hydride)
Ca + 2C = CaC 2 (Karbide)
3Ba + 2P = Ba 3 P 2 (Phosphide)
Beryllium und Magnesium reagieren relativ langsam mit Nichtmetallen.
4. Alle Metalle lösen sich in Säuren:
Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2 ╜
Mg + H 2 SO 4 (verdünnt) = MgSO 4 + H 2 ╜
Beryllium löst sich auch in wässrigen Alkalilösungen:
Be + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2 ╜
5. Qualitative Reaktion auf Kationen von Erdalkalimetallen – Färbung der Flamme in folgenden Farben:
Ca 2+ - dunkelorange
Sr 2+ - dunkelrot
Ba 2+ - hellgrün
Das Ba 2+-Kation wird üblicherweise durch eine Austauschreaktion mit Schwefelsäure oder ihren Salzen entdeckt:
Bariumsulfat ist ein weißer Niederschlag, der in Mineralsäuren unlöslich ist.
Erdalkalimetalloxide
Quittung
1) Oxidation von Metallen (außer Ba, das Peroxid bildet)
2) Thermische Zersetzung von Nitraten oder Carbonaten
CaCO 3 ═ t ═ CaO + CO 2 ╜
2Mg(NO 3) 2 ═ t ═ 2MgO + 4NO 2 ╜ + O 2 ╜
Chemische Eigenschaften
Typische basische Oxide. Reagiert mit Wasser (außer BeO), Säureoxiden und Säuren
MgO + H 2 O = Mg(OH) 2
3CaO + P 2 O 5 = Ca 3 (PO 4) 2
BeO + 2HNO 3 = Be(NO 3) 2 + H 2 O
BeO ist ein amphoteres Oxid, das in Alkalien löslich ist:
BeO + 2NaOH + H 2 O = Na 2
Erdalkalihydroxide R(OH) 2
Quittung
Reaktionen von Erdalkalimetallen oder ihren Oxiden mit Wasser: Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2
CaO(Branntkalk) + H 2 O = Ca(OH) 2 (gelöschter Kalk)
Chemische Eigenschaften
Hydroxide R(OH) 2 sind weiße kristalline Substanzen, die in Wasser weniger löslich sind als Hydroxide von Alkalimetallen (die Löslichkeit von Hydroxiden nimmt mit abnehmender Ordnungszahl ab; Be(OH) 2 ist in Wasser unlöslich, in Alkalien löslich). Die Basizität von R(OH) 2 nimmt mit zunehmender Ordnungszahl zu:
Be(OH) 2 – amphoteres Hydroxid
Mg(OH) 2 – schwache Base
die übrigen Hydroxide sind starke Basen (Laugen).
1) Reaktionen mit Säureoxiden:
Ca(OH) 2 + SO 2 = CaSO 3 ¯ + H 2 O
Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 ¯ + H 2 O
2) Reaktionen mit Säuren:
Mg(OH) 2 + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Mg + 2H 2 O
Ba(OH) 2 + 2HNO 3 = Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O
3) Austauschreaktionen mit Salzen:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ¯+ 2KOH
4) Reaktion von Berylliumhydroxid mit Alkalien:
Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2
Härte des Wassers
Natürliches Wasser, das Ca 2+- und Mg 2+-Ionen enthält, wird als hartes Wasser bezeichnet. Hartes Wasser bildet beim Kochen Kalkablagerungen und Lebensmittel können darin nicht gegart werden; Reinigungsmittel erzeugen keinen Schaum.
Die (vorübergehende) Karbonathärte wird durch das Vorhandensein von Calcium- und Magnesiumbikarbonaten im Wasser verursacht, die nichtkarbonatische (permanente) Härte wird durch Chloride und Sulfate verursacht.
Die Gesamthärte des Wassers wird als Summe aus Karbonat und Nichtkarbonat betrachtet.
Die Wasserhärte wird durch Ausfällung von Ca 2+- und Mg 2+-Ionen aus der Lösung entfernt:
1) kochend:
Сa(HCO 3) 2 ═ t ═ CaCO 3 ¯ + CO 2 + H 2 O
Mg(HCO 3) 2 ═ t= MgCO 3 ¯ + CO 2 + H 2 O
2) Zugabe von Limettenmilch:
Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 ¯ + 2H 2 O
3) Soda hinzufügen:
Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ¯+ 2NaHCO 3
CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ¯ + Na 2 SO 4
MgCl 2 + Na 2 CO 3 = MgCO 3 ¯ + 2NaCl
Um vorübergehende Härte zu entfernen, werden alle vier Methoden verwendet, und für dauerhafte Härte werden nur die letzten beiden verwendet.
