LÝ THUYẾT / HÓA HỌC / HÓA HỌC VÔ CƠ / CHỦ ĐỀ 6. KIM LOẠI KIỀM - KIỀM THỔ

KIM LOẠI KIỀM THỔ

I. VỊ TRÍ - TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn, GỒM các nguyên tố: beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), sronti (Sr), bari (Ba).

- Cấu hình electron: [KH]ns2

- Số oxi hóa trong hợp chất: +2

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi THẤP (trừ Be) và biến đổi không theo một chiều vì các nguyên tố có cấu trúc tinh thể KHÁC NHAU

- Be, Mg, Ca_β có mạng lưới LỤC PHƯƠNG.
- Ca_α và Sr có mạng lưới LẬP PHƯƠNG TÂM DIỆN;
- Ba lập phương tâm khối.

- ĐỘ CỨNG: kim loại kiềm thổ MỀM nhưng cứng HƠN kim loại kiềm, (Độ cứng biến đổi KHÔNG dần đều vì cấu trúc mạng tinh thể khác nhau: Be cứng NHẤT có thể vạch được thủy tinh; Ba chỉ HƠI cứng hơn chì).

- Khối lượng riêng: tương đối NHỎ, NHẸ và TĂNG DẦN từ Be → Ba.

II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

- Các kim loại kiềm thổ có tính khử MẠNH nhưng KÉM hơn so với kim loại kiềm.

- Tính KHỬ của các kim loại kiềm thổ TĂNG từ Be → Ba.

M → M²⁺ + 2e

1. TÁC DỤNG VỚI PHI KIM

TÁC DỤNG VỚI OXI

- Khi ĐỐT NÓNG trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều BỐC CHÁY tạo oxit

- Phản ứng phát ra nhiều nhiệt.

2Mg + O₂ → 2MgO

TÁC DỤNG VỚI PHI KIM

- Khi ĐUN NÓNG, tất cả các kim loại kiềm thổ tương tác MÃNH LIỆT với:

(Halogen, Nitơ, Lưu huỳnh, Photpho, Cacbon, Silic).

Ca + Cl₂ → CaCl₂

Mg + Si → Mg₂Si

* LƯU Ý:

BẢO QUẢN kim loại kiềm thổ trong bình RẤT KÍN hoặc dầu hỏa KHAN vì trong không khí ẩm Ca, Sr, Ba tạo nên lớp CACBONAT (phản ứng với không khí như OXI).

2. TÁC DỤNG VỚI AXIT

Tác dụng với dung dịch HCl, H₂SO₄ (l):

- Kim loại kiềm thổ KHỬ ion H⁺ thành H₂

Mg + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂

Tác dụng với dung dịch HNO₃:

- Kim loại kiềm thổ KHỬ N⁺⁵ thành các hợp chất mức oxi hoá THẤP hơn.

M + HNO₃ → M(NO₃)_n + {NO₂, NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃} + H₂O

4Ca + 10HNO₃ (l) → 4Ca(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đđ:

- Kim loại kiềm thổ KHỬ S ⁺⁶ thành các hợp chất mức oxi hoá THẤP hơn.

M + H₂SO₄ đặc, nóng → M₂(SO₄)_n + {SO₂, S, H₂S} + H₂O

4Mg + 5H₂SO₄ (đặc) → 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O

3. TÁC DỤNG VỚI NƯỚC

- Be KHÔNG tan trong nước dù ở nhiệt độ CAO vì có lớp oxit BỀN bảo vệ.

- Be CÓ THỂ TAN trong dung dịch kiềm MẠNH hoặc kiềm NÓNG chảy tạo BERILAT:

Be + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Be(OH)₄] + H₂

Be + 2NaOH_{(nóng chảy)} → Na₂BeO₂ + H₂

- Mg KHÔNG tan trong nước lạnh, tan CHẬM trong nước nóng tạo thành dung dịch bazơ YẾU

Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + 2H₂↑

LƯU Ý: Mg tác dụng MÃNH LIỆT với hơi nước ở nhiệt độ CAO tạo thành MgO

Mg + H₂O → MgO + H₂↑

- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ THƯỜNG tạo dung dịch BAZƠ:

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂ ↑

III. ỨNG DỤNG

- Kim loại Be: làm chất PHỤ GIA để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi CAO, BỀN, CHẮC, KHÔNG bị ăn mòn.

- Kim loại Ca: dùng làm CHẤT KHỬ để tách OXI, LƯU HUỲNH ra khỏi THÉP, làm KHÔ 1 số hợp chất hữu cơ.

- Kim loại Mg có nhiều ứng dụng hơn cả: tạo HỢP KIM có tính cứng, nhẹ, bền để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô… Mg còn được dùng để

- TỔNG HỢP nhiều hợp chất hữu cơ: bột Mg trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm dùng trong pháo sáng, máy ảnh.

IV. ĐIỀU CHẾ

- Trong TỰ NHIÊN, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ION M²⁺ trong các HỢP CHẤT.

- Phương pháp CƠ BẢN là ĐIỆN PHÂN muối nóng chảy của chúng.

CaCl₂ → Ca + Cl₂↑

MgCl₂ → Mg + Cl₂↑

V. THẠCH CAO - THẠCH NHŨ

CaSO4.2H2O: Thạch cao sống.

CaSO4.H2O: Thạch cao nung.

CaSO4: Thạch cao khan.