Список літератури для оформлення роботи і підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 11.5 підручника [6] та 5.10 посібника [3].

12. Лабораторна робота 12 Дослідження властивостей елементів ііа-групи та їх сполук Теоретична частина

Елементи Берилій Be, Магній Mg, Кальцій Ca, Стронцій Sr, Барій Ba складають ІІА-групу періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Зазначені елементи є s-елементами, атоми яких мають ns²-конфігурацію валентного енергетичного рівня. У хімічних сполуках вони виявляють ступінь окиснення +2. Ці елементи мають невеликі значення стандартних електродних потенціалів (дещо вищі, ніж у лужних металів), що характеризує їх високу хімічну активність у розчинах, і виявляють сильні відновні властивості ( ).

За зовнішнім виглядом вони є металами сріблясто-білого кольору. Виявляючи високу хімічну активність, метали ІІА-групи утворюють бінарні сполуки в результаті взаємодії з киснем – оксиди МеО, з воднем – гідриди МеН₂, з галогенами галогеніди MeГ₂, з азотом – нітриди Ме₃N₂, з сіркою – сульфіди MeS, з вуглецем – карбіди, склад яких для лужних металів відповідає загальній формулі MeC₂, а для Магнію і Берилію – Mg₃C₄ і Be₂C. При гідролітичному розкладанні карбіди лужних металів дають ацетилен, а карбіди Магнію і Берилію – відповідно пропін (С₃Н₄) і метан (СН₄). Кальцій, стронцій, барій реагують з водою за звичайної температури з утворенням лужних розчинів: Me + 2H₂O = Me(OH)₂ +H₂, тому вони мають групову назву – лужноземельні метали. Берилій з водою не взаємодіє; магній реагує з киплячою водою.

Берилій гідроксид виявляє амфотерні властивості, магній гідроксид є слабкою основою, а гідроксиди кальцію, стронцію, барію належать до сильних основ. Розведений прозорий розчин Ca(OH)₂ називають вапняною водою, насичений – вапняним молоком, а розчин Ва(ОН)₂ – баритовою водою. Магнію гідроксид розчиняється в солях амонію завдяки утворенню розчину амоніаку:

Карбонати, сульфати і фосфати Кальцію, Стронцію, Барію мало розчинні у воді; їх кислі солі розчинні гарно, що підтверджує загальне правило про зростання розчинності при переході від середніх солей до кислих. Розчинні солі Магнію та Кальцію надають природній воді твердості.

Контрольні запитання і вправи

1 Що мають спільного в будові зовнішніх електронних оболонок атоми металів ІІ А-групи?

2 Чому при розгляді властивостей елементів ІІ А-групи виокремлюють Берилій і Магній, а інші елементи називають лужноземельними?

3 Скласти рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

а) Ca→CaO→Ca(OH)₂→CaCO₃→Ca(HCO₃)₂→CaCO₃→CaO;

↓

CaCI₂

б) Mg→MgCI₂→Mg(OH)₂→MgCI₂→MgSO₄→MgCO₃

↓

Mg(NO₃)₂.

4 До розчину, що містить солі Кальцію, Берилію і Магнію, додали надлишок їдкого натру. Скласти рівняння всіх реакцій, які при цьому відбулися.

Практична частина

Мета роботи – дослідити хімічні властивості магнію, лужноземельних металів та їх сполук.

Обладнання і реактиви: штатив для пробірок, пробірки, порцелянова чашка, ніхромовий дріт, скляна паличка, пінцет, тигельні щипці, пробіркотримач, сухе пальне, нагрівний прилад, магній (стрічка), кальцій, дистильована вода, розчини: фенолфталеїну, натрій гідроксиду (2 Н, 40%), хлоридної кислоти (2 Н, ρ=1,19г/см³), нітратної кислоти (2 Н), магній хлориду (2 Н), амоній хлориду (насичений), кальцій хлориду (насичений), барій хлориду (насичений), стронцій хлориду (насичений).

ДОСЛІД 3.12.1 Забарвлення полум’я солями лужноземельних металів

Ніхромовий дріт, ретельно очищений від домішок, помістити в насичений розчин кальцій хлориду, а потім перенести у полум’я. Відмітити забарвлення полум’я. Повторити дослід із розчинами солей Cтронцію та Барію. Описати спостереження.

(Очищення ніхромового дроту: помістити в розчин концентрованої хлоридної кислоти, після цього прожарити у полум’ї, чистий дріт не повинен забарвлювати полум’я).

ДОСЛІД 3.12.2 Взаємодія магнію з водою

Взяти шматочок магнієвої стрічки (0,5-1 см) та очистити її поверхню від нальоту оксиду. В пробірку налити 1 мл дистильованої води і помістити в неї очищений магній. Відмітити відсутність перебігу реакції при кімнатній температурі. Нагріти пробірку у полум’ї. Що спостерігається? Додати до утвореного розчину одну краплю фенолфталеїну. Про утворення яких йонів у розчині свідчить поява забарвлення фенолфталеїну? Описати спостереження. Відповісти на запитання, скласти рівняння хімічної реакції взаємодії магнію з водою.

ДОСЛІД 3.12.3 Взаємодія магнію з кислотами

У дві пробірки помістити по невеличкому шматочку магнієвої стрічки. В одну пробірку налити 1 мл 2 Н розчину хлоридної кислоти, в іншу – таку ж саму кількість 2 Н розчину нітратної кислоти. Що відбувається з магнієм? Який газ виділяється: при взаємодії магнію: а) з хлоридною кислотою; б) з нітратною кислотою? Дати відповіді на запитання, скласти рівняння хімічних реакцій взаємодії магнію з кислотами.

ДОСЛІД 3.12.4 Добування магній гідроксиду і його взаємодія з водою

Взяти тигельними щипцями 1 см магнієвої стрічки і запалити її у полум’ї. Після того як магній загориться, винести його з полум’я та тримати над порцеляновою чашкою. Магній оксид, що утворився, помістити у порцелянову чашку, налити у неї 2 мл дистильованої води, розмішати скляною паличкою і перелити вміст чашки у пробірку. Чому утворений розчин каламутний? Довести утворення в розчині магній гідроксиду, додавши одну краплю фенолфталеїну.

Скласти рівняння хімічних реакцій утворення магній оксиду при горінні магнію та взаємодії магній оксиду з водою.

ДОСЛІД 3.12.5 Добування магній гідроксиду та його розчинність в кислоті, солях амонію

У пробірку з розчином солі магнію додавати по краплях розчин лугу до утворення саду. Осад розділити на три частини і помістити у пробірки. У першу додавати по краплях концентрований розчин лугу, у другу – концентровану хлоридну кислоту, у третю – насичений розчин амоній хлориду. В яких пробірках спостерігається розчинення осаду? Пояснити, чим зумовлене розчинення осаду саме у цих пробірках. Про які властивості магній гідроксиду це свідчить? Дати відповіді на запитання, скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.12.6 Взаємодія кальцію з водою

Налити у пробірку до 1/3 об’єму дистильованої води і внести у неї пінцетом маленький шматочок металічного кальцію. Який газ виділяється? Чому вода стає каламутною? Довести утворення лугу в розчині, додавши у нього краплю фенолфталеїну. Що спостерігається? Чому? Дати відповіді на запитання, скласти рівняння хімічної реакції взаємодії кальцію з водою.