Béryllium magnésium calcium strontium baryum et radium. Métaux alcalino-terreux (grade 9). Composés chimiques des métaux

Les propriétés chimiques des métaux alcalins et alcalino-terreux sont similaires. Sur le niveau d'énergie externe des métaux alcalins, il y a un électron, les métaux alcalino-terreux - deux. Dans les réactions, les métaux se séparent facilement des électrons de valence, montrant les propriétés d'un agent réducteur fort.

Alcalin

Le groupe I du tableau périodique comprend les métaux alcalins:

• lithium;
• sodium;
• potassium;
• rubidium;
• césium;
• francium.

Figure: 1. Métaux alcalins.

Ils sont mous (peuvent être coupés avec un couteau), à bas point de fusion et d'ébullition. Ce sont les métaux les plus actifs.

Les propriétés chimiques des métaux alcalins sont présentées dans le tableau.

Peut réagir avec les acides organiques et les alcools.

Terre alcaline

Dans le groupe II du tableau périodique, il y a des métaux alcalino-terreux:

• béryllium;
• magnésium;
• calcium;
• strontium;
• baryum;
• radium.

Figure: 2. Métaux alcalino-terreux.

Contrairement aux métaux alcalins, ils sont plus durs. Seul le strontium peut être coupé avec un couteau. Le métal le plus dense est le radium (5,5 g / cm 3).

Le béryllium interagit avec l'oxygène uniquement lorsqu'il est chauffé à 900 ° C. Ne réagit pas avec l'hydrogène et l'eau sous aucune condition. Le magnésium s'oxyde à 650 ° C et réagit avec l'hydrogène à haute pression.

Le tableau présente les principales propriétés chimiques des métaux alcalino-terreux.

Les ions des métaux alcalins et alcalino-terreux dans les sels sont facilement détectés par un changement de couleur de la flamme. Les sels de sodium brûlent avec une flamme jaune, potassium - violet, rubidium - rouge, calcium - rouge brique, baryum - jaune-vert. Les sels de ces métaux sont utilisés pour créer des feux d'artifice.

Figure: 3. Réponse qualitative.

Qu'avons-nous appris?

Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont des éléments actifs du tableau périodique qui réagissent avec des substances simples et complexes. Les métaux alcalins sont plus doux, réagissent violemment avec l'eau et les halogènes, s'oxydent facilement dans l'air, forment des oxydes, des peroxydes, des superoxydes, interagissent avec les acides et l'ammoniac. Lorsqu'ils sont chauffés, ils réagissent avec les non-métaux. Les métaux alcalino-terreux réagissent avec les non-métaux, les acides, l'eau. Le béryllium ne réagit pas avec l'hydrogène et l'eau, mais réagit avec les alcalis et l'oxygène à des températures élevées.

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Le sous-groupe principal du deuxième groupe du système périodique comprend les éléments: béryllium, magnésium, calcium, strontium, baryum et radium. Selon les principaux représentants de ce sous-groupe - calcium, strontium et baryum - connus sous le nom général de métaux alcalino-terreux, l'ensemble du sous-groupe principal du deuxième groupe est également appelé métaux alcalino-terreux.

Le nom «alcalino-terreux» de ces métaux (parfois on leur ajoute du magnésium) ont été obtenus car leurs oxydes dans leurs propriétés chimiques sont intermédiaires, d'une part, entre les alcalins, c'est-à-dire les oxydes ou hydroxydes de métaux alcalins et, d'autre part, " terres ", c'est-à-dire les oxydes de ces éléments, dont un représentant typique est l'aluminium - le composant principal des argiles. En raison de cette position intermédiaire, les oxydes de calcium, de strontium et de baryum ont reçu le nom «alcalino-terreux».

Le premier élément de ce sous-groupe, le béryllium (si l'on ne tient pas compte de sa valence), dans ses propriétés est beaucoup plus proche de l'aluminium que des analogues supérieurs du groupe supérieur auquel il appartient. Le deuxième élément de ce groupe, le magnésium, est également à certains égards sensiblement différent des métaux alcalino-terreux au sens étroit du terme. Certaines réactions le rapprochent d'éléments d'un sous-groupe secondaire du second groupe, en particulier le zinc; ainsi, les sulfates de magnésium et de zinc, contrairement aux sulfates de métaux alcalino-terreux, sont facilement solubles, isomorphes l'un par rapport à l'autre et forment des sels doubles de composition similaire. Auparavant, une règle a été indiquée selon laquelle le premier élément révèle des propriétés transitoires vers le sous-groupe principal suivant, le second - vers un sous-groupe secondaire du même groupe; et généralement seul le troisième élément a les propriétés caractéristiques du groupe; cette règle est particulièrement évidente dans le groupe des métaux alcalino-terreux.