Thermische Zersetzung von Nitraten.
E(NO3)2 =t= EO + 2NO2 + 1/2O2
Merkmale der Chemie von Beryllium.
Be(OH)2 + 2NaOH (g) = Na2
Al(OH)3 + 3NaOH (g) = Na3
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2 + H2
Al + 3NaOH + 3H2O = Na3 + 3/2H2
Be, Al + HNO3 (Conc) = Passivierung
Die zweite Gruppe des Periodensystems von D. I. Mendeleev enthält eine Gruppe von Elementen, die in ihren Eigenschaften den Alkalimetallen sehr ähnlich sind, ihnen jedoch in ihrer Aktivität unterlegen sind. Es umfasst Beryllium und Magnesium sowie Calcium, Strontium, Barium und Radium. Sie werden zusammenfassend als Erdalkalielemente bezeichnet. In unserem Artikel machen wir uns mit ihrer Verbreitung in der Natur und ihrer Verwendung in der Industrie vertraut und untersuchen auch die wichtigsten chemischen Eigenschaften von Erdalkalimetallen.
allgemeine Charakteristiken
Alle Atome der oben genannten Elemente enthalten zwei Elektronen in ihrer äußeren Energieschicht. Bei der Wechselwirkung mit anderen Stoffen geben sie immer ihre negativen Teilchen ab und gehen in den Zustand von Kationen mit einer Ladung von 2+ über. Bei Redoxreaktionen verhalten sich Elemente als starke Reduktionsmittel. Mit zunehmender Kernladung nehmen die chemischen Eigenschaften der Erdalkalimetalle und ihre Aktivität zu. An der Luft oxidieren sie schnell und bilden auf ihrer Oberfläche einen Oxidfilm. Die allgemeine Formel aller Oxide ist RO. Sie entsprechen Hydroxiden mit der Formel R(OH) 2. Auch ihre Grundeigenschaften und ihre Löslichkeit in Wasser nehmen mit zunehmender Ordnungszahl des Elements zu.
Besondere Eigenschaften von Beryllium und Magnesium
In einigen ihrer Eigenschaften unterscheiden sich die ersten beiden Vertreter der Hauptuntergruppe der zweiten Gruppe etwas von anderen Erdalkalielementen. Dies äußert sich insbesondere bei der Interaktion mit Wasser. Die chemischen Eigenschaften von Beryllium sind beispielsweise so, dass es mit H 2 O überhaupt nicht reagiert. Magnesium reagiert mit Wasser nur beim Erhitzen. Aber alle Erdalkalielemente reagieren bei normalen Temperaturen leicht damit. Welche Stoffe entstehen dabei?
Basen von Erdalkalimetallen
Als aktive Elemente verdrängen Kalzium, Barium und andere Vertreter dieser Gruppe schnell Wasserstoff aus Wasser, wodurch ihre Hydroxide entstehen. Die Wechselwirkung von Erdalkalimetallen mit Wasser verläuft heftig unter Freisetzung von Wärme. Lösungen auf Calcium-, Barium- und Strontiumbasis fühlen sich seifig an und verursachen schwere Verätzungen, wenn sie mit der Haut und der Schleimhaut der Augen in Berührung kommen. Die erste Hilfe in solchen Fällen besteht darin, die Wundoberfläche mit einer schwachen Essigsäurelösung zu behandeln. Es neutralisiert Alkali und verringert das Risiko einer Nekrose geschädigten Gewebes.
Chemische Eigenschaften von Erdalkalimetallen
Die Wechselwirkung mit Sauerstoff, Wasser und Nichtmetallen ist die Haupteigenschaften von Metallen, die zur zweiten Gruppe des Periodensystems der chemischen Elemente gehören. Beispielsweise reagiert Calcium auch unter normalen Bedingungen mit Halogenen: Fluor, Chlor, Brom und Jod. Beim Erhitzen verbindet es sich mit Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff. Harte Oxidation – Verbrennung, endet mit der Bildung von Calciumoxid: 2Ca + O 2 = 2 CaO. Die Wechselwirkung von Metallen mit Wasserstoff führt zur Entstehung von Hydriden. Es handelt sich um weiße, feuerfeste Stoffe mit ionischen Kristallgittern. Zu den wichtigen chemischen Eigenschaften von Erdalkalimetallen gehört ihre Wechselwirkung mit Wasser. Wie bereits erwähnt, wird das Produkt dieser Verdrängungsreaktion ein Metallhydroxid sein. Wir stellen auch fest, dass in der Hauptuntergruppe der zweiten Gruppe Kalzium den bedeutendsten Platz einnimmt. Lassen Sie uns daher näher auf seine Eigenschaften eingehen.
