Соединения бериллия магния и щелочноземельных металлов таблица. Бериллий, магний и щелочноземельные металлы — Гипермаркет знаний

Разработка урока может применяться полностью для проведения урока в 9 классе по теме: «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы», а также могут использоваться отдельные ее части, например видео-диктант при проверке домашнего задания, упражнение «Проверь себя» (работа в группах) с помощью которого, осуществляется подготовка учащихся к государственной (итоговой) аттестации, игра «Крестики-нолики» и индивидуальное интерактивное задание на закрепление материала по изучению взаимодействия металлов с кислородом.

Скачать:

Предварительный просмотр:

План-конспект урока.

УЧИТЕЛЬ: Шарапова Лариса Игоревна

КЛАСС: 9

ПРЕДМЕТ: химия

ТЕМА УРОКА: «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»

МЕСТО УРОКА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ: урок по учебному плану.

Цель урока: Дать общую характеристику щелочноземельных металлов в свете общего, особенного и единичного по трем формам существования химических элементов: атомов, простых веществ и сложных веществ.

Задачи:

1. Познакомить обучающихся с группой типичных металлов, в которой наиболее ярко выявляются закономерности в изменении свойств и электронной структуры в зависимости от порядкового номера элемента.

Продолжить обучение учащихся пользоваться периодической системой и электронной теорией при обосновании физических и химических свойств простых и сложных веществ.

Совершенствовать умения составления уравнений химических реакций.

2.Способствовать продолжению развития устойчивого интереса к химической науке и практике.

Продолжить развивать научно-познавательную и коммуникативную компетенции, умения анализировать, выделять самое главное в изучаемом материале, делать выводы.

3. Воспитывать позитивное отношение к учению, прививать любовь к предмету, создавать комфортные отношения между участниками.

Тип урока. Урок изучения нового материала с элементами проверки знаний, с использованием цифровых образовательных ресурсов.

Вид урока. Объяснительно-иллюстративный с элементами контроля знаний учащихся.

Оборудование:

Для учителя: компьютер, мультимедийный проектор и презентация Microsoft PowerPoint, а также спиртовка, спички, напильник, мерный цилиндр, химические стаканы.

Для учащихся: лист самоанализа и самооценки обучающегося, лист с рефлексией, красная и синяя ручка.

Реактивы: кальций, вода, магний и соляная кислота.

Ход урока.

I этап. Организационный момент.

II этап. Сообщение темы, постановка цели и задач урока, мотивация учебной деятельности учащихся.

III этап . Проверка домашнего задания.

Используемые цифровые ресурсы: нет

а) К доске вызываются 4 человека и воспроизводят упражнения домашнего задания на доске.

Воспроизведенные упражнения проверяются по окончании фронтальной проверки.

1-й ученик: Упр.1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

А) Li  Li 2 O  LiOH  LiCl

Планируемый ответ:

1. 4Li + O 2  2Li 2 O
2. Li 2 O + H 2 O  2LiOH
3. LiOH + HCl  LiCl + H 2 O

2-й ученик:

Б) Na  Na 2 O 2  Na 2 O  NaOH  Na 2 SO 4

Планируемый ответ:

1) 2Na + O 2  Na 2 O 2

2) Na 2 O 2 + Na  Na 2 O

3) Na 2 O + H 2 O  2NaOH

4) 2NaOH + H 2 SO 4  Na 2 SO 4 +2 H 2 O

3-й ученик: Записать химические свойства калия.

Планируемый ответ:

1. 2K + H 2  2KH
2. 2K +Cl 2  2KCl
3. 2K + S  K 2 S
4. K 2 O 2 + O 2  K 2 O 2
5. K 2 O 2 + 2K  2 K 2 O
6. 2K + 2H 2 O  2KOH+ H 2
7. 2K +2 HCl (КОНЦ)  2KCl+ H 2

4-й ученик: Записать химические свойства гидроксида калия.

Планируемый ответ:

1. KOH+ HCl  KCl+ H 2 O
2. 2KOH+CO 2  K 2 CO 3 + H 2 O
3. 2KOH+CuSO 4  Cu(OH) 2 + K 2 SO 4

б) Фронтальная беседа по вопросам.

