Сілтілік және сілтілік жер металдарын алу. Сілтілік жер металдары (9 сынып)

Сілтілік жер металдарыекінші топқа жататын элементтерді білдіреді мерзімді кесте. Оларға кальций, магний, барий, бериллий, стронций және радий сияқты заттар жатады. Бұл топтың атауы олардың суда сілтілі реакция беретінін көрсетеді.

Табиғатта сілтілі және сілтілі жер металдары, дәлірек айтқанда олардың тұздары кең таралған. Олар минералдармен ұсынылған. Ерекшелік - бұл өте сирек элемент болып саналатын радий.

Жоғарыда аталған металдардың барлығының ортақ қасиеттері бар, бұл оларды бір топқа біріктіруге мүмкіндік берді.

Сілтілік жер металдары және олардың физикалық қасиеттері

Бұл элементтердің барлығы дерлік қатты заттарсұр түсті (кем дегенде қалыпты жағдайда және Айтпақшы, физикалық қасиеттері аздап ерекшеленеді - бұл заттар өте тұрақты болса да, оңай әсер етеді.

Бір қызығы, кестедегі сериялық нөмірмен тығыздық сияқты металдың көрсеткіші де артады. Мысалы, бұл топта кальций ең төменгі көрсеткішке ие, ал радий тығыздығы бойынша темірге ұқсас.

Сілтілік жер металдары: химиялық қасиеттері

Алдымен, химиялық белсенділік периодтық кестенің реттік нөміріне сәйкес арта түсетінін атап өткен жөн. Мысалы, бериллий айтарлықтай тұрақты элемент. Ол оттегімен және галогендермен тек күшті қыздырумен әрекеттеседі. Бұл магнийге де қатысты. Бірақ кальций қазірдің өзінде баяу тотығуға қабілетті бөлме температурасы. Топтың қалған үш өкілі (радиий, барий және стронций) бөлме температурасында атмосфералық оттегімен тез әрекеттеседі. Сондықтан бұл элементтерді керосин қабатымен жабу арқылы сақтайды.

Осы металдардың оксидтері мен гидроксидтерінің белсенділігі бірдей заңдылық бойынша артады. Мысалы, бериллий гидроксиді суда ерімейді және амфотерлі зат болып саналады, бірақ жеткілікті күшті сілті болып саналады.

Сілтілік жер металдары және олардың қысқаша сипаттамасы

Бериллий – төзімді, ашық сұр металл, улылығы жоғары. Бұл элементті алғаш рет 1798 жылы химик Вокелин ашқан. Табиғатта бериллийдің бірнеше минералдары бар, олардың ішінде ең танымалдары: берилл, фенацит, даналит және хризоберил. Айтпақшы, кейбір бериллий изотоптары жоғары радиоактивті.

Бір қызығы, бериллдің кейбір түрлері бағалы асыл тастар болып табылады. Оларға изумруд, аквамарин және гелиодор жатады.

Бериллий кейбір қорытпаларды жасау үшін қолданылады.

Кальций - ең танымал сілтілі жер металдарының бірі. Таза түрінде ол күміс реңктері бар жұмсақ, ақ зат. Таза кальций алғаш рет 1808 жылы бөлініп алынды. Табиғатта бұл элемент мәрмәр, әктас және гипс сияқты минералдар түрінде кездеседі. Кальций кеңінен қолданылады заманауи технологиялар. Ол химиялық отын көзі ретінде, сонымен қатар отқа төзімді материал ретінде пайдаланылады. Жасыратыны жоқ, кальций қосылыстары құрылыс материалдары мен дәрі-дәрмектер өндірісінде қолданылады.

Бұл элемент әрбір тірі организмде де кездеседі. Негізінен ол қозғалтқыш жүйесінің жұмысына жауап береді.

Магний – жеңіл және жеткілікті иілгіш металл, өзіне тән сұр түсті. Ол 1808 жылы таза түрінде оқшауланған, бірақ оның тұздары әлдеқайда ертерек белгілі болды. Магний магнезит, доломит, карналлит және кизерит сияқты минералдарда кездеседі. Айтпақшы, магний тұзы осы заттың қосылыстарының үлкен санын қамтамасыз етеді теңіз суы.

IIA тобында тек металдар бар – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) және Ra (радий). Химиялық қасиеттеріБұл топтың бірінші өкілі – бериллий – осы топтың басқа элементтерінің химиялық қасиеттерінен қатты ерекшеленеді. Оның химиялық қасиеттері басқа IIA тобының металдарына қарағанда ("диагональды ұқсастық" деп аталатын) алюминийге көбірек ұқсас. Магний өзінің химиялық қасиеттері бойынша Ca, Sr, Ba және Ra-дан айтарлықтай ерекшеленеді, бірақ олармен бериллийге қарағанда әлдеқайда ұқсас химиялық қасиеттерге ие. Кальций, стронций, барий және радийдің химиялық қасиеттерінің айтарлықтай ұқсастығына байланысты олар бір тұқымдасқа біріктірілген. сілтілі жер металдар.

IIA тобының барлық элементтері жатады с-элементтер, яғни. олардың барлық валенттік электрондарын қамтиды с- кіші деңгей Осылайша, барлық сыртқы электрондық қабаттың электрондық конфигурациясы химиялық элементтербұл топтың нысаны бар ns 2 , Қайда n– элемент орналасқан периодтың нөмірі.