Calcium und seine Verbindungen
Der Gehalt des Elements in der Erdkruste beträgt bis zu 3,5 %, was auf sein weit verbreitetes Vorkommen in Mineralien wie Kalkstein, Kreide, Marmor und Calcit hinweist. Natürliches Kalzium enthält sechs Arten von Isotopen. Es kommt auch in natürlichen Wasserquellen vor. Alkalimetallverbindungen werden im Rahmen der anorganischen Chemie eingehend untersucht. Beispielsweise lernen Schüler im Unterricht der 9. Klasse, dass Kalzium ein leichtes, aber starkes silberweißes Metall ist. Seine Schmelz- und Siedepunkte sind höher als die alkalischer Elemente. Die Hauptproduktionsmethode ist die Elektrolyse einer Mischung aus geschmolzenen Salzen von Calciumchlorid und Calciumfluorid. Zu den wichtigsten chemischen Eigenschaften gehören seine Reaktionen mit Sauerstoff, Wasser und Nichtmetallen. Von den Alkalimetallverbindungen sind Calciumoxid und Base für die Industrie am wichtigsten. Die erste Verbindung wird aus Kreide oder Kalkstein durch Brennen gewonnen.
Anschließend entsteht aus Calciumoxid und Wasser Calciumhydroxid. Seine Mischung mit Sand und Wasser wird Mörtel genannt. Es wird weiterhin als Putz und zum Verbinden von Ziegeln beim Mauerwerk verwendet. Als Reagenz zum Nachweis von Kohlendioxid wird eine Calciumhydroxidlösung namens Kalkwasser verwendet. Wenn Kohlendioxid durch eine klare wässrige Lösung von Ca(OH) 2 geleitet wird, wird es aufgrund der Bildung eines unlöslichen Niederschlags von Calciumcarbonat trüb.
Magnesium und seine Eigenschaften
Die Chemie der Erdalkalimetalle untersucht die Eigenschaften von Magnesium und konzentriert sich dabei auf einige seiner Merkmale. Es ist ein sehr leichtes, silberweißes Metall. In einer Atmosphäre mit hoher Luftfeuchtigkeit geschmolzenes Magnesium absorbiert aktiv Wasserstoffmoleküle aus Wasserdampf. Wenn das Metall abkühlt, gibt es sie fast vollständig wieder an die Luft ab. Es reagiert sehr langsam mit Wasser unter Bildung einer schwerlöslichen Verbindung – Magnesiumhydroxid. Alkalien haben überhaupt keinen Einfluss auf Magnesium. Aufgrund seiner Passivierung und der Bildung eines Schutzfilms auf der Oberfläche reagiert das Metall nicht mit einigen Säuren: konzentrierten Sulfat- und Flusssäuren. Die meisten Mineralsäuren lösen das Metall auf, was mit der schnellen Freisetzung von Wasserstoff einhergeht. Magnesium ist ein starkes Reduktionsmittel; es ersetzt viele Metalle aus ihren Oxiden oder Salzen:
BeO + Mg = MgO + Be.
Das Metall wird zusammen mit Beryllium, Mangan und Aluminium als Legierungszusatz für Stahl verwendet. Magnesiumhaltige Legierungen – Elektronen – haben besonders wertvolle Eigenschaften. Sie werden im Flugzeug- und Automobilbau sowie in Teilen optischer Geräte eingesetzt.
Die Rolle der Elemente im Leben von Organismen
Lassen Sie uns Beispiele für Erdalkalimetalle nennen, deren Verbindungen in der belebten Natur häufig vorkommen. Magnesium ist das Zentralatom in Chlorophyllmolekülen in Pflanzen. Es ist am Prozess der Photosynthese beteiligt und gehört zu den aktiven Zentren grüner Pigmente. Magnesiumatome fangen Lichtenergie ein und wandeln sie dann in die Energie chemischer Bindungen organischer Verbindungen um: Glukose, Aminosäuren, Glycerin und Fettsäuren. Das Element spielt eine wichtige Rolle als notwendiger Bestandteil von Enzymen, die den Stoffwechsel im menschlichen Körper regulieren. Calcium ist ein Makroelement, das für die effektive Weiterleitung elektrischer Impulse durch das Nervengewebe sorgt. Das Vorhandensein seiner Phosphorsäuresalze in Knochen und Zahnschmelz verleiht ihnen Härte und Festigkeit.