1. Какие химические элементы относят к семейству щелочных металлов.
2. Где встречаются щелочные металлы в природе?
3. Как можно распознать соли щелочных металлов?

в) Видео-диктант с самоконтролем и использованием цифровых ресурсов:

1. Презентация в формате Microsoft Office PowerPoint

(слайд № 2: «Видеофрагмент "Взаимодействие натрия с водой" (N131756)»; слайд №3: «Видеофрагмент "Алюминотермия" (N131915)»);

г) Проверка видео-диктанта. Учащиеся проверяют друг у друга написанные уравнения химических реакций и оценивают их, а затем сверяют правильность написания со

слайдом №4.

IV этап. Физическая минутка для глаз:

Закрыть глаза, сильно зажмурить и быстро поморгать. Затем открыть и посмотреть, не поворачивая головы налево, направо, вверх, вниз, в окно.

V этап. Актуализация знаний учащихся. Сообщение темы урока.

Используемые цифровые ресурсы: нет.

VI этап. Формирование и совершенствование знаний о простых веществах и элементах второй группы главной подгруппы.

1) «Кальций. Иллюстрация. (N 131846)»;

2) «Натрий. Иллюстрация. (N 131747)»

3) «Изделия из дюралюминия (N 131762)»

4) «Применение соединений кальция (I).Иллюстрация.(131884)».

1) Строение и свойства атомов.

Учитель: Выполните задание. Составьте схемы электронного строения бериллия, магнии, кальция.

а) К доске вызываются 3человека. Остальные учащиеся записывают это задание в тетрадях.

Учитель: Что общего и в чем различие электронного строения этих элементов?

Как это отразится на восстановительных свойствах? (Слайд 6)

А какой химический элемент будет самым слабым восстановителем среди элементов первой и второй группы.

Какие свойства будут проявлять оксиды и гидроксиды элементов второй группы главной подгруппы? (Слайд 7)

2) Физические свойства

Учитель: Попробуйте сравнить физические свойства натрия и кальция. (Слайд 8)

Использование цифровых ресурсов: «Кальций. Иллюстрация. (N 131846)»;

«Натрий. Иллюстрация. (N 131747)»

Планируемый ответ.

Свободных электронов у кальция в два раза больше, чем у натрия, но электрический ток проводить будет хуже. Так как электрический ток есть направленное движение заряженных частиц. Чем больше частиц, тем труднее их движение упорядочить. Блестеть кальций будет лучше, чем больше свободных электронов, тем лучше отражается дневной свет. Пластичность и ковкость будут хуже, им препятствует большее число электронов .

Вывод. Кальций серибристо-белый и довольно твердый металл, с выраженным металлическим блеском.

1. Химические свойства металлов . (Слайд 9, 10, 11)

Реагируют с простыми веществами (неметаллами) (Слайд 9)

2М 0 + O 2 0 = 2М +2 O -2 M + S = MS

М + Cl 2 = МCl 2 3М + N 2 = М 3 N 2

М + H 2 = МH 2

Реагируют со сложными веществами: (Слайд 10)

Только Be не взаимодействует с водой.

М + 2НОН = M(OH) 2 + H 2

Mg , Ca способны восстанавливать редкие металлы.)

2Mg + TiO 2 = 2MgO +Ti – магниетермия

5Ca + V 2 O 5 = 5CaO +2V- кальциетермия

Опыт №1. Взаимодействие кальция с водой.

Кусок кальция зачищают напильником, небольшой кусочек кладут в чашку с водой и накрывают цилиндром. Цилиндр целесообразно заполнить водой только на 2/3 объема, чтобы водород перемешался с воздухом и при сгорании был слышен хлопок.

В воду добавляют раствор фенолфталеина, который в растворе стал малиновый, значит среда щелочная.

Ca + H 2 O  Ca (OH) 2 + H 2

Вывод.Кальций активный металл, поэтому вытесняет водород из воды.

Мg + H 2 O = MgO + H 2 -видеофрагмент (Слайд 12)

Вывод. Магний вытесняет из воды водород только при нагревании. Менее активен, чем кальций, поскольку в группе стоит выше.