IIA тобының металдарының электрондық құрылымының ерекшеліктеріне байланысты бұл элементтер нөлден басқа +2-ге тең бір ғана тотығу дәрежесіне ие болуы мүмкін. Кез келген қатысуы бар IIA тобының элементтерімен түзілген жай заттар химиялық реакциялартек тотықтыруға қабілетті, яғни. электрондарды беру:

Мен 0 – 2e — → Мен +2

Кальций, стронций, барий және радий өте жоғары химиялық реакцияға ие. Олар түзетін қарапайым заттар өте күшті тотықсыздандырғыштар болып табылады. Магний сонымен қатар күшті қалпына келтіретін агент болып табылады. Металдардың тотықсыздану белсенділігіне бағынады жалпы үлгілер мерзімді заңД.И. Менделеев және кіші топ бойынша жоғарылайды.

Қарапайым заттармен әрекеттесу

оттегімен

Жылытусыз бериллий және магний атмосфералық оттегімен де, таза оттегімен де әрекеттеспейді, өйткені олар сәйкесінше BeO және MgO оксидтерінен тұратын жұқа қорғаныш қабықшалармен жабылған. Оларды сақтау ауа мен ылғалдан қорғаудың арнайы әдістерін қажет етпейді, сілтілі жер металдарынан айырмашылығы, олар сұйық инертті қабат астында сақталады, көбінесе керосин.

Be, Mg, Ca, Sr оттегіде жанғанда, MeO құрамды оксидтер түзеді, ал Ba - барий оксиді (BaO) мен барий асқын тотығы (BaO 2) қоспасы:

2Mg + O2 = 2MgO

2Са + О2 = 2СаО

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Айта кету керек, сілтілі жер металдары мен магний ауада жанған кезде бұл металдардың ауа азотымен жанама реакциясы да жүреді, соның нәтижесінде металдардың оттегімен қосылыстарынан басқа, жалпы формуласы Me 3 N нитридтері бар. 2 де қалыптасады.

галогендермен

Бериллий галогендермен тек жоғары температурада әрекеттеседі, ал IIA тобының қалған металдары - қазірдің өзінде бөлме температурасында:

Mg + I 2 = MgI 2 – Магний йодиді

Ca + Br 2 = CaBr 2 – кальций бромиді

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – барий хлориді

IV–VI топтағы бейметалдармен

IIA тобындағы барлық металдар IV-VI топтағы барлық бейметалдармен қызған кезде әрекеттеседі, бірақ топтағы металдың орнына, сондай-ақ бейметалдардың белсенділігіне байланысты әртүрлі қыздыру дәрежесі қажет. Бериллий барлық IIA тобындағы металдар арасында ең химиялық инертті болғандықтан, оның бейметалдармен реакцияларын жүргізген кезде айтарлықтай қолдану қажет. Ожоғары температура.

Айта кету керек, металдардың көміртегімен әрекеттесуі әртүрлі табиғаттағы карбидтерді түзе алады. Метанидтерге жататын және шартты түрде метанның туындылары болып саналатын карбидтер бар, оларда барлық сутегі атомдары металмен ауыстырылады. Олардың құрамында метан сияқты көміртегі -4 тотығу күйінде болады, ал олар гидролизденгенде немесе тотықтырмайтын қышқылдармен әрекеттескенде өнімдердің бірі метан болып табылады. Сондай-ақ карбидтердің тағы бір түрі бар - ацетиленидтер, олардың құрамында С 2 2- ионы бар, ол шын мәнінде ацетилен молекуласының фрагменті болып табылады. Гидролиздеу немесе тотықтырмайтын қышқылдармен әрекеттесу кезінде ацетиленидтер сияқты карбидтер реакция өнімдерінің бірі ретінде ацетиленді құрайды. Белгілі бір металл көміртегімен әрекеттескенде алынатын карбидтің түрі – метанид немесе ацетиленид металл катионының мөлшеріне байланысты. Кіші радиусы бар металл иондары әдетте метанидтерді, ал үлкен иондар ацетиленидтерді құрайды. Екінші топтағы металдар жағдайында бериллийдің көміртегімен әрекеттесуінен метанид алынады:

II А тобындағы қалған металдар көміртегімен ацетиленидтер түзеді:

Кремниймен, IIA тобындағы металдар силицидтер түзеді – Me 2 Si типті қосылыстар, азотпен – нитридтермен (Me 3 N 2), фосформен – фосфидтермен (Me 3 P 2):

сутегімен

Барлық сілтілі жер металдары қыздырғанда сутегімен әрекеттеседі. Магнийдің сутегімен әрекеттесуі үшін, сілтілі жер металдардағыдай, жоғары температурадан басқа, тек қыздыру жеткіліксіз; Жоғарғы қан қысымысутегі. Бериллий ешбір жағдайда сутекпен әрекеттеспейді.

Күрделі заттармен әрекеттесу

сумен

Барлық сілтілі жер металдары сумен белсенді әрекеттесіп, сілтілер (ерігіш металл гидроксидтері) және сутегі түзеді. Магний сумен тек қайнатқанда әрекеттеседі, себебі қыздырғанда MgO қорғаныш оксидті қабықшасы суда ериді. Бериллий жағдайында қорғаныш оксидті пленка өте төзімді: су онымен қайнаған кезде де, тіпті қызыл-ыстық температурада да әрекеттеспейді:

тотықтырмайтын қышқылдармен

II топтың негізгі топшасының барлық металдары тотықтырмайтын қышқылдармен әрекеттеседі, өйткені олар сутегінің сол жағындағы белсенділік қатарында. Бұл жағдайда сәйкес қышқыл мен сутегінің тұзы түзіледі. Реакциялардың мысалдары:

