Хімічні властивості металів iia групи (be, mg, ca, sr, ba, ra)

IIA група містить тільки метали - Be (берилій), Mg (магній), Ca (кальцій), Sr (стронцій), Ba (барій) і Ra (радій). Хімічні властивості першого представника цієї групи - берилію - найбільш сильно відрізняються від хімічних властивостей інших елементів даної групи. Його хімічні властивості багато в чому навіть більш схожі з алюмінієм, ніж з іншими металами IIA групи (так зване «діагональне схожість»). Магній ж за хімічними властивостями теж помітно відрізняється від Ca, Sr, Ba і Ra, але все ж має з ними набагато більше подібних хімічних властивостей, ніж з берилієм. У зв'язку зі значним подібністю хімічних властивостей кальцію, стронцію, барію і радію їх об'єднують в одне сімейство, зване щелочноземельниміметалламі.

Всі елементи IIA групи відносяться до s-елементів, тобто містять всі свої валентні електрони на s -подуровне. Таким чином, електронна конфігурація зовнішнього електронного шару всіх хімічних елементів даної групи має вигляд ns2. де n - номер періоду, в якому знаходиться елемент.

Внаслідок особливостей електронної будови металів IIA групи, дані елементи, крім нуля, здатні мати тільки одну єдину ступінь окислення, рівну +2. Прості речовини, утворені елементами IIA групи, за участю в будь-яких хімічних реакціях здатні тільки окислюватися, тобто віддавати електрони:

Кальцій, стронцій, барій і радій мають вкрай високу хімічну активність. Прості речовини, утворені ними, є дуже сильними відновниками. Також сильним відновником є ​​магній. Відновлювальна активність металів підпорядковується загальним закономірностям періодичного закону Д.І. Менделєєва і збільшується вниз по підгрупі.

Взаємодія з простими речовинами

Без нагрівання берилій і магній не реагують ні з киснем повітря, ні з чистим киснем з огляду на те, що покриті тонкими захисними плівками, що складаються відповідно з оксидів BeO і MgO. Їх зберігання не вимагає яких-небудь особливих способів захисту від повітря і вологи, на відміну від лужноземельних металів, які зберігають під шаром інертного по відношенню до них рідини, найчастіше гасу.

Be, Mg, Ca, Sr при горінні в кисні утворюють оксиди складу MeO, а Ba - суміш оксиду барію (BaO) і пероксиду барію (BaO2):

Слід зазначити, що при горінні лужноземельних металів і магнію на повітрі побічно протікає також реакція цих металів з азотом повітря, в результаті якої, крім сполук металів з киснем, утворюються також нітрид c загальною формулою Me3 N2.

Берилій реагує з галогенами тільки при високих температурах, а решта металів IIA групи - вже при кімнатній температурі:

Всі метали IIA групи реагують при нагріванні з усіма неметалами IV-VI груп, але в залежності від положення металу в групі, а також активності неметалів потрібна різна ступінь нагріву. Оскільки берилій є серед всіх металів IIA групи найбільш хімічно інертним, при проведенні його реакцій з неметалами потрібно істотно бо більша температура.

Слід зазначити, що при реакції металів з вуглецем можуть утворюватися карбіди різної природи. Розрізняють карбіди, що відносяться до метанідам і умовно вважаються похідними метану, в якому всі атоми водню заміщені на метал. Вони так само, як і метан, містять вуглець в ступені окислення -4, і при їх гідролізі або взаємодії з кислотами-неокислителях одним з продуктів є метан. Також існує інший тип карбідів - ацетиленіди, які містять іон C2 2. фактично є фрагментом молекули ацетилену. Карбіди типу ацетіленід при гідролізі або взаємодії з кислотами-неокислителях утворюють ацетилен як один з продуктів реакції. Те, який тип карбіду - метанід або ацетіленід - вийде при взаємодії того чи іншого металу з вуглецем, залежить від розміру катіона металу. З іонами металів, що володіють малим значенням радіусу, утворюються, як правило, метаніди, з іонами більшого розміру - ацетиленіди. У разі металів другої групи метанід виходить при взаємодії берилію з вуглецем:

Решта метали II А групи утворюють з вуглецем ацетиленіди:

З кремнієм метали IIA групи утворюють силіциди - з'єднання виду Me2 Si, з азотом - нітрид (Me3 N2), фосфором - фосфіди (Me3 P2):

Всі лужноземельні метали реагують при нагріванні з воднем. Для того щоб магній прореагував з воднем, одного нагріву, як у випадку зі лужноземельними металами, недостатньо, потрібно, крім високої температури, також і підвищений тиск водню. Берилій не реагує з воднем ні за яких умов.

Взаємодія зі складними речовинами

Всі лужноземельні метали активно реагують з водою з утворенням лугів (розчинних гідроксидів металів) і водню. Магній реагує з водою лише при кип'ятінні внаслідок того, що при нагріванні у воді розчиняється захисна оксидна плівка MgO. У разі берилію захисна оксидна плівка дуже стійка: з ним вода не реагує ні при кип'ятінні, ні навіть при температурі червоного розжарювання:

Всі метали головної підгрупи II групи реагують з кислотами-неокислителях, оскільки знаходяться в ряду активності лівіше водню. При цьому утворюються сіль відповідної кислоти і водень. Приклади реакцій:

З розведеною азотною кислотою реагують все метали IIA групи. При цьому продуктами відновлення замість водню (як у випадку кислот-неокислителях) є оксиди азоту, переважно оксид азоту (I) (N2 O), а в разі сильно розведеної азотної кислоти - нітрат амонію (NH4 NO3):

- концентрованою азотною кислотою

Концентрована азотна кислота при звичайній (або низької) температурі пасивує берилій, тобто в реакцію з ним не вступає. При кип'ятінні реакція можлива і протікає переважно відповідно до рівняння:

Магній і лужноземельні метали реагують з концентрованою азотною кислотою з утворенням великого спектру різних продуктів відновлення азоту.

- концентрованої сірчаної кислотою

Берилій пассивируется концентрованої сірчаної кислотою, тобто не реагує з нею в звичайних умовах, проте реакція протікає при кип'ятінні і призводить до утворення сульфату берилію, діоксиду сірки та води:

Барій також пассивируется концентрованої сірчаної кислотою внаслідок утворення нерозчинного сульфату барію, але реагує з нею при нагріванні, сульфат барію розчиняється при нагріванні в концентрованої сірчаної кислоти завдяки його перетворенню в гидросульфат барію.

Решта метали головною IIA групи реагують з концентрованою сірчаною кислотою при будь-яких умовах, в тому числі на холоду. Відновлення сірки може відбуватися до SO2. H2 S і S в залежності від активності металу, температури проведення реакції і концентрації кислоти:

Магній і лужноземельні метали з лугами не взаємодіють, а берилій легко реагує як розчинами лугів, так і з безводними лугами при сплаву. При цьому при здійсненні реакції у водному розчині в реакції бере участь також і вода, а продуктами є тетрагідроксоберіллати лужних або лужноземельних металів і газоподібний водень:

При здійсненні реакції з твердим лугом при сплаву утворюються берилати лужних або лужноземельних металів і водень

Лужноземельні метали, а також магній можуть відновлювати менш активні метали і деякі неметали з їх оксидів при нагріванні, наприклад:

Метод відновлення металів з їх оксидів магнієм називають магніетерміей.

Правила передруку інформації з сайту Наука для тебе

Вам дозволяється вільно використовувати в своїх цілях будь-який документ при дотриманні наступних умов:

Схожі статті