cac nguyen to thuoc nhom 2

• Các ion kim loại kiềm thổ đều không có màu, nhiều hợp chất của kim loại kiềm thổ ít tan trong nước.. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA NHÓM IIA• Các kim loại kiềm thổ đều có màu trắng bạc hoặc xá

Chương 10

NHÓM II

NHÓM II

Nhóm IIA

Be – Mg – Ca

Sr – Ba – Ra

ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÓM IIA

ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÓM IIA

• Tính khử mạnh và tính khử tăng dần từ Be đến Ra; kém hoạt động hơn so với các kim loại

kiềm cùng chu kỳ.

• Số oxi hoá +2: Be tạo nên chủ yếu liên kết cọng hoá trị với các nguyên tố khác trong hợp chất

Ca, Sr, Ba, Ra chỉ tạo nên hợp chất ion.

• Các ion kim loại kiềm thổ đều không có màu,

nhiều hợp chất của kim loại kiềm thổ ít tan

trong nước.

• Trong cùng nhóm: Be khác với các kim loại

kiềm thổ nhiều, Be giống nhiều với Al, còn Mg

TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA NHÓM IIA

• Các kim loại kiềm thổ đều có màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh kim nhưng bị mờ nhanh chóng trong không khí do bị phủ một màng mỏng màu vàng nhạt gồm MO, MO2, M3N2 (trừ Be và Mg)

• Các kim loại kiềm thổ tự do và các hợp chất dễ bay hơi của

chúng khi đưa vào ngọn lửa không màu cũng làm cho ngọn lửa

có màu đặc trưng như: Ca có màu đỏ da cam, Sr: màu đỏ son, Ba: màu lục hơi vàng (trừ Be và Mg)

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

NHÓM IIA

TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA NHÓM IIA

• Be là nguyên tố tương đối hiếm (0,001% tổng số

nguyên tử trong vỏ Quả đất), tồn tại chủ yếu trong

khoáng vật berin (3BeO.Al2O3.6SiO2).

• Mg và Ca thuộc loại nguyên tố phổ biến nhất.

• Mg (1,4% tổng số nguyên tử trong vỏ Quả đất) ở trong các khoáng vật như đolomit (MgCO3.CaCO3), magiezit (MgCO3), cacnalit (KCl.MgCl2.6H2O).

• Ca (1,5% tổng số nguyên tử trong vỏ Quả đất) ở trong

canxit, đá vôi, đá phấn CaCO3, thạch cao

(CaSO4.2H2O), florit (CaF2), apatit (Ca5(PO4)X)

Ngoài ra, Ca còn có trong xương động vật, trong mô thực vật và nước thiên nhiên.

• Sr và Ba có trong các khoáng vật xeleotit (SrSO4),

strontianit (SrCO3), baritin (BaSO4) và viterit (BaCO3).

• Ra có một lượng rất ít trong quặng của uran.

TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA NHÓM IIA

TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA NHÓM IIA

CaCO3

TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA NHÓM IIA

SrCO3

SrSO4

TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA NHÓM IIA

BaSO4

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHÓM IIA

• Các KL kiềm thổ phản ứng trực tiếp với H2  hiđrua ion (trừ Be không phản ứng trực tiếp, Mg phản ứng rất khó khăn):

M + H2 MH2

• Trong không khí và ở nhiệt độ thường, Be và Mg bị

bao phủ lớp oxit rất mỏng và bền ngăn cản chúng tác dụng tiếp tục với oxi, còn Ca, Sr và Ba nhanh chóng tạo nên lớp màu vàng nhạt (MO, MO2, M3N2)

• Trong không khí ẩm, Ca, Sr và Ba tạo nên lớp

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHÓM IIA

• Khi đun nóng, tất cả các kim loại kiềm thổ đều tương tác mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic.

2Be + TiO2 2BeO + Ti

• Tác dụng với nước: Be không tương tác với nước vì có lớp oxit bảo vệ, Mg không tan trong nước lạnh nhưng tan chậm trong

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHÓM IIA

• Be còn có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc trong kiềm nóng chảy tạo thành muối

berilat và giải phóng H2.

Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2

Be + 2NaOHn/c = Na2BeO2 + H2

• Ca, Sr và Ba có thể tan trong amoniac lỏng,

cho dung dịch màu xanh thẫm Khi làm cho

dung môi bay hơi, còn lại tinh thể màu vàng

óng là các amoniacat có thành phần không đổi [M(NH3)6].

ĐIỀU CHẾ NHÓM IIA

• Nguyên tắc chung để điều chế các kim loại

kiềm thổ là dùng dòng điện hoặc dùng chất khử mạnh để khử ion kim loại kiềm thổ tạo thành

kim loại

M2+ + 2e- = M0

• Phương pháp thường dùng là điện phân nóng chảy hoặc dùng chất khử để khử oxit hoặc

muối của kim loại kiềm thổ.

cực dương bằng than chì, cực âm bằng thuỷ

ngân và ở trong khí quyển agon.

ĐIỀU CHẾ NHÓM IIA

• Điều chế Mg trong công nghiệp

bằng điện phân cacnalit hoặc

hỗn hợp muối clorua của magie

và kim loại kiềm ở nhiệt độ

700-7500C trong thùng điện phân

ĐIỀU CHẾ NHÓM IIA

• Có thể điều chế Mg bằng cách khử MgO bằng than cốc hay

dùng ferosilic (hợp kim Fe và Si) khử hỗn hợp MgO và CaO ở nhiệt độ cao và trong chân không:

MgO + C Mg + CO

(có thể thay C bằng CaC 2 ở 1200 0 C)

CaO + 2MgO + Si 2Mg + CaO.SiO2

Hơi Mg bay lên và được làm ngưng tụ

clorua nóng chảy hoặc dùng Al hay Mg khử muối đó trong chân không ở 1100-12000C

CaCl2 + Al 3Ca + 2AlCl3

AlCl3 tạo thành sẽ bay hơi (thăng hoa ở 1830C), còn lại là Ca

được chưng cất trong chân không hoặc trong khí quyển agon

HỢP CHẤT CỦA NHÓM IIA

Oxit MO

• Các oxit MO là chất bột hoặc khối xốp màu trắng

• BeO kết tinh theo mạng lục phương kiểu vuazit (-ZnS) với liên kết hình tứ diện Các oxit còn lại có mạng tinh thể lập phương

kiểu muối ăn

• Các oxit MO rất khó nóng chảy và rất bền nhiệt, chúng có thể sôi

mà không bị phân huỷ (năng lượng mạng lưới rất lớn)

• BeO không tan trong nước, MgO dạng bột xốp tan một ít và rất chậm, còn các oxit còn lại đều tương tác dễ với nước tạo hiđroxit

và tỏa nhiệt lớn

MO + H2O = M(OH)2

• Oxit của Ca, Sr, Ba đều hút ẩm mạnh khi để trong không khí và

có khả năng hấp thụ khí CO2 như oxit kim loại kiềm

BaO + CO2 = BaCO3

• Các oxit kim loại kiềm thổ có thể tan trong dung dịch axit tạo

thành muối, trừ BeO khó tan trong axit nhưng dễ tan trong dung dịch kiềm tạo muối berilat

• Ở nhiệt độ cao, các MO có thể bị kim loại kiềm, Al, Si khử đến

2Sr(NO3)2 2SrO + 4NO2 + O2

hoặc dùng than khử muối cacbonat ở nhiệt độ

HỢP CHẤT CỦA NHÓM IIA

BaO2

• BaO2 còn thể hiện tính khử: có thể khử được ion

[Fe(CN)6]3- thành [Fe(CN)6]4-, cũng như một số muối của

các kim loại nặng.

BaO2 + 2K3[Fe(CN)6] = K6Ba[Fe(CN)6]2 + O2

• BaO2 được dùng làm chất xúc tác trong phản ứng cracking dầu mỏ, dùng để điều chế H2O2, dùng trong bom cháy

• BaO2 có thể điều chế bằng cách nhiệt phân Ba(OH)2,

Ba(NO3)2, BaCO3 trong luồng không khí Trong công

nghiệp, điều chế BaO2 bằng cách nung BaO trong

luồngkhông khí ở 400-500 C.