Le plus lourd des éléments du deuxième groupe - le radium - dans ses propriétés chimiques, bien sûr, correspond aux représentants typiques des métaux alcalino-terreux, mais il n'est généralement pas habituel de l'inclure dans le groupe des métaux alcalino-terreux dans un sens plus étroit. En raison des particularités de sa distribution dans la nature, ainsi que de sa propriété la plus caractéristique - la radioactivité, il est plus opportun de lui donner une place particulière. Dans la discussion des propriétés générales des éléments de ce sous-groupe, le radium ne sera pas pris en compte, car les propriétés physico-chimiques correspondantes n'ont pas encore été suffisamment étudiées.

À l'exception du radium, tous les éléments du sous-groupe alcalino-terreux sont des métaux légers. Les métaux sont appelés légers si leur densité n'excède pas 5. En termes de dureté, les métaux du sous-groupe principal du groupe II sont nettement supérieurs aux métaux alcalins. Le plus mou de ceux-ci, le baryum (dont les propriétés sont les plus proches des métaux alcalins) a approximativement la dureté du plomb. Les points de fusion des métaux de ce groupe sont nettement plus élevés que ceux des métaux alcalins.

Le point commun à tous les éléments du sous-groupe principal du groupe II est leur propriété de présenter une valence positive 2 dans leurs composés, et ce n'est que dans des cas tout à fait exceptionnels qu'ils sont positivement monovalents. Leur valence typique 2+, ainsi que les nombres ordinaux des éléments, forcent sans aucun doute ces métaux à être attribués au sous-groupe principal du deuxième groupe. De plus, ils présentent tous un caractère fortement électropositif, qui est déterminé par leur position sur le côté gauche de la série électrochimique de tensions, ainsi que par leur forte affinité pour les éléments électronégatifs.

Conformément à l'ampleur des potentiels normaux des éléments du sous-groupe principal du deuxième groupe, tous les métaux énumérés ci-dessus décomposent l'eau; cependant, l'effet du béryllium et du magnésium sur l'eau est très lent en raison de la faible solubilité des hydroxydes résultant de cette réaction, par exemple pour le magnésium:

Mg + 2HOH \u003d Mg (OH) 2 + H 2

Formés à la surface du métal, les hydroxydes Be et Mg empêchent le déroulement ultérieur de la réaction. Par conséquent, même les petites erreurs de magnésium doivent être maintenues à température normale en contact avec l'eau pendant plusieurs jours avant d'être complètement converties en hydroxyde de magnésium. Le reste des métaux alcalino-terreux réagit avec l'eau beaucoup plus vigoureusement, ce qui s'explique par la meilleure solubilité de leurs hydroxydes. L'hydroxyde de baryum est le plus facile à dissoudre; le potentiel normal de Ba a la valeur la plus faible par rapport aux autres éléments du groupe, il réagit donc très vigoureusement avec l'eau, ainsi qu'avec l'alcool. La résistance des métaux alcalino-terreux à l'action de l'air diminue dans le sens du magnésium vers le baryum. Conformément à la position dans la série de contraintes, ces métaux déplacent tous les métaux lourds des solutions de leurs sels.

En tant que produits de la combustion des métaux alcalino-terreux, on obtient toujours des oxydes normaux M II O. Les peroxydes de métaux alcalino-terreux sont beaucoup moins stables que dans la série des métaux alcalins.

Les oxydes de métaux alcalino-terreux se combinent avec l'eau pour former des hydroxydes, de plus, l'énergie de cette réaction augmente très sensiblement dans le sens de BeO à BaO. La solubilité des hydroxydes est également fortement augmentée par l'hydroxyde de béryllium et l'hydroxyde de baryum; mais même la solubilité de ce dernier à température normale est très faible. Le caractère basique de ces composés augmente également dans le même ordre - de l'hydroxyde de béryllium amphotère au baryum caustique hautement basique.