Be + H 2 SO 4 (сұйылтылған) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

тотықтырғыш қышқылдармен

− сұйылтылған азот қышқылы

Сұйылтылған азот қышқылы IIA тобының барлық металдары әрекеттеседі. Бұл жағдайда тотықсыздану өнімдері сутегінің орнына (тотықтырмайтын қышқылдардағы сияқты) азот оксидтері, негізінен азот оксиді (I) (N 2 O), ал жоғары сұйылтылған азот қышқылы жағдайында аммоний болады. нитрат (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( разб .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (өте бұлыңғыр)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− концентрлі азот қышқылы

Кәдімгі (немесе төмен) температурадағы концентрлі азот қышқылы бериллийді пассивтендіреді, яғни. оған реакция жасамайды. Қайнаған кезде реакция мүмкін және негізінен теңдеу бойынша жүреді:

Магний және сілтілі жер металдары концентрлі азот қышқылымен әрекеттесіп, әртүрлі азотты қалпына келтіру өнімдерінің кең спектрін түзеді.

− концентрлі күкірт қышқылы

Бериллий концентрлі күкірт қышқылымен пассивтенеді, яғни. қалыпты жағдайда онымен әрекеттеспейді, бірақ реакция қайнаған кезде жүреді және берилий сульфаты, күкірт диоксиді және судың түзілуіне әкеледі:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Барий ерімейтін барий сульфатының түзілуіне байланысты концентрлі күкірт қышқылымен де пассивтенеді, бірақ қыздырған кезде барий сульфаты барий сутегіне айналуына байланысты концентрлі күкірт қышқылында ериді;

IIA негізгі тобының қалған металдары концентрлі күкірт қышқылымен кез келген жағдайда, соның ішінде суықта әрекеттеседі. Күкірттің тотықсыздануы металдың белсенділігіне, реакция температурасына және қышқыл концентрациясына байланысты SO 2, H 2 S және S-ке дейін болуы мүмкін:

Mg + H2SO4 ( конц. .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Мг + 4Н 2 SO 4 ( конц. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4 ( конц. .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O

сілтілермен

Магний және сілтілі жер металдары сілтілермен әрекеттеспейді, ал берилий балқыту кезінде сілті ерітінділерімен де, сусыз сілтілермен де оңай әрекеттеседі. Сонымен қатар, реакция сулы ерітіндіде жүргізілгенде, реакцияға су да қатысады, ал өнімдер сілтілі немесе сілтілі жер металдары мен сутегі газының тетрагидроксобериллаттары болып табылады:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - калий тетрагидроксобериллаты

Балқу кезінде қатты сілтімен реакция жүргізгенде сілтілі немесе сілтілі жер металдары мен сутегінің бериллаттары түзіледі.

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - калий бериллаты

оксидтермен

Сілтілік жер металдары, сондай-ақ магний, қыздырған кезде олардың оксидтерінен белсенділігі аз металдар мен кейбір бейметалдарды азайта алады, мысалы:

Металдарды оксидтерінен магниймен тотықсыздандыру әдісі магний деп аталады.

Сілтілік жер металдары ұғымына периодтық жүйенің ІІ топ элементтерінің бір бөлігі кіреді: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Соңғы төрт металда сілтілі жер классификациясының ең айқын белгілері бар, сондықтан кейбір көздерде бериллий мен магний тізімге қосылмаған, төрт элементпен шектеледі.

Металл өз атын олардың оксидтері сумен әрекеттескенде сілтілі ортаның пайда болуына байланысты алды. Сілтілік жер металдарының физикалық қасиеттері: барлық элементтердің сұр түсті металл түсі бар, қалыпты жағдайда олар қатты құрылымға ие, атом саны артқан сайын олардың тығыздығы артады, балқу температурасы өте жоғары. Ұнайды сілтілік металдар, бұл топтың элементтерін пышақпен кесуге болмайды (стронцийден басқа). Сілтілік жер металдарының химиялық қасиеттері: олардың екі валенттік электроны бар, активтілігі атом саны артқан сайын артады, реакцияларда тотықсыздандырғыш қызметін атқарады.

Сілтілік жер металдарының сипаттамалары олардың жоғары белсенділігін көрсетеді. Бұл әсіресе сериялық нөмірі үлкен элементтерге қатысты. Мысалы, бериллий қалыпты жағдайда оттегімен және галогендермен әрекеттеспейді. Реакция механизмін іске қосу үшін оны Цельсий бойынша 600 градустан жоғары температураға дейін қыздыру керек. Қалыпты жағдайда магний бетінде оксидті қабықша бар, сонымен қатар оттегімен әрекеттеспейді. Кальций тотығады, бірақ баяу. Бірақ стронций, барий және радий бірден тотығады, сондықтан олар оттегісіз ортада керосин қабатының астында сақталады.

Барлық оксидтер металдың атомдық санының өсуімен олардың негізгі қасиеттерін арттырады. Бериллий гидроксиді сумен әрекеттеспейді, бірақ қышқылдарда жақсы еритін амфотерлі қосылыс. Магний гидроксиді – әлсіз сілті, суда ерімейді, бірақ онымен әрекеттеседі күшті қышқылдар. Кальций гидроксиді – қышқылдармен әрекеттесетін күшті, суда аз еритін негіз. Барий және стронций гидроксидтері суда жақсы еритін күшті негіздер. Ал радий гидроксиді сумен және қышқылдардың барлық дерлік түрлерімен жақсы әрекеттесетін ең күшті сілтілердің бірі.