Beryllium und seine Eigenschaften
Zu den Erdalkalimetallen zählen auch Beryllium, Barium und Strontium. Betrachten Sie Beryllium. Das Element kommt in der Natur nicht sehr häufig vor; es kommt hauptsächlich in Mineralien wie Beryll vor. Seine Sorten mit mehrfarbigen Verunreinigungen bilden Edelsteine: Smaragde und Aquamarine. Die Besonderheit der physikalischen Eigenschaften ist Zerbrechlichkeit und hohe Härte. Ein charakteristisches Merkmal des Atoms des Elements ist, dass auf der zweiten äußeren Energieebene nicht wie bei allen anderen Erdalkalimetallen acht, sondern nur zwei Elektronen vorhanden sind.
Daher ist der Radius von Atom und Ion unverhältnismäßig klein und die Ionisierungsenergie hoch. Dies bestimmt die hohe Festigkeit des Metallkristallgitters. Auch die chemischen Eigenschaften von Beryllium unterscheiden es von anderen Elementen der zweiten Gruppe. Es reagiert nicht nur mit Säuren, sondern auch mit Alkalilösungen, verdrängt Wasserstoff und bildet Hydroxoberyllate:
Be + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2.
Das Metall weist eine Reihe einzigartiger Eigenschaften auf. Aufgrund seiner Fähigkeit, Röntgenstrahlen durchzulassen, wird es zur Herstellung von Fenstern für Röntgenröhren verwendet. In der Nuklearindustrie gilt das Element als bester Moderator und Reflektor von Neutronen. In der Metallurgie wird es als wertvoller Legierungszusatz verwendet, der die Korrosionsschutzeigenschaften von Legierungen erhöht.
Strontium und Barium
Die Elemente kommen in der Natur recht häufig vor und kommen wie das Erdalkalimetall Magnesium in Mineralien vor. Nennen wir sie: Baryt, Coelestin, Strontianit. Barium hat das Aussehen eines duktilen Metalls mit einer silberweißen Farbe. Wie Kalzium wird es durch mehrere Isotope repräsentiert. In der Luft interagiert es aktiv mit seinen Bestandteilen Sauerstoff und Stickstoff und bildet Bariumoxid und -nitrid. Aus diesem Grund wird das Metall unter einer Paraffin- oder Mineralölschicht gelagert, um den Kontakt mit Luft zu vermeiden. Beide Metalle bilden beim Erhitzen auf 500 °C Peroxide.
Von diesen hat Bariumperoxid praktische Anwendung und wird als Textilbleichmittel verwendet. Die chemischen Eigenschaften der Erdalkalimetalle Barium und Strontium ähneln denen von Calcium. Ihre Wechselwirkung mit Wasser ist jedoch viel aktiver und die resultierenden Basen sind stärker als Calciumhydroxid. Barium wird als Zusatz zu Flüssigmetall-Kühlmitteln zur Korrosionsreduzierung, in der Optik und bei der Herstellung von Vakuum-Elektronikgeräten verwendet. Strontium ist bei der Herstellung von Fotozellen und Leuchtstoffen gefragt.
Qualitative Reaktionen mit Erdalkalimetallionen
Barium- und Strontiumverbindungen sind Beispiele für Erdalkalimetalle, die in der Pyrotechnik aufgrund der hellen Färbung der Flamme durch ihre Ionen weit verbreitet sind. So sorgt Strontiumsulfat oder -carbonat für ein karminrotes Leuchten der Flamme und die entsprechenden Bariumverbindungen für ein gelbgrünes Leuchten. Um im Labor Calciumionen nachzuweisen, werden mehrere Körner Calciumchlorid auf die Brennerflamme geschüttet; die Flamme verfärbt sich ziegelrot.
Eine Lösung von Bariumchlorid wird in der analytischen Chemie verwendet, um Ionen des sauren Rests von Sulfatsäure in einer Lösung zu identifizieren. Wenn sich beim Ablassen der Lösungen ein weißer Niederschlag aus Bariumsulfat bildet, bedeutet dies, dass sich darin SO 4 2-Partikel befanden.