Учитель:

Взаимодействуют ли магний и кальций с кислотами? (Слайд 12)

Опыт № 2. Стружки магния насыпают в пробирку и приливают соляной кислоты, в результате реакции бурно выделяется водород.

Mg +2HCl = MgCl 2 +H 2

Вывод. Магний взаимодействует с кислотами, вытесняя водород, а кальций взаимодействует с водой, которая содержится в растворе кислоты.

1. Металлы в природе . (Слайд 13)

Использование цифровых ресурсов: «Применение соединений кальция (I). Иллюстрация.(131884)».

Учитель: Почему щелочноземельные металлы в природе встречаются только в виде соединений?

Планируемый ответ : Щелочноземельные металлы встречаются в природе в виде соединений, так как они очень активны.

1. Применение металлов. (Слайд 14)

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и легких сплавов. Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций – один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Использование цифровых ресурсов: «Изделия из дюралюминия (N 131762)»

VII этап. Воспроизведение знаний на новом уровне (переформулированные вопросы).

Использование цифровых ресурсов: « Интерактивное задание. (№131869) ».

1. Задания на установления соответствия.

(Подготовка обучающихся к ГИА по химии часть В).

УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ . (Слайд 15)

В1. С увеличением порядкового номера элемента в главной подгруппе II группы Периодической системы свойства элементов и образуемых ими веществ изменяются следующим образом:

СВОЙСТВА ИЗМЕНЕНИЯ

2) радиус атома Б) не изменяется

4) число электронов на внешнем уровне Г) увеличивается

Ответ: А Г В Б

В2. В ряду элементов Na – Mg - Al – Si наблюдается следующее изменение свойств: (Слайд 16)

СВОЙСТВА ИЗМЕНЕНИЕ

1) восстановительные свойства А) усиливаются

2) число энергетических уровней Б) увеличивается

3) электроотрицательность В) уменьшается

4) число валентных электронов Г) не изменяется

Ответ: В Г А Б

1. Интерактивное задание. (Слайд 17)

Использование цифровых ресурсов : « Интерактивное задание. Уравнения реакций магния и щелочноземельных металлов с кислородом (№131869) ».

Учитель предлагает одному учащемуся выполнить интерактивное задание

«Уравнения реакций магния и щелочноземельных металлов с кислородом»

На компьютере.

1. Крестики - нолики. (Слайд 18)

Металлы, вступающие в реакцию с водой:

Ответ: Са, Zn, Mg

1. Мозговой штурм. (Слайд 19)

Учитель: Используя знания по теме металлы, объясните:

1. Можно ли хранить кальций на воздухе?
2. Почему литий хранят под слоем керосина?
3. Какой химический элемент будет самым слабым восстановителем среди элементов первой и второй групп главных подгрупп?
4. А если сравнить кальций и калий. Какой из этих химических элементов будет лучшим восстановителем?

VII этап. Подведение итогов урока.

VIII этап. Домашнее задание: (Слайд 20)

Использование цифровых ресурсов: нет.

Для всех:

1.Учебник: повторить § 12.

2. Письменно:

Стр. 67 (учебник)

На «5» выполнить упр.№5 полностью

На «4» выполнить цепочку превращений из упр.№5

На «3» выполнить цепочку превращений упр.№4

По желанию:

3. Подготовить сообщение на тему: «История открытия щелочноземельных металлов» и презентацию на тему «Бериллий».

I X этап. Рефлексия. (Слайд 21)

Использование цифровых ресурсов: нет.

К понятию щелочноземельных металлов относится часть элементов II группы системы Менделеева: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Четыре последних металла имеют наиболее ярко выраженные признаки щелочноземельной классификации, поэтому в некоторых источниках бериллий и магний не включают в список, ограничиваясь четырьмя элементами.

Свое название металла получили благодаря тому, что при взаимодействии их оксидов с водой образуется щелочная среда. Физические свойства щелочноземельных металлов: все элементы имеют серый металлический цвет, при нормальных условиях имеют твердую структуру, с ростом порядкового номера увеличивается их плотность, имеют очень высокую температуру плавления. В отличие от щелочных металлов, элементы данной группы не режутся ножом (за исключением стронция). Химические свойства щелочноземельных металлов: имеют два валентных электрона, активность растет с повышением порядкового номера, в реакциях выступают в качестве восстановителя.

