การแพร่กระจายของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธในธรรมชาติ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ (เกรด 9) งานห้องปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการเสมือนจริง

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ได้แก่ โลหะของกลุ่ม IIA ของตารางธาตุ D.I. Mendeleev - แคลเซียม (Ca), สตรอนเซียม (Sr), แบเรียม (Ba) และเรเดียม (Ra) นอกจากนี้กลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ยังรวมถึงเบริลเลียม (Be) และแมกนีเซียม (Mg) ระดับพลังงานชั้นนอกสุดของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธประกอบด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัว การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธคือ ns 2 ในสารประกอบของพวกเขา พวกมันมีสถานะออกซิเดชันเดี่ยวที่ +2 ใน OVR พวกมันเป็นตัวรีดิวซ์เช่น ละทิ้งอิเล็กตรอน

ด้วยการเพิ่มประจุของนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบที่รวมอยู่ในกลุ่มของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมจะลดลง และรัศมีของอะตอมและไอออนเพิ่มขึ้น ลักษณะโลหะขององค์ประกอบทางเคมีก็เพิ่มขึ้น

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

ในสถานะอิสระ Be เป็นโลหะเหล็กสีเทาที่มีโครงตาข่ายคริสตัลหกเหลี่ยมหนาแน่น ค่อนข้างแข็งและเปราะ เมื่ออยู่ในอากาศ Be จะถูกปกคลุมไปด้วยฟิล์มออกไซด์ ซึ่งทำให้ Be มีสีด้านและลดปฏิกิริยาเคมี

แมกนีเซียมในรูปของสารธรรมดาคือโลหะสีขาวซึ่งเช่นเดียวกับ Be เมื่อสัมผัสกับอากาศจะได้สีด้านเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ Mg นุ่มนวลและเหนียวกว่าเบริลเลียม ตาข่ายคริสตัล Mg เป็นรูปหกเหลี่ยม

Ca, Ba และ Sr ในรูปแบบอิสระเป็นโลหะสีเงินสีขาว เมื่อสัมผัสกับอากาศ พวกมันจะถูกปกคลุมไปด้วยฟิล์มสีเหลืองทันที ซึ่งเป็นผลจากการมีปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบในอากาศ แคลเซียมเป็นโลหะที่ค่อนข้างแข็ง ส่วน Ba และ Sr นั้นอ่อนกว่า

Ca และ Sr มีโครงตาข่ายลูกบาศก์คริสตัลที่อยู่ตรงกลางใบหน้า แบเรียมมีโครงตาข่ายลูกบาศก์คริสตัลที่อยู่ตรงกลางร่างกาย

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ททั้งหมดมีลักษณะพิเศษคือการมีพันธะเคมีประเภทโลหะ ซึ่งกำหนดค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสูงกว่าโลหะอัลคาไล

การเตรียมโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

Be เกิดจากปฏิกิริยารีดักชันของฟลูออไรด์ ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน:

BeF 2 + Mg = เป็น + MgF 2

แมกนีเซียมแคลเซียมและสตรอนเซียมได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลวซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นคลอไรด์:

CaCl 2 = Ca + Cl 2

นอกจากนี้ เมื่อผลิต Mg โดยอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมไดคลอไรด์ NaCl จะถูกเติมลงในส่วนผสมของปฏิกิริยาเพื่อลดจุดหลอมเหลว

เพื่อให้ได้ Mg ในอุตสาหกรรม จะใช้วิธีการให้ความร้อนแบบโลหะและคาร์บอน:

2(CaO×MgO) (โดโลไมต์) + Si = Ca 2 SiO 4 + Mg

วิธีการหลักในการรับ Ba คือการลดออกไซด์:

3BaO + 2Al = 3Ba + อัล 2 O 3

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

ตั้งแต่ในครั้งที่. พื้นผิวของ Be และ Mg ถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์ - โลหะเหล่านี้เฉื่อยต่อน้ำ Ca, Sr และ Ba ละลายในน้ำเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์ซึ่งมีคุณสมบัติพื้นฐานที่แข็งแกร่ง:

บริติชแอร์เวย์ + เอช 2 โอ = บริติชแอร์เวย์(OH) 2 + เอช 2

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ทสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้และทั้งหมดยกเว้นแบเรียมซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดออกไซด์แบเรียม - เปอร์ออกไซด์:

2Ca + O2 = 2CaO

บา + โอ 2 = เบ้า2

ออกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท ยกเว้นเบริลเลียม มีคุณสมบัติพื้นฐาน คือ คุณสมบัติ Be - amphoteric

เมื่อถูกความร้อน โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสามารถทำปฏิกิริยากับอโลหะได้ (ฮาโลเจน ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน ฯลฯ):