In unserem Artikel haben wir die Eigenschaften von Erdalkalimetallen untersucht und Beispiele für ihre Verwendung in verschiedenen Branchen gegeben.
Zu den Erdalkalimetallen gehören Metalle der Gruppe IIa: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Radium. Sie zeichnen sich durch Leichtigkeit, Weichheit und starke Reaktivität aus.
allgemeine Charakteristiken
Von Be zu Ra (von oben nach unten im Periodensystem) gibt es eine Zunahme von: Atomradius, metallischen, basischen, reduzierenden Eigenschaften, Reaktivität. Elektronegativität, Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität nehmen ab.
Die elektronischen Konfigurationen dieser Elemente sind ähnlich, da sie zur gleichen Gruppe (Hauptuntergruppe!) gehören. Die allgemeine Formel lautet ns 2:
- Sei - 2s 2
- Mg - 3s 2
- Ca - 4s 2
- Sr - 5s 2
- Ba - 6s 2
- Ra - 7s 2
Natürliche Verbindungen
In der Natur kommen Erdalkalimetalle in Form folgender Verbindungen vor:
- Be - BeO*Al 2 O 3 *6SiO 2 - Beryl
- Mg – MgCO 3 – Magnesit, MgO*Al 2 O 3 – Spinell, 2MgO*SiO 2 – Olivin
- Ca – CaCO 3 – Kreide, Marmor, Kalkstein, Calcit, CaSO 4 *2H 2 O – Gips, CaF 2 – Fluorit
Quittung
Dabei handelt es sich um aktive Metalle, die nicht durch Elektrolyse einer Lösung gewonnen werden können. Um sie zu gewinnen, werden Elektrolyse von Schmelzen, Aluminothermie und deren Verdrängung aus Salzen durch andere aktivere Metalle eingesetzt.
MgCl 2 → (t) Mg + Cl 2 (Schmelzelektrolyse)
CaO + Al → Al 2 O 3 + Ca (Aluminothermie ist eine Methode zur Herstellung von Metallen durch Reduktion ihrer Oxide mit Aluminium)
MgBr 2 + Ca → CaBr 2 + Mg
Chemische Eigenschaften
Erdalkalimetalloxide
Sie haben eine allgemeine Formel RO, zum Beispiel: MgO, CaO, BaO.
Quittung
Erdalkalimetalloxide können durch Zersetzung von Carbonaten und Nitraten gewonnen werden:
MgCO 3 → (t) MgO + CO 2
Ca(NO 3) 2 → (t) CaO + O 2 + NO 2
Chemische Eigenschaften
Sie weisen überwiegend basische Eigenschaften auf, alle mit Ausnahme von BeO – einem amphoteren Oxid.
Erdalkalimetallhydroxide
Sie weisen basische Eigenschaften auf, mit Ausnahme von Berylliumhydroxid – amphoteres Hydroxid.
Quittung
Hydroxide entstehen bei der Reaktion des entsprechenden Metalloxids und Wasser (alle außer Be(OH) 2)
CaO + H 2 O → Ca(OH) 2
Chemische Eigenschaften
Die basischen Eigenschaften der meisten Hydroxide begünstigen Reaktionen mit Säuren und Säureoxiden.
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + H 2 O
Ca(OH) 2 + H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2 + H 2 O
Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O + CO 2
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
Reaktionen mit Salzen (und nicht nur) finden statt, wenn das Salz löslich ist und infolge der Reaktion Gas freigesetzt wird, sich ein Niederschlag bildet oder ein schwacher Elektrolyt (Wasser) entsteht.
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + NaOH
Berylliumhydroxid ist amphoter: Es weist zwei Eigenschaften auf und reagiert sowohl mit Säuren als auch mit Basen.
Be(OH) 2 + HCl → BeCl 2 + H 2 O
Be(OH) 2 + NaOH → Na 2
Die Wasserhärte ist eine Reihe von Wassereigenschaften, die von der Anwesenheit hauptsächlich von Calcium- und Magnesiumsalzen abhängen: Bicarbonate, Sulfate und Chloride.
Es gibt temporäre (Karbonat-) und dauerhafte (Nicht-Karbonat-)Härten.