Il est intéressant de noter la forte affinité des éléments du sous-groupe principal du deuxième groupe pour l'azote. La tendance à former des composés avec de l'azote augmente dans ces éléments avec l'augmentation du poids atomique (malgré le fait que les chaleurs de formation de nitrures dans cette direction diminuent); dans les métaux alcalino-terreux proprement dits, la tendance à la formation de nitrures est si grande que ceux-ci se combinent lentement avec l'azote même à température ordinaire.

Métaux alcalino-terreux comme les métaux alcalins, ils se combinent avec l'hydrogène, formant des hydrures, par exemple:

Ca + H 2 \u003d CaH 2.

Les hydrures ethniques sont également de nature saline, et il faut donc considérer que dans eux, comme dans les hydrures de métaux alcalins, l'hydrogène est un constituant électronégatif.

Il est plus difficile d'obtenir du MgH 2 directement à partir des éléments, mais il n'a pas été possible du tout de synthétiser BeH 2 de cette manière. MgH 2 et BeH 2 sont des composés solides et non volatils, comme les hydrures de métaux alcalino-terreux, mais contrairement à ces derniers, ils n'ont pas un caractère salin prononcé.

Tous les éléments du sous-groupe principal du deuxième groupe forment des ions incolores ayant une charge positive de 2: Be 2+, Mg 2+, Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+, Ra 2+. Le béryllium forme également les anions incolores [BeO 2] 2+ et [Be (OH) 4] 2+. Tous les sels M II X 2 des éléments indiqués sont également incolores s'ils ne sont pas des dérivés d'anions colorés.

Les sels de radium eux-mêmes sont également incolores. Cependant, certains d'entre eux, comme le chlorure et le bromure de radium, se colorent progressivement par le rayonnement du radium qu'ils contiennent, et acquièrent finalement une couleur brune à noire. Une fois recristallisés, ils redeviennent blancs.

De nombreux sels de métaux alcalino-terreux sont difficiles à dissoudre dans l'eau. On trouve souvent un certain modèle dans le changement de solubilité de ces sels: par exemple, la solubilité des sulfates diminue rapidement avec une augmentation du poids atomique du métal alcalino-terreux. La solubilité des chromites change à peu près de la même manière. La plupart des sels formés par les métaux alcalino-terreux avec des acides faibles et des acides de force moyenne se dissolvent difficilement, par exemple les phosphates, les oxalates et les carbonates; certains d'entre eux, cependant, sont facilement solubles; ces derniers comprennent les sulfures, cyanures, thiocyanates et acétates. Du fait de l'affaiblissement du caractère basique des hydroxydes en passant de Ba à Be, le degré d'hydrolyse de leurs carbonates augmente dans la même séquence. Leur stabilité thermique change également dans le même sens: alors que le carbonate de baryum, même à la chaleur blanche, se décompose loin d'être complètement, le carbonate de calcium peut être complètement décomposé en CaO et CO2 déjà avec une calcination relativement faible, et le carbonate de magnésium se décompose encore plus facilement.

Du point de vue de la théorie de Kossel, la raison de la bivalence des éléments du groupe alcalino-terreux est le fait que dans le tableau périodique, ils sont tous éliminés des gaz inertes correspondants avec: 2 éléments, donc chacun d'eux a 2 électrons de plus que le gaz inerte précédent. En raison de la tendance des atomes à prendre la configuration de gaz inertes dans les éléments du groupe alcalino-terreux, deux électrons sont facilement séparés, mais pas plus, car une nouvelle séparation aurait déjà provoqué la destruction de la configuration des gaz inertes.

À la famille éléments alcalino-terreux comprennent le calcium, le strontium, le baryum et le radium. DI Mendeleev a inclus le magnésium dans cette famille. Les éléments alcalino-terreux sont nommés pour la raison que leurs hydroxydes, comme les hydroxydes de métaux alcalins, sont solubles dans l'eau, c'est-à-dire qu'ils sont des alcalis. "... Ils sont appelés terrestres parce que dans la nature ils se trouvent à l'état de composés qui forment une masse insoluble de la terre, et eux-mêmes sous la forme d'oxydes RO ont une apparence terreuse", a expliqué Mendeleev dans Fundamentals of Chemistry.

Caractéristiques générales des éléments du groupe II a

Les métaux du sous-groupe principal du groupe II ont une configuration électronique du niveau d'énergie externe ns² et sont des éléments s.