Алу әдістері

Сілтілік жер металдарының гидроксидтері таза элементті сумен әсер ету арқылы дайындалады. Реакция бөлме жағдайында (температураның жоғарылауын қажет ететін бериллийден басқа) сутегінің бөлінуімен жүреді. Қыздырған кезде барлық сілтілі жер металдары галогендермен әрекеттеседі. Алынған қосылыстар химиялық тыңайтқыштардан ультра дәлдіктегі микропроцессорлық бөлшектерге дейін кең ауқымды өнімдерді өндіруде қолданылады. Сілтілік жер металдарының қосылыстары таза элементтер сияқты жоғары белсенділікті көрсетеді, сондықтан олар көптеген химиялық реакцияларда қолданылады.

Көбінесе бұл алмасу реакциялары кезінде, аз ығыстыру қажет болғанда орын алады белсенді металл. Олар күшті тотықсыздандырғыш ретінде тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысады. Кальций мен магнийдің екі валентті катиондары судың кермектігін береді. Бұл құбылысты физикалық әрекетті пайдаланып иондарды тұндыру немесе суға арнайы жұмсартқыштарды қосу арқылы жеңуге болады. Сілтілік жер металдарының тұздары элементтердің қышқылда еруі немесе алмасу реакцияларының нәтижесінде түзіледі. Алынған қосылыстар күшті болады коваленттік байланыс, сондықтан олардың электр өткізгіштігі төмен.

Табиғатта сілтілі жер металдарын таза күйінде кездестіруге болмайды, өйткені олар тез әрекеттеседі қоршаған орта, пішіні химиялық қосылыстар. Олар жер қыртысының қалыңдығына жататын минералдар мен тау жыныстарының бөлігі болып табылады. Ең көп таралғаны - кальций, одан кейін аздап магний, ал барий мен стронций жиі кездеседі. Бериллий – сирек металл, ал радий – өте сирек металл. Радий ашылғаннан бері өткен уақыт ішінде дүние жүзінде бір жарым килограмм ғана таза металл өндірілген. Көптеген радиоактивті элементтер сияқты радийдің изотоптары бар, олардың төртеуі бар.

Сілтілік жер металдарын күрделі заттарды ыдыратып, оларды бөліп алу арқылы алады таза зат. Бериллий жоғары температурада фторидтен қалпына келтіру арқылы өндіріледі. Барий оның оксидінен тотықсызданады. Кальций, магний және стронций олардың хлоридті балқымасын электролиздеу арқылы алынады. Синтездеудегі ең қиын нәрсе - таза радий. Ол әсер ету арқылы алынады уран кені. Ғалымдардың айтуынша, бір тонна кенде орта есеппен 3 грамм таза радий бар, дегенмен тоннасына 25 граммға дейін бар бай кен орындары да бар. Металды оқшаулау үшін тұндыру, фракциялық кристалдану және ион алмасу әдістері қолданылады.

Сілтілік жер металдарының қолданылуы

Сілтілік жер металдарын қолдану аясы өте кең және көптеген өнеркәсіп салаларын қамтиды. Бериллий көп жағдайда әртүрлі қорытпаларда легірлеуші ​​қоспа ретінде қолданылады. Ол материалдардың қаттылығы мен беріктігін арттырады, бетті коррозиядан жақсы қорғайды. Сондай-ақ, радиоактивті сәулелерді сіңіру қабілеті нашар болғандықтан, бериллий рентген аппараттарын жасауда және ядролық энергетикада қолданылады.

Магний титан өндірісінде қалпына келтіретін заттардың бірі ретінде қолданылады. Оның қорытпалары жоғары беріктігі мен жеңілдігімен ерекшеленеді, сондықтан олар ұшақтарды, автомобильдерді және зымырандарды өндіруде қолданылады. Магний оксиді жарқыраған, соқыр жалынмен жанады, ол әскери қолданбаларда көрінеді, онда ол тұтандырғыш және бақылаушы раундтарды, алауларды және жарқылды гранаталарды жасау үшін қолданылады. Бұл дененің қалыпты жұмысын реттеудің маңызды элементтерінің бірі, сондықтан ол кейбір дәрі-дәрмектердің құрамына кіреді.

Кальций оның таза түрінде іс жүзінде қолданылмайды. Ол басқа металдарды олардың қосылыстарынан алу үшін, сондай-ақ нығайтуға арналған препараттарды өндіру үшін қажет. сүйек тіні. Стронций басқа металдарды тотықсыздандыру үшін және асқын өткізгіш материалдар өндірісінде негізгі компонент ретінде қолданылады. Барий агрессивті ортада жұмыс істеуге арналған көптеген қорытпаларға қосылады, өйткені ол тамаша қорғаныс қасиеттеріне ие. Радий медицинада қатерлі ісіктерді емдеуде терінің қысқа мерзімді сәулеленуі үшін қолданылады.

Сабақта «Металдар және олардың қасиеттері. Сілтілік металдар. Сілтілік жер металдары. Алюминий». Сіз үйренесіз жалпы қасиеттеріжәне сілтілі және сілтілі жер элементтерінің заңдылықтары, сілтілі және сілтілі жер металдарының және олардың қосылыстарының химиялық қасиеттерін бөлек зерттейді. Көмегімен химиялық теңдеулерСу кермектігі туралы түсінік қарастырылады. Алюминиймен, оның қасиеттерімен және қорытпаларымен танысады. Сіз оттегіні қалпына келтіретін қоспалар, озонидтер, барий асқын тотығы және оттегі өндірісі туралы білесіз.