Wahrscheinlich enthärten Sie das Wasser in Ihrem Zuhause oft, ich schätze jeden Tag. Eine vorübergehende Wasserhärte kann durch einfaches Kochen von Wasser in einem Wasserkocher beseitigt werden, und der Kalk an seinen Wänden – CaCO 3 – ist ein unbestreitbarer Beweis für die Beseitigung der Härte:
Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O
Die vorübergehende Härte kann auch durch Zugabe von Na 2 CO 3 zum Wasser beseitigt werden:
Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaHCO 3
Es ist sinnlos, die konstante Härte durch Kochen zu bekämpfen: Sulfate und Chloride fallen beim Kochen nicht aus. Durch die Zugabe von Na 2 CO 3 zum Wasser wird die konstante Wasserhärte beseitigt:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaCl
MgSO 4 + Na 2 CO 3 + H 2 O → 2 CO 3 ↓ + CO 2 + Na 2 SO 4
Die Wasserhärte lässt sich mithilfe verschiedener Tests ermitteln. Eine zu hohe Wasserhärte führt zu einer schnellen Kalkbildung an den Wänden von Kesseln, Rohren und Wasserkochern.
©Belevich Juri Sergejewitsch
Dieser Artikel wurde von Juri Sergejewitsch Bellewitsch verfasst und ist sein geistiges Eigentum. Das Kopieren, Verbreiten (auch durch Kopieren auf andere Seiten und Ressourcen im Internet) oder jede andere Nutzung von Informationen und Objekten ohne vorherige Zustimmung des Urheberrechtsinhabers ist strafbar. Um Artikelmaterialien und die Erlaubnis zu deren Verwendung zu erhalten, wenden Sie sich bitte an
Erdalkalimetalle sind Elemente, die zur zweiten Gruppe des Periodensystems gehören. Hierzu zählen Stoffe wie Calcium, Magnesium, Barium, Beryllium, Strontium und Radium. Der Name dieser Gruppe weist darauf hin, dass sie in Wasser alkalisch reagieren.
Alkali- und Erdalkalimetalle bzw. deren Salze sind in der Natur weit verbreitet. Sie werden durch Mineralien repräsentiert. Die Ausnahme bildet Radium, das als eher seltenes Element gilt.
Alle oben genannten Metalle haben einige gemeinsame Eigenschaften, die es ermöglichten, sie zu einer Gruppe zusammenzufassen.
Erdalkalimetalle und ihre physikalischen Eigenschaften
Fast alle dieser Elemente sind gräuliche Feststoffe (zumindest unter normalen Bedingungen, und die physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich übrigens geringfügig – obwohl diese Substanzen recht beständig sind, können sie leicht angegriffen werden.
Es ist interessant, dass mit der Seriennummer in der Tabelle auch ein Indikator für das Metall wie die Dichte zunimmt. In dieser Gruppe weist beispielsweise Kalzium den niedrigsten Indikator auf, während Radium eine ähnliche Dichte wie Eisen aufweist.
Erdalkalimetalle: chemische Eigenschaften
Zunächst ist anzumerken, dass die chemische Aktivität mit der Seriennummer des Periodensystems zunimmt. Beryllium ist beispielsweise ein ziemlich stabiles Element. Es reagiert mit Sauerstoff und Halogenen nur bei starker Erhitzung. Das Gleiche gilt für Magnesium. Aber auch bei Zimmertemperatur kann Kalzium langsam oxidieren. Die übrigen drei Vertreter der Gruppe (Radium, Barium und Strontium) reagieren bereits bei Raumtemperatur schnell mit Luftsauerstoff. Deshalb werden diese Elemente gespeichert, indem sie mit einer Kerosinschicht bedeckt werden.
Die Aktivität der Oxide und Hydroxide dieser Metalle nimmt nach dem gleichen Muster zu. Berylliumhydroxid ist beispielsweise nicht wasserlöslich und gilt als amphotere Substanz, gilt aber als ziemlich starkes Alkali.
Erdalkalimetalle und ihre kurzen Eigenschaften
Beryllium ist ein langlebiges, hellgraues Metall, das hochgiftig ist. Das Element wurde erstmals 1798 vom Chemiker Vauquelin entdeckt. In der Natur gibt es mehrere Berylliummineralien, von denen die bekanntesten die folgenden sind: Beryll, Phenazit, Danalit und Chrysoberyll. Einige Berylliumisotope sind übrigens stark radioaktiv.
Interessanterweise sind einige Beryllformen wertvolle Edelsteine. Dazu gehören Smaragd, Aquamarin und Heliodor.
Beryllium wird zur Herstellung einiger Legierungen verwendet. Dieses Element wird zur Moderierung von Neutronen verwendet.