Ils donnent facilement deux électrons de valence, et dans tous les composés ont un état d'oxydation de +2

Agents réducteurs puissants

L'activité des métaux et leur pouvoir réducteur augmentent dans l'ordre suivant: Be - Mg - Ca - Sr - Ba

Les métaux alcalino-terreux comprennent uniquement le calcium, le strontium, le baryum et le radium, moins souvent le magnésium

Le béryllium est plus proche de l'aluminium dans la plupart des propriétés

Propriétés physiques des substances simples

Les métaux alcalino-terreux (par rapport aux métaux alcalins) ont une t ° pl plus élevée. et t ° ébullition, potentiels d'ionisation, densités et dureté.

Propriétés chimiques des métaux alcalino-terreux + Be

1. Réaction avec l'eau.

Dans des conditions normales, la surface de Be et Mg est recouverte d'un film d'oxyde inerte, de sorte qu'ils résistent à l'eau. En revanche, Ca, Sr et Ba se dissolvent dans l'eau avec la formation d'alcalis:

Mg + 2H 2 O - t ° → Mg (OH) 2 + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

2. Réaction avec l'oxygène.

Tous les métaux forment des oxydes RO, peroxyde de baryum - BaO 2:

2Mg + O 2 → 2MgO

Ba + O 2 → BaO 2

3.Les composés binaires sont formés avec d'autres non-métaux:

Be + Cl 2 → BeCl 2 (halogénures)

Ba + S → BaS (sulfures)

3Mg + N 2 → Mg 3 N 2 (nitrures)

Ca + H 2 → CaH 2 (hydrures)

Ca + 2C → CaC 2 (carbures)

3Ba + 2P → Ba 3 P 2 (phosphures)

Le béryllium et le magnésium réagissent relativement lentement avec les non-métaux.

4. Tous les métaux alcalino-terreux se dissolvent dans les acides:

Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 (dil.) → MgSO 4 + H 2

5. Le béryllium se dissout dans les solutions aqueuses d'alcalis:

Be + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

6. Les composés volatils des métaux alcalino-terreux donnent à la flamme sa couleur caractéristique:

les composés de calcium sont rouge brique, le strontium est rouge carmin et le baryum est vert jaunâtre.

Le béryllium, comme le lithium, est l'un des éléments s. Le quatrième électron apparaissant dans l'atome Be est placé dans l'orbitale 2s. L'énergie d'ionisation du béryllium est plus élevée que celle du lithium, en raison de la charge nucléaire plus importante. Dans les bases fortes, il forme l'ion-bérylate BeO 2-2. Par conséquent, le béryllium est un métal, mais ses composés sont amphotères. Le béryllium, bien qu'un métal, est nettement moins électropositif que le lithium.

L'énergie d'ionisation élevée de l'atome de béryllium diffère nettement des autres éléments du sous-groupe PA (magnésium et métaux alcalino-terreux). Sa chimie est très similaire à celle de l'aluminium (similitude diagonale). Ainsi, il s'agit d'un élément avec la présence de qualités amphotères dans ses composés, parmi lesquels toutes les principales prévalent.

La configuration électronique de Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2, par rapport au sodium, présente une caractéristique essentielle: le douzième électron est placé dans l'orbitale 2s, où 1e - est déjà présent.

Les ions de magnésium et de calcium sont des éléments irremplaçables de la vie de toute cellule. Leur rapport dans le corps doit être strictement défini. Les ions magnésium sont impliqués dans l'activité des enzymes (par exemple, la carboxylase), du calcium - dans la construction du squelette et du métabolisme. L'augmentation de la teneur en calcium améliore l'absorption des aliments. Le calcium stimule et régule le cœur. Son excès améliore fortement l'activité du cœur. Le magnésium joue en partie le rôle d'un antagoniste du calcium. L'introduction d'ions Mg 2+ sous la peau provoque une anesthésie sans période d'excitation, de paralysie des muscles, des nerfs et du cœur. Entrer dans une plaie sous la forme d'un métal, cela provoque des processus purulents de longue durée. L'oxyde de magnésium dans les poumons provoque la soi-disant fièvre de la fonderie. Un contact fréquent de la surface de la peau avec ses composés conduit à une dermatite. Les sels de calcium les plus utilisés en médecine sont le sulfate de CaSO 4 et le chlorure de CaCL 2. Le premier est utilisé pour les moulages en plâtre, et le second est utilisé pour la perfusion intraveineuse et comme remède interne. Il aide à combattre l'œdème, l'inflammation, les allergies, soulage les spasmes du système cardiovasculaire, améliore la coagulation sanguine.