Тақырыбы: Негізгі металдар және бейметалдар

Сабақтың тақырыбы: Металдар және олардың қасиеттері. Сілтілік металдар. Сілтілік жер металдары. Алюминий

Периодтық жүйенің I тобының негізгі топшасы Д.И. Менделеев элементтері литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs және франций Fr. Бұл топшаның элементтері жатады. Олардың жалпы атауы - сілтілі металдар.

Сілтілік жер металдары кездеседі негізгі топшаПериодтық жүйенің ІІ тобы Д.И. Менделеев. Бұл магний Mg, кальций Ca, стронций Sr, барий Ba және радий Ra.

Сілтілік және сілтілі жер металдары, әдеттегі металдар ретінде, айқын қалпына келтіру қасиеттерін көрсетеді. Негізгі топшалардың элементтері үшін металдық қасиеттер радиустың өсуіне қарай артады. Сілтілік металдар әсіресе күшті қалпына келтіретін қасиеттерге ие. Күштілігі сонша, олардың сұйылтылған сулы ерітінділермен реакциясын жүргізу мүмкін емес, өйткені олардың сумен әрекеттесу реакциясы алдымен болады. Жағдай сілтілі жер металдарына да ұқсас. Олар сумен де әрекеттеседі, бірақ сілтілі металдарға қарағанда қарқындылығы аз.

Электрондық конфигурацияларсілтілік металдардың валенттік қабаты - ns 1 , мұндағы n – электрондық қабаттың саны. Олар s-элементтер ретінде жіктеледі. Сілтілік жер металдары үшін - ns 2 (s-элементтер). Алюминийдің валенттік электрондары бар …3 с 2 3р 1(p-элемент). Бұл элементтер иондық байланыс түрі бар қосылыстар түзеді. Қосылыстар түзілген кезде олардың тотығу дәрежесі топ нөміріне сәйкес келеді.

Тұздардағы металл иондарын анықтау

Металл иондарын жалын түсінің өзгеруі арқылы оңай анықтауға болады. Күріш. 1.

Литий тұздары – жалынның кармин-қызыл түсі. Натрий тұздары – сары. Калий тұздары - кобальт шыны арқылы күлгін. Рубидий қызыл, цезий - күлгін-көк.

Күріш. 1

Сілтілік жер металдарының тұздары: кальций - кірпіш-қызыл, стронций - кармин-қызыл және барий - сарғыш-жасыл. Алюминий тұздары жалынның түсін өзгертпейді. Отшашуларды жасау үшін сілтілі және сілтілі жер металдарының тұздары қолданылады. Және қандай металл тұздары қолданылғанын түсіне қарап оңай анықтауға болады.

Металдардың қасиеттері

Сілтілік металдар- Бұл өзіне тән металл жылтырлығы бар күмістей ақ заттар. Олар тотығу нәтижесінде ауада тез жоғалады. Бұл жұмсақ металдар Na, K, Rb, Cs жұмсақтығы балауызға ұқсас; Оларды пышақпен кесу оңай. Олар жеңіл. Литий - тығыздығы 0,5 г/см 3 ең жеңіл металл.

Сілтілік металдардың химиялық қасиеттері

1. Бейметалдармен әрекеттесу

Жоғарыға байланысты қасиеттерін төмендетедісілтілік металдар галогендермен күшті әрекеттесіп, сәйкес галогенид түзеді. Қыздырған кезде олар күкіртпен, фосформен және сутегімен әрекеттесіп, сульфидтер, гидридтер және фосфидтер түзеді.

2Na + Cl 2 → 2NaCl

Литий - бөлме температурасында азотпен әрекеттесетін жалғыз металл.

6Li + N 2 = 2Li 3 N, алынған литий нитриді қайтымсыз гидролизге ұшырайды.

Li 3 N + 3H 2 O → 3LiOH + NH 3

2. Оттегімен әрекеттесу

Тек литиймен бірге литий оксиді бірден түзіледі.

4Li + O 2 = 2Li 2 O, ал оттегі натриймен әрекеттескенде натрий асқын тотығы түзіледі.

2Na + O 2 = Na 2 O 2. Барлық басқа металдар жанғанда супероксидтер пайда болады.

K + O 2 = KO 2

3. Сумен әрекеттесу

Сумен әрекеттесу арқылы бұл металдардың белсенділігі жоғарыдан төменге қарай топта қалай өзгеретінін анық көруге болады. Литий мен натрий сумен, калий жарқылмен, ал цезий жарылыспен тыныш әрекеттеседі.

2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2

4.

8K + 10HNO 3 (конс) → 8KNO 3 + N 2 O +5 H 2 O

8Na + 5H 2 SO 4 (конс) → 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4H 2 O

Сілтілік металдарды алу

Металдардың белсенділігі жоғары болғандықтан, оларды тұздардың, көбінесе хлоридтердің электролизі арқылы алуға болады.

Сілтілік металдардың қосылыстары өнеркәсіптің әртүрлі салаларында кеңінен қолданылады. Кестені қараңыз. 1.

КӘПТІ СІЛТІ МЕТАЛДАРДЫҚ ҚОСЫЛЫСТАР
	Каустикалық сода (каустикалық сода)
	Тұз
	Чили селитрасы
Na 2 SO 4 ∙10H 2 O	Глаубер тұзы
Na 2 CO 3 ∙10H 2 O	Сода хрусталы
	Каустикалық калий
	Калий хлориді (сильвин)
	Үнді селитрасы

Олардың атауы осы металдардың гидроксидтерінің сілтілер болуына байланысты, ал оксидтер бұрын «жер» деп аталды. Мысалы, барий оксиді BaO - барий жері. Бериллий мен магний көбінесе сілтілі жер металдарына жатпайды. Біз радийді де қарастырмаймыз, өйткені ол радиоактивті.