มก. + Br 2 = 2MgBr

3ซีอาร์ + N 2 = ซีเนียร์ 3 N 2

2มก. + 2C = มก. 2 ค 2

2บา + 2P = บา 3 พี 2

บริติชแอร์เวย์ + H 2 = บริติชแอร์เวย์ 2

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ททำปฏิกิริยากับกรดและละลายในนั้น:

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2

มก. + เอช 2 SO 4 = มก. SO 4 + เอช 2

เบริลเลียมทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลที่เป็นน้ำ - ละลายในนั้น:

เป็น + 2NaOH + 2H 2 O = นา 2 + H 2

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทคือการระบายสีของเปลวไฟด้วยไอออนบวก: Ca 2+ จะทำให้เปลวไฟเป็นสีส้มเข้ม, Sr 2+ - สีแดงเข้ม, Ba 2+ - สีเขียวอ่อน

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อแบเรียมไอออนบวก Ba 2+ คือ SO 4 2- แอนไอออน ส่งผลให้เกิดตะกอนสีขาวของแบเรียมซัลเฟต (BaSO 4) ซึ่งไม่ละลายในกรดอนินทรีย์

บา 2+ + SO 4 2- = บา SO 4 ↓

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

องค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ II ของตารางธาตุ เช่นเดียวกับไฮโดรเจนและฮีเลียม ล้วนอยู่ในองค์ประกอบ s นอกจากไฮโดรเจนและฮีเลียมแล้ว ธาตุเหล่านี้ทั้งหมดยังประกอบด้วย โลหะโลหะของกลุ่ม I ของตารางธาตุเรียกว่า อัลคาไลน์,เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจนเกิดเป็นด่าง โลหะของกลุ่ม II ของตารางธาตุ ยกเว้นเบริลเลียมและแมกนีเซียม เรียกว่า ดินอัลคาไลน์แฟรนเซียม จบกลุ่ม I และเรเดียม จบกลุ่ม II, - ธาตุกัมมันตภาพรังสี

คุณสมบัติบางประการของ s-metals 3

ตารางที่ 15.1

และ PI คือศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออน (พลังงาน) EO - อิเล็กโตรเนกาติวีตี้

โลหะเอสทั้งหมดมีอิเล็กตรอนหนึ่งหรือสองตัวอยู่ในเปลือกนอกและสามารถปล่อยพวกมันได้ง่าย ก่อตัวเป็นไอออนโดยมีการกำหนดค่าอิเล็กตรอนที่เสถียรของก๊าซมีตระกูล กิจกรรมรีดิวซ์ที่สูงของโลหะเหล่านี้แสดงออกมาในศักย์ไอออไนเซชัน (IP) และอิเล็กโตรเนกาติวิตี (EO) ต่ำมาก (ตารางที่ 15.1) เปรียบเทียบศักยภาพไอออไนเซชันของโลหะอัลคาไลและก๊าซมีตระกูล (องค์ประกอบทั้งหมด ก๊าซมีตระกูลมี EO ต่ำที่สุดและ PI สูงสุด ดูตารางที่ 18.1)

คุณสมบัติทางกายภาพ ภายใต้สภาวะปกติ โลหะ s จะอยู่ในสถานะของแข็ง ก่อตัวเป็นผลึกโดยมีพันธะโลหะ โลหะกลุ่ม I ทั้งหมดมี ตาข่ายลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ร่างกาย(สำเนาลับ ดูมาตรา 4.4) เบริลเลียมและแมกนีเซียมมีลักษณะเฉพาะโดย บรรจุปิดหกเหลี่ยม(hcp) แคลเซียม และสตรอนเซียม ตาข่ายลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางหน้า(fcc) ในแบเรียม ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกาย(อตสค).

โลหะกลุ่ม I มีความอ่อนและมีความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่น ลิเธียม โซเดียม และโพแทสเซียม เบากว่าน้ำและลอยอยู่บนผิวน้ำเพื่อทำปฏิกิริยากับมัน โลหะกลุ่ม II นั้นแข็งและหนาแน่นกว่าโลหะอัลคาไลน์ จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำของโลหะเอส (ดูตารางที่ 15.1) อธิบายได้ด้วยพันธะโลหะที่ค่อนข้างอ่อนในโครงผลึก พลังงานยึดเหนี่ยว (เป็น eV): ลิเธียม 1.65, โซเดียม 1.11, โพแทสเซียม 0.92, รูบิเดียม 0.84, ซีเซียม 0.79, เบริลเลียม 3.36, แมกนีเซียม 1.53, แคลเซียม 1.85, สตรอนเทียม 1, 70, แบเรียม 1.87