Tous les composés du baryum à l'exception du BaSO 4 sont toxiques. Ils provoquent une ménegoencéphalite avec des lésions du cervelet, des lésions des muscles cardiaques lisses, une paralysie et, à fortes doses, des modifications dégénératives du foie. À petites doses, les composés de baryum stimulent l'activité de la moelle osseuse.

Lorsque les composés de strontium sont introduits dans l'estomac, il devient bouleversé, paralysé et vomit; les lésions présentent des caractéristiques similaires à celles des sels de baryum, mais les sels de strontium sont moins toxiques. L'apparition dans le corps de l'isotope radioactif du strontium 90 Sr. est particulièrement préoccupante. Il est excrété extrêmement lentement du corps, et sa longue demi-vie et, par conséquent, la durée d'action peuvent provoquer le mal des radiations.

Le radium est dangereux pour le corps avec son rayonnement et sa demi-vie énorme (T 1/2 \u003d 1617 ans). Initialement, après la découverte et la production de sels de radium sous une forme plus ou moins pure, il a commencé à être utilisé assez largement pour la fluoroscopie, le traitement des tumeurs et certaines maladies graves. Aujourd'hui, avec l'avènement d'autres matériaux plus abordables et moins chers, l'utilisation du radium en médecine a pratiquement cessé. Dans certains cas, il est utilisé pour obtenir du radon et comme additif aux engrais minéraux.

Le remplissage de l'orbitale 4s dans l'atome de calcium est terminé. Avec le potassium, il forme une paire d'éléments s de la quatrième période. L'hydroxyde de calcium est une base assez forte. Dans le calcium - le moins actif de tous les métaux alcalino-terreux - la nature de la liaison dans les composés est ionique.

Selon ses caractéristiques, le strontium occupe une position intermédiaire entre le calcium et le baryum.

Les propriétés du baryum sont les plus proches de celles des métaux alcalins.

Le béryllium et le magnésium sont largement utilisés dans les alliages. Les bronzes au béryllium sont des alliages élastiques de cuivre contenant 0,5-3% de béryllium; les alliages d'aviation (densité 1,8) contiennent 85 à 90% de magnésium («électron»). Le béryllium diffère des autres métaux du groupe IIA - il ne réagit pas avec l'hydrogène et l'eau, mais il se dissout dans les alcalis, car il forme un hydroxyde amphotère:

Be + H 2 O + 2NaOH \u003d Na 2 + H 2.

Le magnésium réagit activement avec l'azote:

3 Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2.

Le tableau montre la solubilité des hydroxydes des éléments du groupe II.

Le problème technique traditionnel est dureté de l'eauassociée à la présence d'ions Mg 2+ et Ca 2+. À partir de bicarbonates et de sulfates, des carbonates de magnésium et de calcium et du sulfate de calcium se déposent sur les parois des chaudières et des tuyaux de chauffage avec de l'eau chaude. Ils interfèrent notamment avec le travail des distillateurs de laboratoire.

Les éléments S dans un organisme vivant remplissent une fonction biologique importante. Le tableau montre leur contenu.

Le fluide extracellulaire contient 5 fois plus d'ions sodium qu'à l'intérieur des cellules. La solution isotonique («liquide physiologique») contient 0,9% de chlorure de sodium, elle est utilisée pour les injections, le lavage des plaies et des yeux, etc. Les solutions hypertoniques (3-10% de chlorure de sodium) sont utilisées comme lotions dans le traitement des plaies purulentes («tirage "Pus). 98% des ions potassium dans le corps se trouvent à l'intérieur des cellules et seulement 2% dans le liquide extracellulaire. Une personne a besoin de 2,5 à 5 g de potassium par jour. 100 g d'abricots secs contiennent jusqu'à 2 g de potassium. Dans 100 g de pommes de terre frites - jusqu'à 0,5 g de potassium. Dans les réactions enzymatiques intracellulaires, l'ATP et l'ADP sont impliqués sous forme de complexes de magnésium.