Сілтілік жер металдарының химиялық қасиеттері.

1. Өзара әрекеттесубейметалдар

Сa + Cl 2 → 2СaCl 2

Ca + H 2 CaH 2

3Ca + 2P Ca 3 P 2-

2. Оттегімен әрекеттесу

2Ca + O 2 → 2CaO

3. Сумен әрекеттесу

Sr + 2H 2 O → Sr(OH) 2 + H 2, бірақ сілтілік металдарға қарағанда өзара әрекеттесу тыныш.

4. Қышқылдармен әрекеттесу – күшті тотықтырғыштар

4Sr + 5HNO 3 (конс) → 4Sr(NO 3) 2 + N 2 O +4H 2 O

4Ca + 10H 2 SO 4 (конс) → 4CaSO 4 + H 2 S + 5H 2 O

Сілтілік жер металдарын алу

Металлдық кальций мен стронций балқытылған тұздардың, көбінесе хлоридтердің электролизі арқылы алынады.

CaCl 2 Ca + Cl 2

Тазалығы жоғары барийді алюминотермиялық жолмен барий оксидінен алуға болады

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

ЖЕРДІҢ КӘПІ СІЛТІЛІК МЕТАЛДАР ҚОСЫЛАСТАРЫ

Сілтілік жер металдарының ең танымал қосылыстары: СаО - сөндірілмеген әк. Ca(OH) 2 - сөнген әк,немесе әк суы. Өткізгенде Көмір қышқыл газыәк суы арқылы бұлыңғырлық пайда болады, өйткені ерімейтін кальций карбонаты CaCO 3 пайда болады, бірақ біз көмірқышқыл газының одан әрі өтуімен қазірдің өзінде еритін бикарбонат түзіліп, тұнба жоғалатынын есте ұстауымыз керек.

Күріш. 2

СаO + H 2 O → Ca(OH) 2

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓+ H 2 O

CaCO 3 ↓+ H 2 O + CO 2 → Ca(HCO 3) 2

Гипс -бұл CaSO 4 ∙2H 2 O, алебастр CaSO 4 ∙0,5H 2 O. Гипс пен алебастр құрылыста, медицинада және сәндік бұйымдар жасау үшін қолданылады. Күріш. 2.

Кальций карбонаты CaCO 3 әртүрлі минералдар түзеді. Күріш. 3.

Күріш. 3

Кальций фосфатыСа 3 (РО 4) 2 - фосфорит, фосфор ұны минералды тыңайтқыш ретінде қолданылады.

Таза сусыз кальций хлориді CaCl 2 гигроскопиялық зат болып табылады, сондықтан ол зертханаларда кептіргіш ретінде кеңінен қолданылады.

Кальций карбиді- CaC2. Сіз оны келесідей ала аласыз:

CaO + 2C →CaC 2 +CO. Оны қолданудың бірі ацетилен өндіру болып табылады.

CaC 2 + 2H 2 O →Ca(OH) 2 + C 2 H 2

Барий сульфаты BaSO 4 – барит. Күріш. 4. Кейбір зерттеулерде ақ стандарт ретінде пайдаланылады.

Күріш. 4

Судың кермектігі

Табиғи судың құрамында кальций мен магний тұздары бар. Егер олар айтарлықтай концентрацияда болса, онда сабын ерімейтін стеараттардың түзілуіне байланысты мұндай суда көбіктенбейді. Ол қайнаған кезде қабыршақ пайда болады.

Уақытша қаттылықкальций мен магний гидрокарбонаттарының Ca(HCO 3) 2 және Mg(HCO 3) 2 болуына байланысты. Мұндай судың кермектігін қайнату арқылы жоюға болады.

Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Тұрақты қаттылықсу Ca 2+, Mg 2+ катиондарының және H 2 PO 4 -, Cl -, NO 3 - және т.б аниондарының болуынан туындайды. Судың тұрақты кермектігі тек ион алмасу реакцияларының арқасында жойылады, нәтижесінде магний және кальций иондары шөгіндіге ауысады.

Үй жұмысы

1. No 3, 4, 5-а (173 б.) Габриелян О.С. Химия. 11-сынып. Негізгі деңгей. 2-бас., өшірілген. - М.: Бустар, 2007. - 220 б.

2. Калий сульфидінің сулы ерітіндісінде ортаның қандай реакциясы бар? Жауабыңызды гидролиз реакциясының теңдеуімен бекітіңіз.

3. Анықтаңыз массалық үлес 1,5% натрий хлориді бар теңіз суындағы натрий.

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің екінші тобында қасиеттері бойынша сілтілік металдарға өте ұқсас, бірақ белсенділігі жағынан олардан төмен элементтер тобы бар. Оған бериллий мен магний, сонымен қатар кальций, стронций, барий және радий кіреді. Олар жалпы сілтілі жер элементтері ретінде белгілі. Біздің мақалада олардың табиғатта таралуы және өнеркәсіпте қолданылуымен танысамыз, сонымен қатар сілтілі жер металдарының маңызды химиялық қасиеттерін зерттейміз.

Жалпы сипаттамасы

Жоғарыдағы барлық атомдар тізімделген элементтерсыртқы энергия қабатында екі электрон бар. Басқа заттармен әрекеттескенде олар әрқашан теріс бөлшектерінен бас тартып, заряды 2+ болатын катиондар күйіне айналады. Тотығу-тотықсыздану реакцияларында элементтер күшті тотықсыздандырғыштар ретінде әрекет етеді. Ядро заряды ұлғайған сайын сілтілі жер металдарының химиялық қасиеттері мен олардың белсенділігі артады. Ауада олар тез тотығады, бетінде оксидті қабықша түзеді. Жалпы формулабарлық оксидтер - RO. Олар R(OH) 2 формуласы бар гидроксидтерге сәйкес келеді. Олардың негізгі қасиеттері мен суда ерігіштігі де элементтің атомдық саны артқан сайын артады.

