2. Елементи групи іі а

ІІ А групу складають елементи ₄Be, ₁₂Mg, ₂₀Ca, ₃₈Sr, ₅₆Ba, ₈₈Ra. Будова

зовнішніх електронних рівнів – ns2,		, де n (номер періоду) = 2,3,4,5,6,7.
	ns

Групова назва елементів Ca, Sr, Ba, Ra – лужноземельні метали. У таблиці 3 наведено основні відомості про лужноземельні метали.

Таблиця 3

Продолж. табл 3

Прод. тал.3

2.1. Фізичні характеристики елементів Фізичні характеристики елементів

Таблиця 4

Елемент, Е	Be	Mg	Ca	Sr	Ba	Ra
Радіус атому, нм	0,112	0,160	0,197	0,215	0,222	0,235
Радіус іона, Е2+, нм	0,045	0,072	0,100	0,118	0,135	0,144
Перший потенціал іонізації, еВ	9,32	7,64	6,11	5,69	5,21	5,28
Спорідненість до електрону, еВ	0,38	-0,22	-1,93	-1,51	-0,48	-
Електронегативність	1,5	1,2	1,04	0,99	0,97	0,97
Ступінь окислення Е у сполуках	+2	+2	+2	+2	+2	+2

2.2. Прості речовини. Берилій, магній, кальцій одержують електролізом розплавів їх хлоридів. Застосовують також відновлення оксидів та фторидів вуглецем, алюмінієм чи кремнієм:

MgO + C → CO + Mg;

2MgO + Si → SiO₂ + 2Mg.

Всі метали групи ІІ А є сильними відновниками, з легкістю реагують з більшістю неметалів, інтенсивно розкладають воду (крім Be та Mg), розчиняються у кислотах. Берилій реагує і з кислотами, і з лугами. Хімічна активність зростає від берилію до радію. За хімічними властивостями Be відрізняється від інших елементів групи. Mg також у більшості випадків відрізняється від лужноземельних металів.

Реакції з простими речовинами:

E + H₂ EH₂ (E = Ca, Sr, Ba; Mg реагує з H₂ при високому тиску);

E + Г₂ ЕГ₂;

2E + O₂ 2EO;

E + S ES;

3E + N₂ E₃N₂;

3E + 2P E₃P₂;

E + 2C EC₂.

З іншими металами утворюються сплави.

Реакції з найважливішими реагентами:

E + 2H₂O  E(OH)₂ + H₂ (крім Be, Mg реагує при кип’ятінні);

E + 2HCl_розв  ECl₂ + H₂ (E = Mg, Ca, Sr, Ba);

Be утворює аквакомплекс [Be(Н₂O)₄]Cl₂;

4E + 5H₂SO_{4 конц}  4ESO₄ + H₂S + 4H₂O (крім Be);

E + H₂SO_{4 розв}  ESO₄ + H₂ (Be  [Be(H₂O)₄]SO₄);

3E + 8HNO_{3 конц}  3E(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O (крім Be);

5E + 12HNO_{3 розв}  5E(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O;

3E + B₂O₃ 3EO + 2B;

Be + 2NaOH + 2H₂O  Na₂[Be(OH)₄] + H₂.

2.3. Бінарні сполуки.

2.3.1. Сполуки з воднем. Гідриди лужноземельних металів ЕН₂ – безбарвні кристалічні речовини з іонною граткою. Гідриди берилію та магнію – тверді полімерні сполуки.

Одержують гідриди магнію, кальцію, стронцію, барію, нагріваючи відповідний метал в атмосфері водню.

Гідриди ЕН₂ – сильні відновники, розкладаються водою:

EH₂ + 2H₂O  E(OH)₂ + 2H₂.

2.3.2. Галогеніди. Всі галогеніди ЕГ₂ – безбарвні кристалічні речовини з іонною граткою; термічно стійкі; як правило, добре розчиняються у воді. Одержують ЕГ₂ дією НГ на метал, гідроксид чи карбонат відповідного металу:

E + 2HГ  ЕГ₂ + Н₂;

Е(ОН)₂ + 2НГ  ЕГ₂ + 2Н₂О;

ЕСО₃ + 2НГ  ЕГ₂ + Н₂О + СО₂.

Броміди та йодиди проявляють властивості відновників:

ЕІ₂ + Cl₂  ECl₂ + I₂.

2.3.3. Сполуки з киснем. Оксиди ЕО та пероксиди ЕО₂ (BeO₂ не одержано) – безбарвні порошкоподібні речовини. ЕО, крім BaO, одержують термічним розкладом карбонатів або гідроксидів:

Е(ОН)₂ ЕО + Н₂О (Е=Be, Mg);

ECO₃ EO + CO₂ (E = Be, Mg, Ca, Sr),

Оксид барію – термічним розкладом нітрату:

2Ba(NO₃)₂ 2BаO + 4NO₂ + O₂;

Пероксиди, крім BaO₂, одержують дією Н₂О₂ на гідроксиди:

Е(ОН)₂ + H₂O₂  ЕО₂ + 2Н₂О,

а пероксид барію – за реакцією:

2BaO + O₂ 2BaO₂.