Une personne a besoin de 300 à 400 mg de magnésium par jour. Il pénètre dans l'organisme avec du pain (90 mg de magnésium pour 100 g de pain), des céréales (dans 100 g d'avoine jusqu'à 115 mg de magnésium), des noix (jusqu'à 230 mg de magnésium pour 100 g de noix). En plus de la construction des os et des dents à base d'hydroxylapatite Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, les cations de calcium sont activement impliqués dans la coagulation sanguine, la transmission de l'influx nerveux et la contraction musculaire. Un adulte doit consommer environ 1 g de calcium par jour. 100 g de fromage à pâte dure contiennent 750 mg de calcium; 100 g de lait - 120 mg de calcium; dans 100 g de chou - jusqu'à 50 mg.

Tenez compte des propriétés chimiques des métaux alcalino-terreux. Définissons les caractéristiques de leur structure, production, être dans la nature, application.

Position dans le PS

Tout d'abord, déterminons l'emplacement de ces éléments dans Mendeleev. Ils sont situés dans le deuxième groupe du sous-groupe principal. Ceux-ci comprennent le calcium, le strontium, le radium, le baryum, le magnésium, le béryllium. Tous ne contiennent pas deux électrons de valence. En général, le béryllium, le magnésium et les métaux alcalino-terreux ont ns2 électrons au niveau externe. Dans les composés chimiques, ils présentent un état d'oxydation de +2. Lors de l'interaction avec d'autres substances, ils présentent des propriétés réductrices, donnant des électrons à partir d'un niveau d'énergie externe.

Modifier les propriétés

Au fur et à mesure que le noyau de l'atome se développe, le béryllium et le magnésium améliorent également leurs propriétés métalliques, car une augmentation du rayon de leurs atomes est observée. Tenez compte des propriétés physiques des métaux alcalino-terreux. Le béryllium dans son état normal est un métal gris de couleur acier. Il a un réseau cristallin hexagonal dense. Au contact de l'oxygène de l'air, le béryllium forme immédiatement un film d'oxyde, à la suite duquel son activité chimique diminue et un revêtement mat se forme.

Propriétés physiques

Le magnésium en tant que substance simple est un métal blanc qui forme une couche d'oxyde dans l'air. Il a un réseau cristallin hexagonal.

Les propriétés physiques des métaux alcalino-terreux calcium, baryum, strontium sont similaires. Ce sont des métaux avec un éclat argenté caractéristique, qui sont recouverts d'un film jaunâtre sous l'influence de l'oxygène atmosphérique. Le calcium et le strontium ont un réseau cubique centré sur la face, le baryum a une structure centrée sur le corps.

La chimie des métaux alcalino-terreux est basée sur le fait qu'ils ont une liaison métallique. C'est pourquoi ils se distinguent par une conductivité électrique et thermique élevée. Leurs points de fusion et d'ébullition sont plus élevés que ceux des métaux alcalins.

Méthodes d'obtention

La production de béryllium à l'échelle industrielle est réalisée par la réduction du métal à partir du fluorure. La condition préalable à cette réaction chimique est le préchauffage.

Étant donné que les métaux alcalino-terreux se trouvent dans la nature sous forme de composés, pour obtenir du magnésium, du strontium, du calcium, une électrolyse de leurs sels fondus est effectuée.

Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques des métaux alcalino-terreux sont associées à la nécessité de retirer au préalable la couche de film d'oxyde de leur surface. C'est elle qui détermine l'inertie de ces métaux à l'eau. Le calcium, le baryum, le strontium, lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, forment des hydroxydes aux propriétés basiques prononcées.

Les propriétés chimiques des métaux alcalino-terreux impliquent leur interaction avec l'oxygène. Pour le baryum, le produit de l'interaction est le peroxyde; pour tous les autres, des oxydes se forment après la réaction. Chez tous les représentants de cette classe, les oxydes présentent des propriétés de base; seul l'oxyde de béryllium est caractérisé par des propriétés amphotères.

Les propriétés chimiques des métaux alcalino-terreux se manifestent également dans la réaction avec le soufre, les halogènes et l'azote. Lors de la réaction avec les acides, la dissolution de ces éléments est observée. Considérant que le béryllium appartient aux éléments amphotères, il est capable d'entrer en interaction chimique avec des solutions alcalines.

Réactions qualitatives

Les formules basiques des métaux alcalino-terreux, considérées au cours de la chimie inorganique, sont associées aux sels. Pour identifier les représentants de cette classe dans un mélange avec d'autres éléments, vous pouvez utiliser une définition qualitative. Lorsque des sels de métaux alcalino-terreux sont introduits dans la flamme d'une lampe à alcool, la flamme est colorée avec des cations. Le cation strontium donne une teinte rouge foncé, le cation calcium une couleur orange et le cation baryum une teinte verte.