Бериллий мен магнийдің ерекше қасиеттері

Кейбір қасиеттері бойынша екінші топтың негізгі топшасының алғашқы екі өкілі басқа сілтілі жер элементтерінен біршама ерекшеленеді. Бұл, атап айтқанда, олардың сумен әрекеттесуі кезінде көрінеді. Мысалы, бериллийдің химиялық қасиеттері H 2 O-мен мүлдем әрекеттеспейді.Магний сумен тек қыздырғанда әрекеттеседі. Бірақ барлық сілтілі жер элементтері онымен қарапайым температурада оңай әрекеттеседі. Бұл жағдайда қандай заттар түзіледі?

Сілтілік жер металл негіздері

Белсенді элементтер бола отырып, кальций, барий және топтың басқа өкілдері сутегін судан тез ығыстырып шығарады, нәтижесінде олардың гидроксидтері пайда болады. Сілтілік жер металдарының сумен әрекеттесуі жылу бөле отырып, қарқынды жүреді. Кальций, барий және стронций негіздерінің ерітінділері ұстағанда сабынды және теріге және көздің шырышты қабатына тиіп кетсе, қатты күйік тудырады. Мұндай жағдайларда алғашқы көмек жараның бетін әлсіз ерітіндімен өңдеу болады. сірке қышқылы. Ол сілтіні бейтараптандырады және зақымдалған тіндердің некроз қаупін азайтады.

Сілтілік жер металдарының химиялық қасиеттері

Оттегімен, сумен және бейметалдармен әрекеттесу химиялық элементтердің периодтық жүйесінің екінші тобына кіретін металдар қасиеттерінің негізгі тізімі болып табылады. Мысалы, кальций қалыпты жағдайда да галогендермен әрекеттеседі: фтор, хлор, бром және йод. Қыздырғанда ол күкіртпен, көміртегімен және азотпен қосылады. Қатты тотығу – жану, кальций оксидінің түзілуімен аяқталады: 2Са + О 2 = 2 СаО. Металдардың сутегімен әрекеттесуі гидридтердің пайда болуына әкеледі. Олар иондық кристалдық торлары бар ақ, отқа төзімді заттар. Сілтілік жер металдарының маңызды химиялық қасиеттеріне олардың сумен әрекеттесуі жатады. Жоғарыда айтылғандай, бұл орын ауыстыру реакциясының өнімі металл гидроксиді болады. Екінші топтың негізгі кіші тобында ең көп екенін ескеріңіз маңызды орынкальцийді қабылдайды. Сондықтан оның сипаттамаларына толығырақ тоқталайық.

Кальций және оның қосылыстары

Элемент мазмұны жер қыртысы 3,5%-ға дейін жетеді, бұл оның әктас, бор, мәрмәр және кальцит сияқты минералдарда кең таралғанын көрсетеді. Табиғи кальцийде алты түрлі изотоптар бар. Ол табиғи су көздерінде де кездеседі. Сілтілік металдардың қосылыстары бейорганикалық химия курсында жан-жақты зерттеледі. Мысалы, 9-сынып сабақтарында оқушылар кальцийдің жеңіл, бірақ күшті күмістей ақ түсті металл екенін біледі. Оның балқу және қайнау температурасы сілтілі элементтерге қарағанда жоғары. Негізгі өндіру әдісі - кальций хлориді мен кальций фторидінің балқытылған тұздарының қоспасын электролиздеу. Негізгі химиялық қасиеттеріне оның оттегімен, сумен және бейметалдармен реакциялары жатады. Сілтілік металдардың қосылыстарынан ең жоғары мәнөнеркәсіп үшін кальций оксиді мен негізі бар. Бірінші қосылыс бордан немесе әктастан оларды жағу арқылы алынады.

Содан кейін кальций оксиді мен судан кальций гидроксиді түзіледі. Оның құм және сумен қоспасы ерітінді деп аталады. Ол гипс ретінде және қабырғаларды төсеу кезінде кірпіштерді біріктіру үшін пайдаланылуын жалғастыруда. Көмірқышқыл газын анықтау үшін реагент ретінде әк суы деп аталатын кальций гидроксиді ерітіндісі қолданылады. Көмірқышқыл газын Са(ОН) 2 мөлдір сулы ерітіндісі арқылы өткізгенде кальций карбонатының ерімейтін тұнбасының түзілуіне байланысты бұлыңғыр болады.

Магний және оның сипаттамалары

Сілтілік жер металдарының химиясы магнийдің кейбір ерекшеліктеріне назар аудара отырып, оның қасиеттерін зерттейді. Бұл өте жеңіл, күмістей ақ металл. Ылғалдылығы жоғары атмосферада балқытылған магний су буынан сутегі молекулаларын белсенді түрде сіңіреді. Металл суыған кезде ол оларды толығымен дерлік ауаға қайтарады. Аз еритін қосылыс – магний гидроксиді түзілуіне байланысты сумен өте баяу әрекеттеседі. Сілтілер магнийге мүлдем әсер етпейді. Металл кейбір қышқылдармен әрекеттеспейді: концентрлі сульфат және фторлы қышқылдар, оның пассивациясына және бетінде қорғаныс қабықшасының пайда болуына байланысты. Көптеген минералды қышқылдар металды ерітеді, бұл сутегінің жылдам бөлінуімен бірге жүреді. Магний - күшті тотықсыздандырғыш, ол көптеген металдарды олардың оксидтерінен немесе тұздарынан ауыстырады;

BeO + Mg = MgO + Be.