Calcium ist eines der bekanntesten Erdalkalimetalle. In seiner reinen Form ist es eine weiche, weiße Substanz mit einer silbrigen Tönung. Reines Kalzium wurde erstmals 1808 isoliert. In der Natur kommt dieses Element in Form von Mineralien wie Marmor, Kalkstein und Gips vor. Calcium wird in modernen Technologien häufig verwendet. Es wird als chemische Brennstoffquelle und auch als feuerbeständiges Material verwendet. Es ist kein Geheimnis, dass Calciumverbindungen bei der Herstellung von Baustoffen und Medikamenten verwendet werden.
Dieses Element kommt auch in jedem lebenden Organismus vor. Grundsätzlich ist es für den Betrieb des motorischen Systems verantwortlich.
Magnesium ist ein leichtes und ziemlich formbares Metall mit einer charakteristischen grauen Farbe. Es wurde 1808 in reiner Form isoliert, seine Salze wurden jedoch schon viel früher bekannt. Magnesium kommt in Mineralien wie Magnesit, Dolomit, Carnallit und Kieserit vor. Magnesiumsalz liefert übrigens eine Vielzahl von Verbindungen dieser Substanz, die im Meerwasser vorkommen.
Der Begriff der Erdalkalimetalle umfasst einen Teil der Elemente der Gruppe II des Periodensystems: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Radium. Die letzten vier Metalle weisen die ausgeprägtesten Merkmale der Erdalkaliklassifikation auf, daher sind Beryllium und Magnesium in einigen Quellen nicht in der Liste enthalten und beschränken sich auf vier Elemente.
Das Metall erhielt seinen Namen aufgrund der Tatsache, dass bei der Wechselwirkung seiner Oxide mit Wasser eine alkalische Umgebung entsteht. Physikalische Eigenschaften von Erdalkalimetallen: Alle Elemente haben eine graue metallische Farbe, unter normalen Bedingungen haben sie eine feste Struktur, mit zunehmender Ordnungszahl nimmt ihre Dichte zu und sie haben einen sehr hohen Schmelzpunkt. Im Gegensatz zu Alkalimetallen können Elemente dieser Gruppe nicht mit einem Messer geschnitten werden (mit Ausnahme von Strontium). Chemische Eigenschaften von Erdalkalimetallen: Sie haben zwei Valenzelektronen, ihre Aktivität nimmt mit zunehmender Ordnungszahl zu und sie wirken bei Reaktionen als Reduktionsmittel.
Die Eigenschaften von Erdalkalimetallen weisen auf ihre hohe Aktivität hin. Dies gilt insbesondere für Elemente mit einer großen Seriennummer. Beispielsweise interagiert Beryllium unter normalen Bedingungen nicht mit Sauerstoff und Halogenen. Um den Reaktionsmechanismus auszulösen, muss es auf eine Temperatur von über 600 Grad Celsius erhitzt werden. Magnesium hat unter normalen Bedingungen einen Oxidfilm auf der Oberfläche und reagiert auch nicht mit Sauerstoff. Kalzium oxidiert, aber eher langsam. Strontium, Barium und Radium oxidieren jedoch fast augenblicklich, sodass sie in einer sauerstofffreien Umgebung unter einer Kerosinschicht gelagert werden.
Alle Oxide steigern ihre Grundeigenschaften mit zunehmender Atomzahl des Metalls. Berylliumhydroxid ist eine amphotere Verbindung, die nicht mit Wasser reagiert, aber in Säuren gut löslich ist. Magnesiumhydroxid ist ein schwaches Alkali, unlöslich in Wasser, reagiert aber mit starken Säuren. Calciumhydroxid ist eine starke, leicht wasserlösliche Base, die mit Säuren reagiert. Barium- und Strontiumhydroxide sind starke Basen, die in Wasser gut löslich sind. Und Radiumhydroxid ist eines der stärksten Alkalien, das gut mit Wasser und fast allen Arten von Säuren reagiert.
Methoden zur Beschaffung
Erdalkalimetallhydroxide werden hergestellt, indem das reine Element Wasser ausgesetzt wird. Die Reaktion läuft bei Raumbedingungen (mit Ausnahme von Beryllium, das eine Temperaturerhöhung erfordert) unter Entwicklung von Wasserstoff ab. Beim Erhitzen reagieren alle Erdalkalimetalle mit Halogenen. Die resultierenden Verbindungen werden bei der Herstellung einer breiten Palette von Produkten verwendet, von chemischen Düngemitteln bis hin zu hochpräzisen Mikroprozessorteilen. Erdalkalimetallverbindungen weisen die gleiche hohe Aktivität wie reine Elemente auf und werden daher in vielen chemischen Reaktionen eingesetzt.