 

5500C

HỢP CHẤT CỦA NHÓM IIA

Hyđroxit M(OH) 2

• Dạng khan: bột màu trắng Khi kết tinh từ dung dịch nước

thường ở dạng không màu ngậm nước: hiđroxit của Be và Ca

ở dạng M(OH)2.nH2O, còn hiđroxit của Sr và Ba ở dạng

M(OH)2.8H2O

• Be(OH)2 và Mg(OH)2 rất ít tan trong nước, Ca(OH)2 tương đối ít tan, Sr(OH)2 và Ba(OH)2 tan nhiều trong nước

• M(OH)2 không bền nhiệt, khi đun nóng chúng mất nước biến

thành oxit Độ bền nhiệt tăng lên từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2:

Mg(OH)2 mất nước ở 1500C, Ba(OH)2 mất nước ở 10000C:

M(OH)2 MO + H2O

• M(OH)2 là hợp chất ion và là những bazơ Trong dung dịch

nước tính bazơ tăng Be(OH)2  Ba(OH)2

• Các M(OH)2 dễ tan trong dung dịch axit tạo muối Riêng

Be(OH)2 còn có khả năng tan trong dd đậm đặc hiđroxit hay

cacbonat của kim loại kiềm tạo thành hiđroxo berilat:

Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]

 

t0C

HỢP CHẤT CỦA NHÓM IIA Hyđroxit M(OH)2

• Be(OH)2 và Mg(OH)2 được điều chế bằng cách cho kiềm tác dụng với dung dịch muối tương ứng

BeCl2 + 2NaOH = Be(OH)2 + 2NaCl

CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG

• CaO

CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG

CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG

NƯỚC CỨNG

Độ cứng của nước

• Độ cứng của nước là số mili đương lượng gam (mđlg) của các kim loại hoá trị 2 có trong 1lit nước

• Độ cứng tạm thời chỉ lượng muối HCO3- như Ca(HCO3)2,

Mg(HCO3)2 ít hơn và đôi khi có cả Fe(HCO3)2 Độ cứng này mất

đi khi đun sôi nước do muối HCO3- chuyển thành muối

cacbonat không tan lắng xuống thành cặn

• Độ cứng vĩnh cữu chỉ lượng muối không kết tủa khi đun sôi,

thường là các muối clorua, sunfat của canxi, magie

• Nước rất mềm có độ cứng <1,5mđlg/lit,

Nước mềm có độ cứng khoảng 1,5-4mđlg/lit,

Nước trung bình có độ cứng khoảng 4-8mđlg/lit,

Nước cứng có độ cứng khoảng 8-12mđlg/lit,

Nước rất cứng có độ cứng > 12mđlg/lit

• Nước thiên nhiên mềm nhất là nước mưa và tuyết, hầu như

không chứa các muối tan

NƯỚC CỨNG

Tác hại của nước cứng

• Nước cứng gây nhiều tác hại cho sinh hoạt,

công nghiệp như làm mất tác dụng tẩy rửa của

xà phòng, tạo kết tủa khó tan và kết tủa này

làm bẩn quần áo , bất lợi với công nghiệp

nhuộm

• Nước cứng tạo lớp cặn trong nồi hơi, các ống dẫn nước nóng làm hao tốn năng lượng, làm

vỡ nồi hơi, ống dẫn

NƯỚC CỨNG

Các phương pháp làm giảm độ cứng

• Phương pháp nhiệt: đun sôi nước làm giảm lượng

M(HCO3)2 tạo kết tủa MCO3:

M(HCO3)2 MCO3 + CO2 + H2O

• Phương pháp hoá học: dựa trên nguyên tắc đưa vào

nước các ion CO32-, OH- để tạo CaCO3, Mg(OH)2, người

ta có thể dùng vôi tôi, xút, Na3PO4

M(HCO3)2 + Ca(OH)2 = MCO3 + CaCO3 + 2H2O

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4

MSO4 + Na2CO3 = MCO3 + Na2SO4

• Phương pháp trao đổi ion: Phương pháp này lợi dụng khả năng có thể trao đổi ion của một số hợp chất cao phân tử thiên nhiên và nhân tạo gọi là ionit (cationit, anionit) như: cationit RH , anionit R’(OH) với R, R’ là gốc hữu cơ.