Характеристика щелочноземельных металлов свидетельствует об их высокой активности. В особенности это относится к элементам с большим порядковым номером. Например, бериллий в нормальных условиях не ступает во взаимодействие с кислородом и галогенами. Для запуска механизма реагирования его необходимо нагреть до температуры свыше 600 градусов по Цельсию. Магний в нормальных условиях имеет на поверхности оксидную пленку и также не реагирует с кислородом. Кальций окисляется, но достаточно медленно. А вот стронций, барий и радий окисляются практически мгновенно, поэтому их хранят в безкислородной среде под керосиновым слоем.

Все оксиды усиливают основные свойства с ростом порядкового номера металла. Гидроксид бериллия представляет собой амфотерное соединение, которое не реагирует с водой, но хорошо растворяется в кислотах. Гидроксид магния является слабой щелочью, нерастворимой в воде, но реагирующей с сильными кислотами. Гидроксид кальция - сильное, малорастворимое в воде основание, реагирующее с кислотами. Гидроксиды бария и стронция относятся к сильным основаниям, хорошо растворимым в воде. А гидроксид радия - это одна из сильнейших щелочей, которая хорошо реагирует с водой и практически всеми видами кислот.

Способы получения

Получают гидроксиды щелочноземельных металлов путем воздействия воды на чистый элемент. Реакция протекает при комнатных условиях (кроме бериллия, для которого требуется повышение температуры) с выделением водорода. При нагревании все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами. Полученные соединения используются в производстве большого ассортимента продукции от химических удобрений до сверхточных деталей микропроцессора. Соединения щелочноземельных металлов проявляют такую же высокую активность, как и чистые элементы, поэтому их используют во многих химических реакциях.

Чаще всего это происходит при реакциях обмена, когда необходимо вытеснить из вещества менее активный металл. В окислительно-восстановительных реакциях принимают участие в качестве сильного восстановителя. Двухвалентные катионы кальция и магния придает воде так называемую жесткость. Преодоление этого явления происходит путем осаждения ионов при помощи физического воздействия или добавления в воду специальных смягчающих веществ. Соли щелочноземельных металлов образуются путем растворения элементов в кислоте либо в результате реакций обмена. Полученные соединения имеют прочную ковалентную связь, поэтому обладают невысокой электропроводностью.

В природе щелочноземельные металлы не могут находиться в чистом виде, так как быстро вступают во взаимодействие с окружающей средой, образую химические соединения. Они входят в состав минералов и горных пород, содержащихся в толще земной коры. Наиболее распространен кальций, немного уступает ему магний, довольно часто встречаются барий и стронций. Бериллий относится к редким металлам, а радий - к очень редким. За все время, которое прошло с момента открытия радия, во всем мире было добыто всего полтора килограмма чистого металла. Как и большинство радиоактивных элементов, радий имеет изотопы, коих у него насчитывается четыре штуки.

Получают щелочноземельные металлы путем разложения сложных веществ и выделения из них чистого вещества. Бериллий добывают путем восстановления его из фторида при воздействии высокой температуры. Барий восстанавливает из его оксида. Кальций, магний и стронций получают путем электролиза их хлоридного расплава. Сложнее всего синтезировать чистый радий. Его добывают путем воздействия на урановую руду. По подсчетам ученых в среднем на одну тонну руды приходится 3 грамма чистого радия, хотя встречаются и богатые месторождения, в которых содержится целых 25 грамм на тонну. Для выделения металла используются методы осаждения, дробной кристаллизации и ионного обмена.

Применение щелочноземельных металлов

Спектр применения щелочноземельных металлов очень обширен и охватывает многие отрасли. Бериллий в большинстве случаев используется в качестве легирующей добавки в различные сплавы. Он повышает твердость и прочность материалов, хорошо защищает поверхность от воздействия коррозии. Также благодаря слабому поглощению радиоактивного излучения бериллий используется при изготовлении рентгеновских аппаратов и в ядерной энергетике.

