9.2. Химия элементов iia группы.

Элементы IIA группы имеют электронную формулу ns². Все они являются металлами, сильными восстановителями, несколько менее активным, чем щелочные металлы. Для них характерна степень окисления +2 и валентность 2. При образовании ковалентной связи происходит sp возбуждение электрона и sp-гибридизация АО. Элементы IIA группы можно разделить на три части: 1) щелочноземельные металлы Ca, Sr, Ba, Ra, основания которых являются щелочами, 2) Мg, основание которого мало растворимо в воде, 3) Ве, основание которого является амфотерным основанием. В природе элементы IIA группы находятся в виде солей: сульфатов, карбонатов, фосфатов, силикатов. Эти элементы получают электролизом расплавов их солей. Элементы IIA группы представляют собой легкие серебристые металлы, более твердые, чем щелочные металлы.

Химические свойства элементов

Элементы IIA группы - менее активные восстановители, чем щелочные металлы. Их восстановительные свойства увеличиваются от бериллия к радию. Кислород воздуха окисляет Ca, Sr, Ba, Ra при обычной температуре. Mg и Be покрыты оксидными пленками и окисляются кислородом только при нагревании:

2Ca + O₂  2CaO

2Mg + O₂ 2MgO

Активные восстановители, металлы IIA группы, реагируют с неметаллами (например, с хлором), водой, кислотами:

Ca + Cl₂  CaCl₂

Ca+ 2H₂O  Ca(OH)₂ + H₂

Mg+ 2HCl  MgCl₂ + H₂

4Mg + 10HNO₃(разб.)  4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Химические свойства соединений

Гидриды щелочноземельных металлов являются ионными солеобразными соединениями и взаимодействуют с водой и кислотами:

CaH₂ + 2H₂O  Ca(OH)₂ + 2H₂

CaH₂ + 2HCl  CaCl₂ + 2H₂

Оксиды щелочноземельных металлов Ca, Sr, Ba, Ra растворяются в воде c образованием щелочей. Оксид магния - мало растворим в воде и имеет только основные свойства. Нерастворимый в воде оксид бериллия имеет амфотерные свойства.

BeO + H₂O 

BeO + 2HCl  BeCl₂ + H₂O

BeO + 2NaOH Na₂BeO₂

MgO + H₂O 

MgO + 2HCl  MgCl₂ + H₂O

MgO + NaOH 

CaO + H₂O  Ca(OH)₂

CaO + CO₂  CaCO₃

CaO + 2HCl  CaCl₂ + H₂O

Гидроксиды Ca, Sr, Ba, Ra являются щелочами, гидроксид Mg - малорастворимый основной гидроксид, гидроксид Be - амфотерный гидроксид.

Be(OH)₂ + 2HCl  BeCl₂ + 2H₂O

Be(OH)₂ + 2NaOH  Na₂[Be(OH)₄]

Mg(OH)₂ + 2HCl  MgCl₂ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + 2HCl  BaCl₂ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + CO₂  BaCO₃ + H₂O

Ba(OH)₂ + H₂SO₄  BaSO₄ + 2H₂O

Карбонаты и сульфаты элементов IIA группы малорастворимы в воде. Карбонаты растворяются в кислотах:

CaCl₂ + Na₂CO₃  CaCO₃+ 2NaCl

CaCO₃ + 2HCl  CaCl₂ + H₂O + CO₂

Содержание ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ обуславливает жесткость воды: временную, если есть гидрокарбонаты Ca и Mg, и постоянную, если в воде есть хлориды или сульфаты Ca и Mg. При кипячении жесткая вода смягчается за счет уменьшения временной жесткости воды:

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + H₂O + CO₂

Жесткость воды (Ж) измеряется в миллимолях эквивалентов солей в 1 литре воды: Ж = 1000С_э , где С_э - молярная концентрация эквивалентов (нормальность) солей в воде.

Соли BaCl₂ и BaCO₃ ядовиты и используются в качестве инсектицидов. Магний является важным конструкционным материалом, является микроэлементом, входит в состав хлорофилла. Гашеная известь используется в строительстве. Соли кальция, например, CaSO₄2H₂O - гипс - используется для гипсования засоленных почв.