Оксиди магнію, кальцію, стронцію, барію – основні оксиди, оксид берилію – амфотерний. Хімічна активність оксидів збільшується у ряду BeO – BaO. Всі оксиди, крім BeO, реагують з водою, оксид магнію – тільки з гарячою водою:

ЕО + Н₂О  Е(ОН)₂.

Оксиди вступають у взаємодію з кислотами, а BeO – ще і з лугами:

EO + 2HCl  ECl₂ + H₂O;

Be + 2HCl +3H₂O  [Be(H₂O)₄]Cl₂;

BeO + 2KOH + H₂O K₂[Be(OH)₄];

BeO + 2KOH  K₂BeO₂ +H₂O.

BaO при нагріванні у присутності О₂ утворює BaO₂:

2BaO + O₂ 2BaO₂.

Пероксиди ЕО₂ проявляють властивості і окисників, і відновників, схильні до реакцій диспропорціювання:

BaO₂ + 2KI + 2H₂O  I₂ + Ba(OH)₂ + 2KOH;

SrO₂ + HgCl₂  O₂ + SrCl₂ + Hg;

2BaO₂  BaO + O₂.

При розчиненні у воді гідролізують:

ЕО₂ + Н₂О  Е(ОН)₂ + Н₂О₂.

Розкладаються кислотами, навіть вугільною:

ЕО₂ + СО₂ + Н₂О  ЕСО₃ + Н₂О₂.

2.3.4. Сполуки з іншими елементами. Сульфіди ES – іонні кристали, термічно стійкі, малорозчинні у воді, гідролізують:

2ES + 2H₂O  E(OH)₂ + E(HS)₂.

Здатність до гідролізу збільшується у ряду BaS – BeS. Сульфіди берилію та магнію гідролізують повністю. ES є відновниками:

BaS +I₂  S + BaI₂.

2.4. Гідроксиди та їх похідні.

Е(ОН)₂ – кристалічні речовини з іонними гратками, розкладаються при нагріванні з утворенням оксидів:

E(OH)₂ EO + H₂O.

Розчинність у воді відносно невелика і збільшується від Be(OH)₂ до Ba(OH)₂.

Гідроксиди берилію та магнію одержують дією лугів на розчинну сіль металу:

ECl₂ + 2KOH → E(OH)₂ + 2KCl.

Гідроксиди кальцію, стронцію, барію – взаємодією оксидів з водою:

ЕО + Н₂О → Е(ОН)₂.

Be(OH)₂ – амфотерний гідроксид:

Be(OH)₂ + 2HCl + 2H₂O  [Be(H₂O)₄]Cl₂

Be(OH)₂ + 2NaOH  Na₂[Be(OH)₄].

Гідроксид магнію – слабка основа, гідроксиди кальцію, стронцію, барію – сильні основи.

Нітрати, карбонати, сульфати металів ІІ А групи розкладаються при нагріванні:

2ESO₄ 2EO + 2SO₂ + O₂;

2E(NO₃)₂ 2EO + 4NO₂ + O₂;

EC0₃ EO + CO₂.

При дії води та вуглекислого газу на карбонати лужноземельних металів утворюються гідрокарбонати:

ЕСО₃ + СО₂ + Н₂О  Е(НСО₃)₂,

які при нагріванні знову утворюють карбонати:

E(HCO₃)₂ ЕСО₃ + СО₂ + Н₂О.

У водних розчинах солі берилію, магнію, кальцію, а також солі стронцію та берилію, утворені слабкими кислотами, гідролізують, наприклад:

MgCl₂ + H₂O  MgOHCl + HCl.

Вміст у природній воді іонів Ca²⁺ та Mg²⁺ зумовлює її твердість. Твердість виражають числом мілімоль еквівалентів Ca²⁺ та Mg²⁺ в 1 літрі води. Воду з твердістю більше 8 ммоль/л вважають твердою і не застосовують у побуті та промисловості без її пом'якшення. В основі визначення твердості води лежить утворення внутрішньокомплексних сполук іонів Ca²⁺ та Mg²⁺ з комплексоном – трилоном Б:

Розрізняють тимчасову твердість води, зумовлену вмістом гідрокарбонатів, та сталу, пов'язану з наявністю інших солей кальцію та магнію.

Від тимчасової твердості води позбавляються нагріванням води:

E(HCO₃)₂  ЕСО₃ + СО₂ + Н₂О.

Від сталої – додаванням Na₂CO₃, Na₃PO₄, при цьому утворюються малорозчинні CaCO₃, MgCO₃, Ca₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)₂. Використовують також метод іонного обміну – тверду воду пропускають через катіоніт, що міняє Na⁺ або Н⁺ на Са²⁺ та Mg²⁺.