Металл бериллий, марганец және алюминиймен бірге болатқа легирленген қоспа ретінде пайдаланылады. Құрамында магний бар қорытпалар – электрондар ерекше құнды қасиеттерге ие. Олар ұшақтар мен автомобильдер өндірісінде, сондай-ақ оптикалық жабдықтың бөліктерінде қолданылады.

Организмдер тіршілігіндегі элементтердің рөлі

Қосылыстары тірі табиғатта жиі кездесетін сілтілі жер металдарына мысалдар келтірейік. Магний өсімдіктердегі хлорофилл молекулаларының орталық атомы болып табылады. Ол фотосинтез процесіне қатысады және жасыл пигменттің белсенді орталықтарының бөлігі болып табылады. Магний атомдары жарық энергиясын алады, содан кейін оны энергияға айналдырады химиялық байланыстар органикалық қосылыстар: глюкоза, амин қышқылдары, глицерин және май қышқылдары. Маңызды рөлэлементті адам ағзасындағы зат алмасуды реттейтін ферменттердің қажетті құрамдас бөлігі ретінде орындайды. Кальций - бұл электр импульстарының тиімді өтуін қамтамасыз ететін макроэлемент жүйке ұлпасы. Сүйек пен тіс эмальында оның фосфор қышқылының тұздарының болуы оларға қаттылық пен беріктік береді.

Бериллий және оның қасиеттері

Сілтілік жер металдарына бериллий, барий және стронций де жатады. Бериллийді қарастырайық. Элемент табиғатта көп таралған емес; ол негізінен берилл сияқты минералдарда кездеседі. Оның түрлі-түсті қоспалары бар сорттары асыл тастарды құрайды: изумрудтар мен аквамариндер. Ерекшелік физикалық қасиеттерісынғыш және жоғары қаттылық. Айырықша ерекшелігіэлемент атомы екінші сыртында болуы энергия деңгейібарлық басқа сілтілі жер металдары сияқты сегіз емес, тек екі электрон.

Сондықтан атом мен ионның радиусы пропорционалды емес, ал иондану энергиясы жоғары. Бұл металл кристалдық тордың жоғары беріктігін анықтайды. Бериллийдің химиялық қасиеттері де оны екінші топтағы басқа элементтерден ажыратады. Ол тек қышқылдармен ғана емес, сонымен қатар сілті ерітінділерімен де әрекеттеседі, сутегін ығыстырып, гидроксобериллаттарды түзеді:

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

Металл бірқатар ерекше қасиеттерге ие. Рентген сәулелерін өткізу қабілетіне байланысты ол рентген түтіктеріне арналған терезелерді жасау үшін қолданылады. Атом өнеркәсібінде элемент нейтрондардың ең жақсы модераторы және рефлекторы болып саналады. Металлургияда қорытпалардың коррозияға қарсы қасиеттерін арттыратын бағалы легірлеуші ​​қоспа ретінде қолданылады.

Стронций және барий

Элементтер табиғатта өте кең таралған және сілтілі жер металы магний сияқты минералдарда кездеседі. Оларды атайық: барит, целестин, стронцианит. Барий күмістей ақ түсті иілгіш металға ұқсайды. Кальций сияқты ол бірнеше изотоптармен ұсынылған. Ауада ол өзінің құрамдас бөліктерімен - оттегімен және азотпен белсенді әрекеттеседі, барий оксиді мен нитриді түзеді. Осы себепті металды ауамен байланысын болдырмай, парафин немесе минералды май қабатының астында сақтайды. Екі метал да 500°С-қа дейін қыздырғанда пероксидтер түзеді.

Олардың ішінен практикалық қолданумата ағартқыш ретінде пайдаланылатын барий пероксиді бар. Сілтілік жер металдары барий мен стронцийдің химиялық қасиеттері кальцийдікіне ұқсас. Бірақ олардың сумен әрекеттесуі анағұрлым белсенді, ал алынған негіздер кальций гидроксидінен күштірек. Барий коррозияны төмендететін сұйық металл салқындатқыштарына қоспа ретінде оптикада және вакуумды электронды құрылғыларды өндіруде қолданылады. Стронций фотоэлементтер мен фосфор өндірісінде сұранысқа ие.

Сілтілік жер металдарының иондарын қолданатын сапалық реакциялар

Барий және стронций қосылыстары иондарымен жалынның ашық түске боялуына байланысты пиротехникада кеңінен қолданылатын сілтілі жер металдарының мысалдары болып табылады. Осылайша, стронций сульфаты немесе карбонат жалынға кармин-қызыл жарқырау береді, ал сәйкес барий қосылыстары сары-жасыл жылтыр береді. Лабораторияда кальций иондарын анықтау үшін оттық жалынына кальций хлоридінің бірнеше дәндері құйылады;

Барий хлоридінің ерітіндісі аналитикалық химияда ерітіндідегі сульфат қышқылының қышқыл қалдығының иондарын анықтау үшін қолданылады. Егер ерітінділерді ағызу кезінде барий сульфатының ақ тұнбасы түзілсе, онда SO 4 2- бөлшектері болған деген сөз.

Біздің мақалада біз сілтілі жер металдарының қасиеттерін зерттеп, олардың әртүрлі салаларда қолданылуына мысалдар келтірдік.