Магний используют как один из восстановителей при получении титана. Его сплавы отличаются высокой прочностью и легкостью, поэтому используются при производстве самолетов, автомобилей, ракет. Оксид магния горит ярким ослепительным пламенем, что нашло отражение в военном деле, где он используется для изготовления зажигательных и трассирующих снарядов, сигнальных ракет и светошумовых гранат. Является одним из важнейших элементов для регуляции нормального процесса жизнедеятельности организма, поэтому входит в состав некоторых лекарств.

Кальций в чистом виде практически не применяют. Он нужен для восстановления других металлов из их соединений, а также в производстве препаратов для укрепления костной ткани. Стронций используют для восстановления других металлов и в качестве основного компонента для производства сверхпроводящих материалов. Барий добавляют во многие сплавы, которые предназначены для работы в агрессивной среде, так как он обладает отличными защитными свойствами. Радий используется в медицине для кратковременного облучения кожи при лечении злокачественных образований.

Строение и свойства атомов . Бериллий Be, магний Mg и щёлочноземельные металлы: кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra - элементы главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2.

С увеличением порядкового номера сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства элементов усиливаются, что связано с увеличением радиусов их атомов.

Радий - радиоактивный элемент, содержание его в природе невелико.

Бериллий, магний и щёлочноземельные металлы - простые вещества . Лёгкие серебристо-белые металлы, стронций имеет золотистый оттенок. Он значительно твёрже бария, барий же по мягкости напоминает свинец.

На воздухе при обычной температуре поверхность бериллия и магния покрывается защитной оксидной плёнкой. Щёлочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более активно, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных сосудах, как и щелочные металлы.

При нагревании на воздухе все рассматриваемые металлы (обозначим их М) энергично сгорают с образованием оксидов:

Реакция сжигания магния сопровождается ослепительной вспышкой, раньше её применяли при фотографировании объектов в тёмных помещениях. В настоящее время используют электрическую вспышку.

Бериллий, магний и все щёлочноземельные металлы взаимодействуют при нагревании с неметаллами - хлором, серой, азотом и т. д., образуя соответственно хлориды, сульфиды и нитриды:

При высоких температурах металлы главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева окисляются водородом до гидридов:

Гидриды - это твёрдые солеподобные соединения металлов с водородом, похожие на галогениды - соединения металлов с галогенами. Теперь, очевидно, вам стало понятно, почему водород находится и в главной подгруппе VII группы (VIIA группы).

Из всех металлов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева только бериллий практически не взаимодействует с водой (препятствует защитная плёнка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы бурно взаимодействуют с водой при обычных условиях (рис. 54):

Рис. 54.
Взаимодействие с водой металлов главной подгруппы II группы (IIА группы) Периодической системы Д. И. Менделеева

Подобно алюминию, магний и кальций способны восстанавливать редкие металлы - ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан и др. - из их оксидов, например:

Такие способы получения металлов по аналогии с алюминотермией называют магниетермией и кальциетермией.

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и лёгких сплавов. Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций - один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Соединения бериллия, магния и щёлочноземельных металлов . В природе щёлочноземельные металлы, как и щелочные металлы, находятся только в форме соединений вследствие своей высокой химической активности.

Оксиды МО - твёрдые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур. Проявляют основные свойства, кроме оксида бериллия, имеющего амфотерный характер.

Оксид магния малоактивен в реакции с водой, все остальные оксиды очень бурно взаимодействуют с ней:

МО + Н 2 O = М(ОН) 2 .

Оксиды получают обжигом карбонатов:

МСO 3 = МО + СO 2 .

В технике оксид кальция СаО называют негашёной известью, a MgO - жжёной магнезией. Оба этих оксида используют в производстве строительных материалов.

Лабораторный опыт № 15
Получение гидроксида кальция и исследование его свойств

Гидроксиды щёлочноземельных металлов относятся к щелочам. Их растворимость в воде увеличивается в ряду

Са(ОН) 2 → Sr(OH) 2 → Ва(ОН) 2 .

Эти гидроксиды получают взаимодействием соответствующего оксида с водой.