เพื่อเปรียบเทียบพลังงานยึดเหนี่ยว (เป็น eV): อลูมิเนียม 3.38, สังกะสี 1.35, เหล็ก 4.31, ทองแดง 3.51, เงิน 2.94, ไทเทเนียม 4.87, โมลิบดีนัม 6.82, ทังสเตน 8.80

พันธะโลหะเกิดขึ้นจากเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบแยกส่วนซึ่งจับไอออนบวกของอะตอมของโลหะไว้ด้วยกัน (ดู §3.6) ยิ่งรัศมีของโลหะมีขนาดใหญ่ อิเล็กตรอนที่ถูกแยกส่วนก็จะยิ่งกระจายตัวมากขึ้นใน "ชั้นบาง ๆ" ระหว่างไอออนบวก และความแข็งแรงของโครงตาข่ายคริสตัลก็จะยิ่งต่ำลง ข้อมูลนี้อธิบายจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำของโลหะในกลุ่ม I และ II จุดหลอมเหลวและจุดเดือดขององค์ประกอบกลุ่ม II ซึ่งแตกต่างจากโลหะอัลคาไลมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไม่เป็นระบบ ซึ่งอธิบายได้จากความแตกต่างในโครงสร้างผลึก (ดูด้านบน)

ความชุกในธรรมชาติ โลหะเอสทั้งหมดพบได้ในธรรมชาติในรูปแบบของสารประกอบเท่านั้น ได้แก่ เกลือแร่ฟอสซิลและสิ่งที่สะสมอยู่ (KS1, NaCl, CaCO 3 และอื่นๆ) และไอออนในน้ำทะเล แคลเซียม โซเดียม โพแทสเซียม และแมกนีเซียมอยู่ในอันดับที่ห้า, หก, เจ็ดและแปดที่มีมากที่สุดในโลกตามลำดับ ธาตุโลหะชนิดหนึ่งเป็นเรื่องธรรมดาในปริมาณปานกลาง ปริมาณโลหะเอสอื่นๆ ในเปลือกโลกและน้ำทะเลไม่มีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ปริมาณโซเดียมในเปลือกโลกคือ 2.3% และในน้ำทะเล 1.1% ซีเซียมในเปลือกโลกคือ 3 10 ~ 4% และในน้ำทะเล 3 10 -8%

โซเดียม ซีเซียม และเบริลเลียม ต่างก็มีไอโซโทปเสถียรเพียงอันเดียว ลิเธียม โพแทสเซียม และรูบิเดียม ต่างก็มีไอโซโทปเสถียรเพียงอันเดียว: |Li 7.5% และ |Li 92.5%; 93.26% และ คณะกรรมการกลาง 6.74%; ฉ^Rb 72.17% และ fpRb 27.83% แมกนีเซียมมีไอโซโทปเสถียรสามชนิด (|2 Mg 79.0%, j|Mg 10.0% และ j|Mg 11.0%) โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธอื่นๆ มีไอโซโทปเสถียรจำนวนมากกว่า หลัก: 4 °Са 96.94% และ TsSA 2.09%; ||อาร์ 82.58%, 8 |อาร์ 9.86% และ ||อาร์ 7.0%; 1 ||บา 71.7%, 18 |บา 11.23%, 18 ®บา 7.85% และ 18 |บา 6.59%

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ทประกอบด้วยโลหะกลุ่ม IIa: เบริลเลียม แมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเซียม แบเรียม และเรเดียม มีความโดดเด่นด้วยความเบา ความนุ่มนวล และปฏิกิริยาที่รุนแรง

ลักษณะทั่วไป

จาก Be ถึง Ra (จากบนลงล่างในตารางธาตุ) มีการเพิ่มขึ้นใน: รัศมีอะตอม, โลหะ, พื้นฐาน, คุณสมบัติลดลง, การเกิดปฏิกิริยา อิเล็กโทรเนกาติวีตี้ พลังงานไอออไนเซชัน และความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนลดลง

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบเหล่านี้คล้ายกันเนื่องจากอยู่ในกลุ่มเดียวกัน (กลุ่มย่อยหลัก!) สูตรทั่วไปคือ ns 2:

• เป็น - 2 วินาที 2
• มก. - 3 วินาที 2
• แคลิฟอร์เนีย - 4s 2
• ซีเนียร์ - 5ส 2
• บา - 6s 2
• รา - 7ส 2

สารประกอบธรรมชาติ

ในธรรมชาติ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธเกิดขึ้นในรูปของสารประกอบต่อไปนี้:

