Các kim loại kiềm thổ – Nắm vững kiến thức hóa học 12
Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, nhưng lại yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử tăng dần từ Be → BA.
M – 2e → M2+
Tác dụng với phi kim
Khi đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy và tạo oxit, phát ra nhiều nhiệt, chẳng hạn như phương trình: 2Mg + O2 → 2MgO ∆H= – 610 KJ/mol
Trong điều kiện không khí ẩm Ca, Sr, Ba phản ứng với không khí như oxi tạo nên lớp cacbonat. Do vậy cần bảo quản kim loại kiềm thổ này trong bình kín hay trong dầu hỏa khan.
Các kim loại kiềm thổ có khả năng tương tác mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, siliC trong điều kiện nhiệt độ cao. Chẳng hạn như:
Ca + Cl2 → CaCl2
Mg + Si → Mg2Si
Khi được đun nóng, kim loại kiềm thổ có thể khử nhiều oxit bền như: B2O3, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3,
2Be + TiO2 → 2BeO + Ti
2Mg + CO2 → 2MgO + C
Tác dụng với axit
Khi kim loại kiềm tác dụng với HCL hay H2SO4 loãng, ion H+ sẽ được khử thành H2: Mg + 2H+ → Mg2+ + H2
Khi kim loại kiềm tác dụng với HNO3 hay H2SO4 đặc sẽ có phản ứng khử N+5, S+6 thành các hợp chất mức oxi hóa thấp hơn.
4Ca + 10HNO3 (l) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Mg + 4HNO3 đđ → Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Tác dụng với nước
Các kim loại kiềm thổ: Ca, Sr, Ba khi tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo ra dung dịch bazơ: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑
Mg không tan trong nước lạnh nhưng tan chậm trong nước nóng tạo hỗn hợp MgO:
Mg + H2O → MgO + H2↑
Do có lớp oxit bảo vệ, Be không tan trong nước dù ở nhiệt độ cao, có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng chảy tạo berilat:
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
Be + 2 NaOH(nóng chảy) → Na2BeO2 + H2
Ứng dụng và điều chế
Điện phân muối nóng chảy là phương pháp điều chế kim loại kiềm thổ
Ứng dụng
Trong thực tế, kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng như: làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, không bị ăn mòn (Be); dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép; dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ,…
Điều chế kim loại kiềm thổ
Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ion M2+ trong các hợp chất, phương pháp điều chế cơ bản là điện phân muối nóng chảy của chúng.