 

t0C

NƯỚC CỨNG

Các phương pháp làm giảm độ cứng

• Phương pháp trao đổi ion:

Các ionit sẽ trao đổi các gốc hữu cơ của chúng với các

ion trong dung dịch:

RH2 + Ca2+ = RCa + 2H+

R’(OH)2 + SO42- = R’SO4 + 2OH-

Khi nước chảy qua các hạt ionit, các cationit sẽ giữ lại các ion Ca2+, Mg2+ , các anionit sẽ giữ lại các ion CO32-,

SO42- , OH- và H+ được sinh ra trung hoà với nhau làm

pH của nước không đổi.

Các ionit được tái sinh bằng axit, kiềm:

RCa + 2HCl = RH2 + CaCl2

Hợp chất của kim loại nhóm IIIB đều độc, nhất là thủy

NHÓM IIB

NHÓM IIB

Zn

NHÓM IIB

NHÓM IIB

NHÓM IIB

NHÓM IIB

TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA NHÓM IIB

• Trong thiên nhiên, Zn là kim loại tương đối phổ biến,

Cd và Hg kém phổ biến hơn nhiều Trong vỏ Qủa đất Zn: 1,5.10-3 %; Cd: 7,6.10-6 %; Hg: 7.10-7 % tổng số

• Trong động vật và thực vật có chưa Zn với hàm lượng

bé, trong cơ thể người có chứa kẽm khoảng 0,001%.

• Trong 1 lít nước biển có 1.10-2mg Zn2+; 1,1.10-4mg

Cd2+ và 3.10-5mg HgCl42- và HgCl

3-TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA NHÓM IIB

• Là những kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm

bị phủ lớp oxit mỏng nên mất ánh kim

• Mềm và dễ nóng chảy, đặc biệt Hg ở nhiệt độ thường là chất lỏng

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHÓM IIB

• Zn và Cd tương đối hoạt động còn Hg khá trơ

• Cả 3 kim loại đều không phản ứng với H2, nhưng H2 có khả

năng tan trong Zn nóng chảy tạo dung dịch rắn

• Trong không khí ẩm, Zn và Cd bền ở nhiệt độ thường do có

màng oxit bảo vệ Nhưng khi nung nóng thì chúng cháy mãnh liệt tạo oxit, Zn cháy cho ngọn lửa màu lam sáng chói Cd cháy với ngọn lửa màu sẫm

• Hg không tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường nhưng tác dụng

rõ rệt ở 3000C tạo thành HgO và ở 4000C thì oxit đó lại phân huỷ thành nguyên tố

• Cả 3 kim loại đều phản ứng trực tiếp với halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại như P, Se

Zn và Cd phản ứng khi đun nóng nhưng Hg tương tác với S, I2

ngay nhiệt độ thường

TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NHÓM IIB

• Ở nhiệt độ thường, Zn và Cd bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao khử hơi nước biến thành oxit.

• Có điện thế âm, Zn và Cd tác dụng dễ dàng với axit không oxi hoá.

Tuy nhiên, Zn rất tinh khiết không tan trong axit

Zn và Cd phản ứng mạnh hơn với các axit có oxi hoá

ĐIỀU CHẾ NHÓM IIB

Điều chế Zn

• Nguyên liệu chính là quặng sphalerit (ZnS), làm giàu

quặng bằng phương pháp tuyển nổi (đạt 48-58% Zn)

• Phương pháp nhiệt luyện:

Đốt tinh quặng ở 7000C ở trong lò nhiều tầng:

2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2

ZnO thô được khử bởi than ở 1200 - 13500C

• Phương pháp thuỷ luyện :

ZnO thô thu được sau khi đốt quặng được hoà tan vào dd

H2SO4 loãng Điện phân dung dịch ZnSO4 đã tinh chế và thêm H2SO4 trong thùng điện phân bằng gỗ hoặc xi măng, với cực dương là chì và cực âm bằng Al tinh khiết.

2ZnSO4 + 2H2O 2Zn + O2 + 2H2SO4

Zn thu được có độ tinh khiết 99,99% và bền với axit H2SO4

trong thùng điện phân.

• Cd được tinh chế bằng phương pháp điện phân dung dịch

CdSO4 với cực dương là Cd thô hoặc bằng cách chưng cất

phân đoạn kim loại thô ở trong chân không

Điều chế Hg

• Đun nóng tinh quặng xinaba trong dòng không khí ở 700 -

8000C hoặc đun nóng tinh quặng với vôi sống hay mạt sắt ở