• เป็น - BeO*Al 2 O 3 *6SiO 2 - เบริล
• Mg - MgCO 3 - แมกนีไซต์, MgO*Al 2 O 3 - สปิเนล, 2MgO*SiO 2 - โอลิวีน
• Ca - CaCO 3 - ชอล์ก หินอ่อน หินปูน แคลไซต์ CaSO 4 *2H 2 O - ยิปซั่ม CaF 2 - ฟลูออไรต์

ใบเสร็จ

เหล่านี้เป็นโลหะที่มีฤทธิ์ซึ่งไม่สามารถได้รับโดยอิเล็กโทรไลซิสของสารละลาย เพื่อให้ได้มาซึ่งจะใช้อิเล็กโทรไลซิสของการหลอม อะลูมิเนียมอุณหภูมิ และการแทนที่จากเกลือด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าอื่น ๆ

MgCl 2 → (t) Mg + Cl 2 (อิเล็กโทรไลซิสละลาย)

CaO + Al → Al 2 O 3 + Ca (อุณหภูมิอะลูมิเนียมเป็นวิธีการผลิตโลหะโดยการลดออกไซด์ด้วยอลูมิเนียม)

MgBr 2 + Ca → CaBr 2 + Mg

คุณสมบัติทางเคมี

ออกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

พวกเขามีสูตรทั่วไป RO เช่น MgO, CaO, BaO

ใบเสร็จ

ออกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทสามารถหาได้จากการสลายตัวของคาร์บอเนตและไนเตรต:

MgCO 3 → (t) MgO + CO 2

Ca(NO 3) 2 → (t) CaO + O 2 + NO 2

คุณสมบัติทางเคมี

พวกมันแสดงคุณสมบัติพื้นฐานส่วนใหญ่ ทั้งหมดยกเว้น BeO ซึ่งเป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์

ไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท

พวกมันแสดงคุณสมบัติพื้นฐาน ยกเว้นเบริลเลียมไฮดรอกไซด์ - แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์

ใบเสร็จ

ไฮดรอกไซด์ได้มาจากปฏิกิริยาของโลหะออกไซด์และน้ำที่สอดคล้องกัน (ทั้งหมดยกเว้น Be(OH) 2)

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

คุณสมบัติทางเคมี

คุณสมบัติพื้นฐานของไฮดรอกไซด์ส่วนใหญ่จะทำปฏิกิริยากับกรดและกรดออกไซด์

บา(OH) 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + H 2 O

Ca(OH) 2 + H2O + CO 2 → Ca(HCO3) 2 + H2O

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O + CO 2

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

ปฏิกิริยากับเกลือ (และไม่เพียงแต่) จะเกิดขึ้นหากเกลือละลายได้ และจากปฏิกิริยาดังกล่าว ทำให้เกิดก๊าซ ตะกอน หรืออิเล็กโทรไลต์อ่อน (น้ำ) เกิดขึ้น

บา(OH) 2 + นา 2 SO 4 → บาSO 4 ↓ + NaOH

เบริลเลียมไฮดรอกไซด์เป็นแอมโฟเทอริก: มีคุณสมบัติสองประการ โดยทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส

เป็น(OH) 2 + HCl → BeCl 2 + H 2 O

เป็น(OH) 2 + NaOH → นา 2

ความกระด้างของน้ำคือชุดของคุณสมบัติของน้ำซึ่งขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นส่วนใหญ่ ได้แก่ ไบคาร์บอเนต ซัลเฟต และคลอไรด์

มีความแข็งชั่วคราว (คาร์บอเนต) และความแข็งถาวร (ไม่คาร์บอเนต)

คุณคงทำให้น้ำในบ้านของคุณกระด้างลงบ่อยๆ ฉันกล้าพูดทุกวัน ความกระด้างของน้ำชั่วคราวสามารถกำจัดได้โดยการต้มน้ำในกาต้มน้ำและมะนาวบนผนัง - CaCO 3 - เป็นข้อพิสูจน์ที่เถียงไม่ได้ในการกำจัดความกระด้าง:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

ความกระด้างชั่วคราวสามารถกำจัดได้ด้วยการเติม Na 2 CO 3 ลงในน้ำ:

Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaHCO 3

มันไม่มีประโยชน์ที่จะต่อสู้กับความแข็งคงที่โดยการต้ม: ซัลเฟตและคลอไรด์จะไม่ตกตะกอนในระหว่างการเดือด ความกระด้างของน้ำคงที่ถูกกำจัดโดยการเติม Na 2 CO 3 ลงในน้ำ:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaCl

MgSO 4 + นา 2 CO 3 + H 2 O → 2 CO 3 ↓ + CO 2 + นา 2 SO 4

ความกระด้างของน้ำสามารถกำหนดได้โดยใช้การทดสอบต่างๆ ความกระด้างของน้ำที่สูงเกินไปทำให้เกิดตะกรันอย่างรวดเร็วบนผนังหม้อไอน้ำ ท่อ และกาต้มน้ำ

©เบเลวิช ยูริ เซอร์เกวิช

บทความนี้เขียนโดย Yuri Sergeevich Bellevich และเป็นทรัพย์สินทางปัญญาของเขา การคัดลอก การเผยแพร่ (รวมถึงการคัดลอกไปยังเว็บไซต์และแหล่งข้อมูลอื่นบนอินเทอร์เน็ต) หรือการใช้ข้อมูลและวัตถุอื่นใดโดยไม่ได้รับความยินยอมล่วงหน้าจากผู้ถือลิขสิทธิ์มีโทษตามกฎหมาย หากต้องการขอรับเนื้อหาบทความและการอนุญาตให้ใช้ โปรดติดต่อ

สารออกฤทธิ์มากที่สุดในกลุ่มโลหะคือโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ เหล่านี้เป็นโลหะเบาอ่อนที่ทำปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อน

คำอธิบายทั่วไป

โลหะที่ใช้งานอยู่ในกลุ่มที่หนึ่งและสองของตารางธาตุ รายการโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธทั้งหมด:

• ลิเธียม (หลี่);
• โซเดียม (นา);
• โพแทสเซียม (K);
• รูบิเดียม (Rb);
• ซีเซียม (Cs);
• แฟรนเซียม (คุณพ่อ);
• เบริลเลียม (เป็น);
• แมกนีเซียม (มก.);
• แคลเซียม (Ca);
• สตรอนเซียม (ซีอาร์);
• แบเรียม (Ba);
• เรเดียม (Ra)

ข้าว. 1. โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธในตารางธาตุ

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะอัลคาไลคือ ns 1 โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธคือ ns 2

ดังนั้น วาเลนซีคงที่ของโลหะอัลคาไลคือ I โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธคือ II เนื่องจากวาเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวนน้อยที่ระดับพลังงานภายนอก โลหะแอคทีฟจึงมีคุณสมบัติรีดิวซ์ที่ทรงพลัง โดยบริจาคอิเล็กตรอนภายนอกไปในปฏิกิริยา ยิ่งระดับพลังงานมากเท่าใด การเชื่อมต่อจากอิเล็กตรอนชั้นนอกกับนิวเคลียสของอะตอมก็จะน้อยลงเท่านั้น ดังนั้นคุณสมบัติของโลหะจึงเพิ่มขึ้นเป็นกลุ่มจากบนลงล่าง

เนื่องจากกิจกรรมของพวกมัน โลหะของกลุ่ม I และ II จึงพบได้ในธรรมชาติในหินเท่านั้น โลหะบริสุทธิ์ถูกแยกออกโดยใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซิส การเผา และการทดแทน

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะอัลคาไลมีสีขาวเงินและมีความแวววาวของโลหะ ซีเซียมเป็นโลหะสีเงินเหลือง เหล่านี้เป็นโลหะที่มีความว่องไวและอ่อนที่สุด โซเดียม, โพแทสเซียม, รูบิเดียม, ซีเซียมถูกตัดด้วยมีด มีลักษณะคล้ายขี้ผึ้งในความนุ่มนวล

ข้าว. 2. ตัดโซเดียมด้วยมีด

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีสีเทา เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะอัลคาไล พวกมันจะมีความแข็งและหนาแน่นกว่า มีดเท่านั้นที่สามารถตัดสตรอนเซียมได้ โลหะที่หนาแน่นที่สุดคือเรเดียม (5.5 g/cm3)

โลหะที่เบาที่สุดคือลิเธียม โซเดียม และโพแทสเซียม พวกมันลอยอยู่บนผิวน้ำ

คุณสมบัติทางเคมี

โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธทำปฏิกิริยากับสารเชิงเดี่ยวและสารประกอบเชิงซ้อน ทำให้เกิดเกลือ ออกไซด์ และด่าง คุณสมบัติหลักของโลหะที่ใช้งานอยู่อธิบายไว้ในตาราง

ข้าว. 3. ปฏิกิริยาของโพแทสเซียมกับน้ำ

สามารถตรวจจับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธได้โดยใช้ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ เมื่อเผาโลหะจะถูกทาสีด้วยสีใดสีหนึ่ง ตัวอย่างเช่น โซเดียมเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีเหลือง โพแทสเซียมด้วยเปลวไฟสีม่วง แบเรียมด้วยเปลวไฟสีเขียวอ่อน และแคลเซียมด้วยเปลวไฟสีส้มเข้ม