Dies geschieht am häufigsten bei Austauschreaktionen, wenn es notwendig ist, ein weniger aktives Metall aus einer Substanz zu verdrängen. Sie nehmen als starke Reduktionsmittel an Redoxreaktionen teil. Zweiwertige Kationen von Calcium und Magnesium verleihen dem Wasser die sogenannte Härte. Die Überwindung dieses Phänomens erfolgt durch die Ausfällung von Ionen durch physikalische Einwirkung oder durch die Zugabe spezieller weichmachender Substanzen zum Wasser. Erdalkalisalze entstehen durch das Auflösen von Elementen in Säure oder durch Austauschreaktionen. Die resultierenden Verbindungen weisen eine starke kovalente Bindung auf und weisen daher eine geringe elektrische Leitfähigkeit auf.
Erdalkalimetalle kommen in der Natur nicht in reiner Form vor, da sie schnell mit der Umwelt interagieren und chemische Verbindungen bilden. Sie sind Teil von Mineralien und Gesteinen, die in der Dicke der Erdkruste enthalten sind. Am häufigsten kommt Kalzium vor, gefolgt von Magnesium und recht häufig sind Barium und Strontium. Beryllium ist ein seltenes Metall und Radium ist ein sehr seltenes Metall. In der ganzen Zeit, die seit der Entdeckung des Radiums vergangen ist, wurden weltweit nur eineinhalb Kilogramm reines Metall abgebaut. Wie die meisten radioaktiven Elemente hat Radium Isotope, von denen es vier gibt.
Erdalkalimetalle werden durch die Zersetzung komplexer Stoffe und die Isolierung reiner Stoffe daraus gewonnen. Beryllium wird durch Reduktion aus Fluorid bei hohen Temperaturen abgebaut. Barium wird aus seinem Oxid reduziert. Calcium, Magnesium und Strontium werden durch Elektrolyse ihrer Chloridschmelze gewonnen. Am schwierigsten zu synthetisieren ist reines Radium. Der Abbau erfolgt durch Einwirkung von Uranerz. Laut Wissenschaftlern kommen durchschnittlich 3 Gramm reines Radium pro Tonne Erz vor, obwohl es auch reiche Vorkommen gibt, die bis zu 25 Gramm pro Tonne enthalten. Zur Isolierung des Metalls werden Fällungsmethoden, fraktionierte Kristallisation und Ionenaustausch eingesetzt.
Anwendungen von Erdalkalimetallen
Das Anwendungsspektrum von Erdalkalimetallen ist sehr breit und deckt viele Branchen ab. Beryllium wird in den meisten Fällen als Legierungszusatz in verschiedenen Legierungen verwendet. Es erhöht die Härte und Festigkeit von Materialien und schützt die Oberfläche gut vor Korrosion. Aufgrund seiner schwachen Absorption radioaktiver Strahlung wird Beryllium auch bei der Herstellung von Röntgengeräten und in der Kernenergie verwendet.
Magnesium wird als eines der Reduktionsmittel bei der Herstellung von Titan verwendet. Seine Legierungen zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Leichtigkeit aus und werden daher bei der Herstellung von Flugzeugen, Autos und Raketen verwendet. Magnesiumoxid brennt mit einer hellen, blendenden Flamme, was sich in militärischen Anwendungen widerspiegelt, wo es zur Herstellung von Brand- und Leuchtspurgeschossen, Leuchtraketen und Blendgranaten verwendet wird. Es ist eines der wichtigsten Elemente zur Regulierung der normalen Körperfunktion und daher in einigen Arzneimitteln enthalten.
Calcium in reiner Form wird praktisch nicht verwendet. Es wird für die Rückgewinnung anderer Metalle aus ihren Verbindungen sowie für die Herstellung von Medikamenten zur Stärkung des Knochengewebes benötigt. Strontium wird zur Reduktion anderer Metalle und als Hauptbestandteil für die Herstellung supraleitender Materialien verwendet. Barium wird vielen Legierungen zugesetzt, die für den Einsatz in aggressiven Umgebungen ausgelegt sind, da es hervorragende Schutzeigenschaften aufweist. Radium wird in der Medizin zur kurzzeitigen Bestrahlung der Haut bei der Behandlung bösartiger Tumoren eingesetzt.