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашением извести (рис. 55), а образующийся Са(ОН)2 - гашёной известью:

СаО + Н 2 O = Са(ОН) 2 .

Рис. 55.
Гашение извести

Прозрачный раствор гидроксида кальция называют известковой водой, а белую взвесь Са(ОН) 2 в воде - известковым молоком. Гашёную известь широко используют в строительстве. Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока.

Соли бериллия, магния и щёлочноземельных металлов получают взаимодействием их с кислотами. Галогениды (фториды, хлориды, бромиды и иодиды) этих металлов - белые кристаллические вещества, большинство из них растворимо в воде. Из сульфатов хорошо растворимы в воде только сульфаты бериллия и магния. Растворимость сульфатов элементов главной подгруппы II группы Периодической системы Д. И. Менделеева уменьшается от BeSO 4 к BaSO 4 . Карбонаты этих металлов малорастворимы или нерастворимы в воде.

Сульфиды щёлочноземельных металлов, содержащие в малых количествах примеси тяжёлых металлов, после предварительного освещения начинают светиться различными цветами - красным, оранжевым, голубым, зелёным. Они входят в состав специальных светящихся красок, которые называют фосфорами. Их используют для изготовления светящихся дорожных знаков, циферблатов часов и других изделий.

Рассмотрим наиболее важные соединения элементов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева.

СаСО 3 - карбонат кальция - одно из самых распространённых на Земле соединений. Вам хорошо известны такие содержащие его минералы, как мел, мрамор, известняк (рис. 56).

Рис. 56.
Природные соединения кальция: а - мел; б - мрамор; в - известняк; г - кальцит

Мрамор - это минерал скульпторов, архитекторов и облицовщиков. Из него создавали свои прекрасные творения многие скульпторы (рис. 57).

Рис. 57.
Скульптура М. М. Антокольского «Царь Иоанн Васильевич Грозный» изготовлена из мрамора

Стены всемирно известного индийского мавзолея Тадж-Махал выложены из мрамора (рис. 58), им же облицованы многие станции московского метро (рис. 59).

Рис. 58.
Тадж-Махал - мавзолей-мечеть, находящийся в Агре (Индия), выполнен из мрамора

Рис. 59.
Станция московского метрополитена «Трубная» отделана мрамором

Однако самый важный из этих минералов - известняк, без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем (вспомните знаменитые одесские катакомбы - бывшие каменоломни, в которых добывали камень для строительства города), во-вторых, это сырьё для получения других материалов: цемента, гашёной и негашёной извести, стекла и др.

Известковой щебёнкой укрепляют дороги, а порошком уменьшают кислотность почв.

Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Один из примеров его использования - это школьные мелки, зубные пасты. Мел применяют в производстве бумаги, резины, побелки.

MgCO 2 - карбонат магния, необходим в производстве стекла, цемента, кирпича, а также в металлургии для перевода пустой породы, т. е. не содержащей соединения металла, в шлак.

CaSO 4 - сульфат кальция, встречается в природе в виде минерала гипса CaSO 4 2Н 2 O, представляющего собой кристаллогидрат. Используют в строительстве, в медицине для наложения фиксирующих гипсовых повязок, получения слепков (рис. 60). Для этого применяют полуводный гипс 2CaSO 4 Н 2 O - алебастр, который при взаимодействии с водой образует двуводный гипс:

2CaSO 4 Н 2 O + ЗН 2 O = 2(CaSO 4 2Н 2 O).

Эта реакция идёт с выделением теплоты.

Рис. 60.
Гипс применяется:
в медицине для изготовления гипсовых повязок (1), искусственных облицовочных и отделочных камней (2), в строительстве для изготовления скульптур и скульптурных элементов (3), гипсокартона (4)

MgSO 4 - сульфат магния, известный под названием горькая, или английская, соль, используют в медицине в качестве слабительного средства. Содержится в морской воде и придаёт ей горький вкус.

BaSO 4 - сульфат бария, благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяют в рентгенодиагностике («баритовая каша») для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта (рис. 61).