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

โลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด เหล่านี้เป็นสารธรรมดาที่อ่อนนุ่มสีเทาหรือสีเงินมีความหนาแน่นต่ำ ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม ลอยอยู่บนผิวน้ำ โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธนั้นแข็งและหนาแน่นกว่าโลหะอัลคาไล พวกมันออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศ โลหะอัลคาไลก่อให้เกิดซูเปอร์ออกไซด์และเปอร์ออกไซด์ มีเพียงลิเธียมเท่านั้นที่ก่อให้เกิดออกไซด์ ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำที่อุณหภูมิห้อง. พวกมันทำปฏิกิริยากับอโลหะเมื่อถูกความร้อน โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธทำปฏิกิริยากับออกไซด์ โดยแทนที่โลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่า เบริลเลียมเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับด่าง

ทดสอบในหัวข้อ

การประเมินผลการรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4.6. คะแนนรวมที่ได้รับ: 294

ให้เราพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ให้เราพิจารณาคุณลักษณะของโครงสร้าง การผลิต การเกิดขึ้นตามธรรมชาติ และการใช้งาน

ตำแหน่งใน ป.ล

ก่อนอื่น เรามาพิจารณาตำแหน่งขององค์ประกอบเหล่านี้ใน Mendeleev กันก่อน ตั้งอยู่ในกลุ่มที่สองของกลุ่มย่อยหลัก ได้แก่แคลเซียม สตรอนเซียม เรเดียม แบเรียม แมกนีเซียม และเบริลเลียม ทั้งหมดไม่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัว โดยทั่วไป โลหะเบริลเลียม แมกนีเซียม และอัลคาไลน์เอิร์ธจะมีอิเล็กตรอน ns2 อยู่ในเปลือกนอก ในสารประกอบทางเคมีจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น +2 เมื่อทำปฏิกิริยากับสารอื่นจะมีคุณสมบัติรีดิวซ์โดยบริจาคอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานภายนอก

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ

เมื่อนิวเคลียสของอะตอมเติบโตขึ้น เบริลเลียมและแมกนีเซียมจะเพิ่มคุณสมบัติของโลหะ เมื่อรัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น พิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ เบริลเลียมในสถานะปกติคือโลหะสีเทาที่มีความมันวาวเป็นเหล็ก มีโครงตาข่ายคริสตัลหกเหลี่ยมหนาแน่น เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในบรรยากาศเบริลเลียมจะก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์ทันทีซึ่งเป็นผลมาจากกิจกรรมทางเคมีลดลงและเกิดการเคลือบด้าน

คุณสมบัติทางกายภาพ

แมกนีเซียมเป็นสารธรรมดาคือโลหะสีขาวที่ก่อตัวเป็นออกไซด์เคลือบในอากาศ มีโครงตาข่ายคริสตัลหกเหลี่ยม

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ได้แก่ แคลเซียม แบเรียม และสตรอนเซียมมีความคล้ายคลึงกัน เป็นโลหะที่มีลักษณะแวววาวสีเงินซึ่งถูกปกคลุมไปด้วยฟิล์มสีเหลืองภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนในบรรยากาศ แคลเซียมและสตรอนเซียมมีโครงตาข่ายลูกบาศก์ตรงกลางใบหน้า ในขณะที่แบเรียมมีโครงสร้างที่มีลำตัวเป็นศูนย์กลาง

เคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าพวกมันมีพันธะโลหะ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงมีลักษณะการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง จุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าโลหะอัลคาไล

วิธีการได้รับ

เบริลเลียมผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยการนำโลหะกลับคืนจากฟลูออไรด์ สภาวะที่ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้นคือการอุ่นเครื่อง

เมื่อพิจารณาว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของสารประกอบ เพื่อให้ได้แมกนีเซียม สตรอนเซียม และแคลเซียม จึงดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลว

คุณสมบัติทางเคมี

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสัมพันธ์กับความจำเป็นในการขจัดชั้นฟิล์มออกไซด์ออกจากพื้นผิวก่อน นี่คือสิ่งที่กำหนดความเฉื่อยของโลหะเหล่านี้กับน้ำ แคลเซียม แบเรียม และสตรอนเซียม เมื่อละลายในน้ำจะเกิดเป็นไฮดรอกไซด์ที่มีคุณสมบัติพื้นฐานเด่นชัด

