82. Щелочноземельные металлы. Общая характеристика элементов. Физические и химические свойства простых веществ.

Щелочноземельными металлами называют 4 химических элемента IIA группы Периодической системы Д. И. Менделеева, начиная с кальция:

кальций Ca, стронций Sr, барий Ba, радий Ra.

Электронное строение атомов

На внешнем энергетическом уровне атомы металлов IIA группы имеют два электрона.

 

Поэтому для всех щелочноземельных металлов характерна степень окисления +2.

Этим объясняется сходство их свойств.

 

Для металлов IIA группы (сверху вниз) характерно:

• увеличение радиуса атомов;

• уменьшение электроотрицательности;

• усиление восстановительных, металлических свойств.

Нахождение в природе

Из щелочноземельных металлов кальций наиболее широко распространён в природе, а радиоактивный радий — менее всего.

 

Все щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, поэтому встречаются в природе только в виде соединений.

 

Основными источниками кальция являются его карбонаты CaCO3 (мел, мрамор, известняк).

В свободном виде простые вещества представляют собой типичные металлы от серого до серебристого цвета.

Физические свойства простых веществ

В твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. Это обусловливает общие физические свойства простых веществ металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.

 

Тем не менее, металлы IIA группы имеют разные значения температуры плавления, плотности и других физических свойств.

Химические свойства

Щелочноземельные металлы обладают высокой химической активностью, реагируют с кислородом, водородом, другими неметаллами, оксидами, кислотами, солями.

Они являются сильными восстановителями.

 

Щелочноземельные металлы активно реагируют с:

 

водой, образуя соответствующие гидроксиды и выделяя водород:

 

Ba+2H2O=Ba(OH)2+H2↑⏐;

 

кислотами, легко растворяясь в их растворах с образованием соответствующих солей:

 

Ba+2HCl=BaCl2+H2↑;

 

с неметаллами, образуя оксиды или соответствующие соли (гидриды, галогениды, сульфиды и др.):

 

2Ca+O2=2CaO,

 

Ca+H2=CaH2,

 

Bа+Cl2=BаCl2,

 

Bа+S=BаS.

Получение

Щелочноземельные металлы получают в основном электролизом расплавов галогенидов. Чаще используются хлориды металлов.

 

При этом на катоде восстанавливаются катионы, а на аноде окисляются анионы.

Суммарное уравнение реакции электролиза расплава хлорида кальция: CaCl2=эл. токCa+Cl2↑⏐⏐. 

83. Общая характеристика оксидов, гидроксидов, солей элементов iiа группы.

Щелочноземельные металлы образуют оксиды общей формулы ЭО:

 CaO, SrO, BaO, RaO.

 

Все оксиды обладают выраженными основными свойствами.

В ряду от оксида кальция к оксиду бария основные свойства усиливаются.

Оксиды щелочно-земельных металлов реагируют с:

  

• водой:

  CaO+H2O=Ca(OH)2.

• кислотными оксидами:

  CaO+CO2=CaCO3.

• кислотами:

  BaO+2HCl=BaCl2+H2O. 

Гидроксиды

Щелочноземельные металлы при их взаимодействии (или их оксидов) с водой образуют основные гидроксиды (основания).

Сила оснований увеличивается в группе сверху вниз.

Гидроксиды щелочноземельных металлов являются сильными основаниями, растворимыми в воде — щелочами.

 

Гидроксиды щелочноземельных металлов проявляют все характерные свойства оснований, взаимодействуя с кислотными (и амфотерными) оксидами, кислотами (и амфотерными гидроксидами), солями.

При нагревании гидроксиды разлагаются на соответствующий оксид и воду:

 

Ca(OH)2−→−tCaO+H2O.

 

Гидроксид кальция является сильным основанием, но малорастворим в воде. Его насыщенный раствор называется известковой водой.

На воздухе раствор постепенно мутнеет, так как поглощает углекислый газ, из которого образуется карбонат кальция:

 

Ca(OH)2+CO2=CaCO3⏐↓+H2O.

 

Эта реакция используется как качественная реакция для обнаружения углекислого газа.