Les anions sulfates sont utilisés pour identifier les cations baryum dans l'analyse qualitative. À la suite de cette réaction, il se forme du sulfate de baryum blanc, qui est insoluble dans les acides inorganiques.

Le radium est un élément radioactif présent dans la nature sous forme de traces. Lorsque le magnésium interagit avec l'oxygène, un éclair éblouissant est observé. Ce procédé est utilisé depuis un certain temps pour photographier dans des pièces sombres. Les torches de magnésium sont maintenant remplacées par des systèmes électriques. Le béryllium appartient à la famille des métaux alcalino-terreux, qui réagit avec de nombreux produits chimiques. Le calcium et le magnésium, comme l'aluminium, peuvent réduire des métaux rares tels que le titane, le tungstène, le molybdène et le niobium. Les données sont appelées calciothermie et magnésiumthermie.

Fonctionnalités de l'application

Quelles sont les utilisations des métaux alcalino-terreux? Le calcium et le magnésium sont utilisés pour fabriquer des alliages légers et des métaux rares.

Par exemple, le magnésium est contenu dans le duralumin, et le calcium est un composant des alliages de plomb utilisés pour fabriquer des gaines de câbles et créer des roulements. Les métaux alcalino-terreux sont largement utilisés dans la technologie sous forme d'oxydes. (oxyde de calcium) et de magnésium brûlé (oxyde de magnésium) sont nécessaires pour l'industrie de la construction.

Lorsque l'oxyde de calcium interagit avec l'eau, une quantité importante de chaleur est libérée. (hydroxyde de calcium) est utilisé pour la construction. Une suspension blanche de cette substance (lait de chaux) est utilisée dans l'industrie sucrière pour la purification du jus de betterave.

Sels métalliques du groupe II

Les sels de magnésium, de béryllium, de métaux alcalino-terreux peuvent être obtenus par réaction avec des acides de leurs oxydes. Les chlorures, fluorures, iodures de ces éléments sont des substances cristallines blanches, pour la plupart facilement solubles dans l'eau. Parmi les sulfates, seuls les composés de magnésium et de béryllium sont solubles. Sa diminution est observée des sels de béryllium aux sulfates de baryum. Les carbonates sont pratiquement insolubles dans l'eau ou ont une solubilité minimale.

Les sulfures d'éléments alcalino-terreux se trouvent en petites quantités dans les métaux lourds. Si vous les éclairez, vous pouvez obtenir des couleurs différentes. Les sulfures sont inclus dans des composés lumineux appelés phosphores. Des peintures similaires sont utilisées pour créer des cadrans lumineux et des panneaux de signalisation.

Composés courants de métaux alcalino-terreux

Le carbonate de calcium est l'élément le plus abondant à la surface de la terre. Il fait partie intégrante de composés tels que le calcaire, le marbre, la craie. Parmi eux, le calcaire est principalement utilisé. Ce minéral est indispensable dans la construction et est considéré comme une excellente pierre de construction. De plus, de la chaux vive et de la chaux éteinte, du verre, du ciment sont obtenus à partir de ce composé inorganique.

L'utilisation de calcaire concassé aide à renforcer les routes et, grâce à la poudre, l'acidité du sol peut être réduite. représente les coquilles des animaux les plus anciens. Ce composé est utilisé pour fabriquer du caoutchouc, du papier, des crayons de couleur.

Le marbre est en demande parmi les architectes et les sculpteurs. C'est à partir du marbre que de nombreuses créations uniques de Michel-Ange ont été créées. Certaines stations du métro de Moscou sont bordées de carreaux de marbre. Le carbonate de magnésium est utilisé en grande quantité dans la fabrication de briques, de ciment, de verre. Il est nécessaire dans l'industrie métallurgique pour éliminer les stériles.

Le sulfate de calcium, présent dans la nature sous forme de gypse (sulfate de calcium hydraté cristallin), est utilisé dans l'industrie de la construction. En médecine, ce composé est utilisé pour fabriquer des moulages, ainsi que pour créer des moulages en plâtre.

L'albâtre (gypse semi-aqueux), lorsqu'il interagit avec l'eau, émet une énorme quantité de chaleur. Ceci est également utilisé dans l'industrie.