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธบ่งบอกถึงปฏิกิริยาระหว่างพวกมันกับออกซิเจน สำหรับแบเรียม ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือเปอร์ออกไซด์ ส่วนออกไซด์อื่นๆ จะก่อตัวขึ้นหลังปฏิกิริยา ตัวแทนทั้งหมดของออกไซด์ประเภทนี้แสดงคุณสมบัติพื้นฐาน มีเพียงเบริลเลียมออกไซด์เท่านั้นที่มีคุณสมบัติเป็นแอมโฟเทอริก

คุณสมบัติทางเคมีของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธยังแสดงออกมาเมื่อทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ ฮาโลเจน และไนโตรเจนอีกด้วย เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดจะสังเกตการละลายขององค์ประกอบเหล่านี้ เมื่อพิจารณาว่าเบริลเลียมเป็นองค์ประกอบแอมโฟเทอริก จึงสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสารละลายอัลคาไลได้

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ

สูตรพื้นฐานของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่กล่าวถึงในวิชาเคมีอนินทรีย์มีความเกี่ยวข้องกับเกลือ ในการระบุตัวแทนของคลาสนี้ในการผสมกับองค์ประกอบอื่น ๆ สามารถใช้คำจำกัดความเชิงคุณภาพได้ เมื่อเติมเกลือของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทลงในเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์ จะสังเกตสีของเปลวไฟด้วยแคตไอออน ไอออนบวกสตรอนเซียมให้สีแดงเข้ม แคลเซียมไอออนบวกให้สีส้ม และแบเรียมไอออนบวกให้สีเขียว

เพื่อระบุแบเรียมไอออนบวกในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ จะใช้ซัลเฟตแอนไอออน จากปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดแบเรียมซัลเฟตสีขาวซึ่งไม่ละลายในกรดอนินทรีย์

เรเดียมเป็นองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นในธรรมชาติในปริมาณเล็กน้อย เมื่อแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จะสังเกตเห็นแสงวาบวาบ กระบวนการนี้ใช้มาระยะหนึ่งแล้วเมื่อถ่ายภาพในห้องมืด ขณะนี้พลุแมกนีเซียมถูกแทนที่ด้วยระบบไฟฟ้า เบริลเลียมเป็นสมาชิกของกลุ่มโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธซึ่งทำปฏิกิริยากับสารเคมีหลายชนิด แคลเซียมและแมกนีเซียม เช่นเดียวกับอะลูมิเนียม สามารถลดโลหะหายาก เช่น ไทเทเนียม ทังสเตน โมลิบดีนัม ไนโอเบียมได้ ข้อมูลนี้เรียกว่าแคลซิเทอร์เมียและแมกนีโซเทอร์เมีย

คุณสมบัติของแอพพลิเคชั่น

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีประโยชน์อย่างไร? แคลเซียมและแมกนีเซียมใช้ในการผลิตโลหะผสมเบาและโลหะหายาก

ตัวอย่างเช่น แมกนีเซียมมีอยู่ในดูราลูมิน และแคลเซียมเป็นส่วนประกอบของโลหะผสมตะกั่วที่ใช้ในการผลิตปลอกสายเคเบิลและสร้างตลับลูกปืน โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีในรูปของออกไซด์ (แคลเซียมออกไซด์) และแมกนีเซียมที่ถูกเผา (แมกนีเซียมออกไซด์) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมก่อสร้าง

เมื่อแคลเซียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา (แคลเซียมไฮดรอกไซด์) ใช้ในการก่อสร้าง สารแขวนลอยสีขาวของสารนี้ (นมมะนาว) ใช้ในอุตสาหกรรมน้ำตาลสำหรับกระบวนการทำให้น้ำบีทรูทบริสุทธิ์

เกลือของโลหะกลุ่มที่สอง

เกลือของแมกนีเซียม เบริลเลียม และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสามารถหาได้จากการทำปฏิกิริยากับกรดของออกไซด์ของพวกมัน คลอไรด์ ฟลูออไรด์ และไอโอไดด์ของธาตุเหล่านี้เป็นสารผลึกสีขาว โดยทั่วไปละลายได้ดีในน้ำ ในบรรดาซัลเฟต มีเพียงสารประกอบแมกนีเซียมและเบริลเลียมเท่านั้นที่ละลายได้ การลดลงนั้นสังเกตได้จากเกลือเบริลเลียมไปจนถึงแบเรียมซัลเฟต คาร์บอเนตแทบไม่ละลายในน้ำหรือมีการละลายได้น้อยที่สุด

ซัลไฟด์ของธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธพบได้ในปริมาณเล็กน้อยในโลหะหนัก หากคุณฉายแสงไปที่พวกมัน คุณจะได้สีที่ต่างกัน ซัลไฟด์รวมอยู่ในสารประกอบเรืองแสงที่เรียกว่าฟอสเฟอร์ สีที่คล้ายกันนี้ใช้เพื่อสร้างหน้าปัดเรืองแสงและป้ายจราจร

สารประกอบโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธทั่วไป

แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดบนพื้นผิวโลก เป็นส่วนสำคัญของสารประกอบ เช่น หินปูน หินอ่อน และชอล์ก ในหมู่หินปูนมีการใช้งานหลัก แร่ธาตุนี้ขาดไม่ได้ในการก่อสร้างและถือเป็นหินที่ใช้ในการก่อสร้างที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังได้ปูนขาวและปูนขาวแก้วและซีเมนต์จากสารประกอบอนินทรีย์นี้

การใช้หินปูนช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับถนน และด้วยผงนี้ จึงสามารถลดความเป็นกรดของดินได้ หมายถึงเปลือกของสัตว์โบราณ สารประกอบนี้ใช้ทำยาง กระดาษ และดินสอสีโรงเรียน

หินอ่อนเป็นที่ต้องการของสถาปนิกและช่างแกะสลัก ผลงานสร้างสรรค์อันเป็นเอกลักษณ์ของ Michelangelo หลายชิ้นถูกสร้างขึ้นจากหินอ่อน สถานีรถไฟใต้ดินมอสโกบางแห่งปูด้วยกระเบื้องหินอ่อน แมกนีเซียมคาร์บอเนตถูกใช้ในปริมาณมากในการผลิตอิฐ ซีเมนต์ และแก้ว ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาจำเป็นต้องมีการกำจัดเศษหินออก

แคลเซียมซัลเฟตที่พบตามธรรมชาติในรูปของยิปซั่ม (แคลเซียมซัลเฟตคริสตัลไลน์ไฮเดรต) ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ในทางการแพทย์ สารประกอบนี้ใช้เพื่อสร้างความประทับใจ เช่นเดียวกับการสร้างเฝือกปูนปลาสเตอร์

เศวตศิลา (ยิปซั่มกึ่งไฮโดร) ปล่อยความร้อนจำนวนมากเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมอีกด้วย

เกลือ Epsom (แมกนีเซียมซัลเฟต) ใช้เป็นยาเป็นยาระบาย สารนี้มีรสขมและพบได้ในน้ำทะเล

“โจ๊กแบไรท์” (แบเรียมซัลเฟต) ไม่ละลายในน้ำ นั่นคือเหตุผลที่เกลือนี้ถูกนำมาใช้ในการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ เกลือสกัดกั้นรังสีเอกซ์ซึ่งทำให้สามารถตรวจพบโรคของระบบทางเดินอาหารได้

ฟอสฟอไรต์ (หิน) และอะพาไทต์มีแคลเซียมฟอสเฟต จำเป็นต้องมีสารประกอบแคลเซียม: ออกไซด์, ไฮดรอกไซด์

แคลเซียมมีบทบาทพิเศษในสิ่งมีชีวิต โลหะชนิดนี้จำเป็นต่อการสร้างโครงกระดูก แคลเซียมไอออนจำเป็นต่อการควบคุมการทำงานของหัวใจและเพิ่มการแข็งตัวของเลือด การขาดสารนี้ทำให้เกิดการรบกวนการทำงานของระบบประสาท สูญเสียการแข็งตัวของเลือด และสูญเสียความสามารถของมือในการจับวัตถุต่างๆ ตามปกติ

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาสุขภาพ ควรบริโภคแคลเซียมประมาณ 1.5 กรัมทุกวัน ปัญหาหลักคือร่างกายจะดูดซึมแคลเซียมได้ 0.06 กรัม ต้องกินไขมัน 1 กรัม ปริมาณโลหะนี้พบได้ในผักกาดหอม ผักชีฝรั่ง คอทเทจชีส และชีส

บทสรุป

ตัวแทนทั้งหมดของกลุ่มที่สองของกลุ่มย่อยหลักของตารางธาตุมีความจำเป็นต่อชีวิตและกิจกรรมของมนุษย์ยุคใหม่ ตัวอย่างเช่น แมกนีเซียมเป็นตัวกระตุ้นกระบวนการเผาผลาญในร่างกาย จะต้องมีอยู่ในเนื้อเยื่อประสาท เลือด กระดูก และตับ แมกนีเซียมเป็นผู้มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช เนื่องจากเป็นส่วนประกอบของคลอโรฟิลล์ กระดูกมนุษย์คิดเป็นประมาณหนึ่งในห้าของน้ำหนักทั้งหมด ประกอบด้วยแคลเซียมและแมกนีเซียม ออกไซด์และเกลือของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธพบการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ยารักษาโรค และยารักษาโรค