Рис. 61. «Баритовую кашу» используют в медицине для рентгенодиагностики

Са 3 (РO 4) 2 - фосфат кальция, входит в состав фосфоритов (горная порода) и апатитов (минерал), а также в состав костей и зубов. В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция в виде соединения Са 3 (РO 4) 2 .

Кальций имеет важное значение для живых организмов, это материал для постройки костного скелета. Он играет существенную роль в процессах жизнедеятельности: ионы кальция необходимы для работы сердца, участвуют в процессах свёртывания крови.

На долю кальция приходится более 1,5% массы тела человека, 98% кальция содержится в костях. Однако кальций необходим не только при формировании скелета, но и для работы нервной системы.

Человек должен получать в день 1,5 г кальция. Наибольшие количества кальция содержатся в сыре, твороге, петрушке, салате.

Магний также является необходимым биоэлементом, играя роль стимулятора обмена веществ, содержится в печени, костях, крови, нервной ткани и мозге. Магния в человеческом организме намного меньше, чем кальция, - всего около 40 г. Магний входит в состав хлорофилла, а следовательно, участвует в процессах фотосинтеза. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния - хлорофилла, ведь в нём содержится 2% этого элемента.

Соли щёлочноземельных металлов окрашивают пламя в яркие цвета, поэтому эти соединения добавляют в составы для фейерверков (рис. 62).

Рис. 62.
Соли щёлочноземельных металлов добавляют в составы для фейерверков

Открытие магния и кальция . Магний был впервые получен Г. Дэви в 1808 г. из белой магнезии - минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу.

Полученный Г. Дэви металл был загрязнён примесями, а чистый магний получил француз А. Бюсси в 1829 г.

Кальций был впервые получен также Г. Дэви в 1808 г. Название элемента происходит от латинского слова кальс, что означает «известь, мягкий камень».

Новые слова и понятия

1. Строение атомов бериллия и магния, щёлочноземельных металлов.
2. Химические свойства бериллия, магния и щёлочноземельных металлов: образование оксидов, хлоридов, сульфидов, нитридов, гидридов и гидроксидов.
3. Магниетермия и кальциетермия.
4. Оксиды кальция (негашёная известь) и магния (жжёная магнезия). 5. Гидроксиды кальция (гашёная известь, известковая вода, известковое молоко) и других щёлочноземельных металлов.
5. Соли: карбонаты кальция (мел, мрамор, известняк) и магния; сульфаты (гипс, горькая соль, «баритовая каша»); фосфаты.

К щелочноземельным металлам относятся металлы IIA группы Периодической системы Д.И. Менделеева – кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). Кроме них в главную подгруппу II группы входят бериллий (Be) и магний (Mg). На внешнем энергетическом уровне щелочноземельных металлов находится два валентных электрона. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочноземельных металлов – ns 2 . В своих соединениях они проявляют единственную степень окисления равную +2. В ОВР являются восстановителями, т.е. отдают электрон.

С увеличением заряда ядра атомов элементов, входящих в группу щелочноземельных металлов, энергия ионизации атомов уменьшается, а радиусы атомов и ионов увеличиваются, металлические признаки химических элементов усиливаются.

Физические свойства щелочноземельных металлов

В свободном состоянии Be – металл серо-стального цвета, обладающий плотной гексагональной кристаллической решеткой, достаточно твердый и хрупкий. На воздухе Be покрывается оксидной пленкой, что придает ему матовый оттенок и снижает его химическую активность.

Магний в виде простого вещества представляет собой белый металл, который, также, как и Be, при нахождении на воздухе приобретает матовый оттенок за счет образующейся оксидной пленки. Mg мягче и пластичнее бериллия. Кристаллическая решетка Mg – гексагональная.

Ca, Ba и Sr в свободном виде – серебристо-белые металлы. При нахождении на воздухе мгновенно покрываются желтоватой пленкой, которая представляет собой продукты их взаимодействия с составными частями воздуха. Кальций – достаточно твердый металл, Ba и Sr – мягче.

Ca и Sr имею кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку, барий – кубическую объемоцентрированную кристаллическую решетку.

Все щелочноземельные металлы характеризуются наличием металлического типа химической связи, что обуславливает их высокую тепло- и электропроводность. Температуры кипения и плавления щелочноземельных металлов выше, чем щелочных металлов.

Получение щелочноземельных металлов

Получение Be осуществляют по реакции восстановления его фторида. Реакция протекает при нагревании:

BeF 2 + Mg = Be + MgF 2

Магний, кальций и стронций получают электролизом расплавов солей, чаще всего – хлоридов:

CaCl 2 = Ca + Cl 2

Причем, при получении Mg электролизом расплава дихлорида для понижения температуры плавления в реакционную смесь добавляют NaCl.

Для получения Mg в промышленности используют металло- и углетермические методы:

2(CaO×MgO) (доломит) + Si = Ca 2 SiO 4 + Mg

Основной способ получения Ba – восстановление оксида:

3BaO + 2Al = 3Ba + Al 2 O 3

Химические свойства щелочноземельных металлов

Поскольку в н.у. поверхность Be и Mg покрыта оксидной пленкой – эти металлы инертны по отношению к воде. Ca, Sr и Ba растворяются в воде с образованием гидроксидов, проявляющих сильные основные свойства:

Ba + H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2

Щелочноземельные металлы способны реагировать с кислородом, причем все они, за исключением бария, в результате этого взаимодействия образуют оксиды, барий – пероксид:

2Ca + O 2 = 2CaO

Ba + O 2 = BaO 2

Оксиды щелочноземельных металлов, за исключением бериллия, проявляют основные свойства, Be – амфотерные свойства.

При нагревании щелочноземельные металлы способны к взаимодействию с неметаллами (галогенами, серой, азотом и др.):

Mg + Br 2 =2MgBr

3Sr + N 2 = Sr 3 N 2

2Mg + 2C = Mg 2 C 2

2Ba + 2P = Ba 3 P 2

Ba + H 2 = BaH 2

Щелочноземельные металлы реагируют с кислотами – растворяются в них:

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2

Бериллий реагирует с водными растворами щелочей – растворяется в них:

Be + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2

Качественные реакции

Качественной реакцией на щелочноземельные металлы является окрашивание пламени их катионами: Ca 2+ окрашивает пламя в темно-оранжевый цвет, Sr 2+ — в темно-красный, Ba 2+ — в светло-зеленый.

Качественной реакцией на катион бария Ba 2+ являются анионы SO 4 2- , в результате чего образуется белый осадок сульфата бария (BaSO 4), нерастворимый в неорганических кислотах.

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Общая характеристика группы. Бериллий и магний. История, распространенность, получение, особенности, физические свойства, применение щелочноземельных металлов. Химические свойства щелочноземельных металлов и их соединений.

реферат , добавлен 30.05.2003


Металлы. Методы получения металлов. Химические свойства металлов. Характеристика металлов главной подгруппы I группы. Характеристика элементов главной подгруппы II группы. Характеристика элементов главной подгруппы III группы. Алюминий. Переходные металлы

реферат , добавлен 18.05.2006


Соединения магния, кальция и бария как лекарственные средства. Изменения в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциал ионизации. Качественные реакции на ионы магния, кальция, стронция. Биологическая роль магния и кальция, значение для организма.

реферат , добавлен 14.04.2015


История открытия элементов, их распространённость в природе. Изменения в группе величины радиусов атомов и ионов. Сравнение свойств простых веществ IIA группы. Антагонизм магния и кальция, их биологическая роль в организме. Токсичность бериллия и бария.

реферат , добавлен 30.11.2011


Физиологическая роль бериллия в организме человека, его синергисты и антагонисты. Роль магния в организме человека для обеспечения протекания различных жизненных процессов. Нейтрализация избыточной кислотности организма. Значение стронция для человека.

реферат , добавлен 09.05.2014


Реакция лития, натрия, калия с водой. Изучение физических и химических свойств бинарных кислородных соединений. Важнейшие соединения щелочноземельных металлов. Окислительно-восстановительные свойства пероксидов. Применение металлорганических соединений.

презентация , добавлен 07.08.2015


Магний как элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода с атомным номером 12, его основные физические и химические свойства, строение атома. Распространенность магния, соединения и сферы их практического применения. Регенерация клеток.