Le sel d'Epsom (sulfate de magnésium) est utilisé en médecine comme laxatif. Cette substance a un goût amer et se trouve dans l'eau de mer.

La «bouillie de barytine» (sulfate de baryum) ne se dissout pas dans l'eau. C'est pourquoi ce sel est utilisé dans le diagnostic par rayons X. Le sel piège les rayons X, ce qui permet de détecter les maladies du tractus gastro-intestinal.

Dans la composition des phosphorites (roches) et des apatites, il y a du phosphate de calcium. Ils sont nécessaires pour obtenir des composés calciques: oxydes, hydroxydes.

Le calcium joue un rôle particulier pour les organismes vivants. C'est ce métal qui est nécessaire pour construire le squelette osseux. Les ions calcium sont nécessaires pour réguler le travail du cœur, augmenter la coagulation sanguine. Son absence provoque des perturbations du fonctionnement du système nerveux, une perte de coagulabilité, une perte de la capacité des mains à tenir normalement divers objets.

Afin d'éviter les problèmes de santé, une personne doit consommer environ 1,5 gramme de calcium par jour. Le principal problème est que pour que le corps absorbe 0,06 gramme de calcium, vous devez manger 1 gramme de graisse. La quantité maximale de ce métal se trouve dans la laitue, le persil, le fromage cottage et le fromage.

Conclusion

Tous les représentants du deuxième groupe du sous-groupe principal du tableau périodique sont nécessaires à la vie et à l'activité de l'homme moderne. Par exemple, le magnésium est un stimulant des processus métaboliques dans le corps. Il doit être présent dans les tissus nerveux, le sang, les os, le foie. Le magnésium participe activement à la photosynthèse des plantes, car il fait partie intégrante de la chlorophylle. Les os humains représentent environ un cinquième du poids total. Ils contiennent du calcium et du magnésium. Les oxydes et sels de métaux alcalino-terreux ont trouvé diverses applications dans l'industrie de la construction, la pharmacie et la médecine.

Tous les éléments des principaux sous-groupes des groupes I et II du tableau périodique, ainsi que l'hydrogène et l'hélium, sont des éléments s. Outre l'hydrogène et l'hélium, tous ces éléments sont les métaux. Les métaux du groupe I du système périodique sont appelés alcalin, car ils réagissent avec l'eau pour former des alcalis. Les métaux du groupe II du système périodique, à l'exception du béryllium et du magnésium, sont appelés terre alcaline. Francium, complétant le groupe I, et radium, complétant le groupe II, - éléments radioactifs.

Quelques propriétés des métaux s 3

Tableau 15.1

et PI est le potentiel (énergie) d'ionisation; EO - électronégativité.

Tous les métaux-s ont un ou deux électrons sur la coque extérieure et peuvent facilement les donner, formant des ions avec une configuration électronique stable de gaz rares. L'activité réductrice élevée de ces métaux se manifeste par des potentiels d'ionisation (IP) très faibles et une faible électronégativité (OE) (tableau 15.1). Comparez les potentiels d'ionisation des métaux alcalins et des gaz rares (de tous les éléments, les gaz rares ont l'OE le plus faible et l'IP le plus élevé; voir le tableau 18.1)

Propriétés physiques. Dans des conditions normales, les s-métaux sont à l'état solide, formant des cristaux avec une liaison métallique. Tous les métaux du groupe que j'ai réseau cubique centré sur le corps (BCC, voir § 4.4). Le béryllium et le magnésium sont caractérisés par emballage étanche hexagonal (Hcp), calcium et strontium réseau cubique à faces centrées (Fcc), baryum cubique centré sur le corps (BCC).

Les métaux du groupe I sont mous et ont une faible densité par rapport aux autres. Lithium, sodium et potassium plus léger que l'eau et flotter à sa surface en réagissant avec elle. Les métaux du groupe II sont plus durs et plus denses que les métaux alcalins. Les bas points de fusion et d'ébullition des métaux-s (voir le tableau 15.1) sont expliqués par la liaison métallique relativement faible dans les réseaux cristallins; énergie de liaison (en eV): lithium 1,65, sodium 1,11, potassium 0,92, rubidium 0,84, césium 0,79, béryllium 3,36, magnésium 1,53, calcium 1,85, strontium 1, 70, baryum 1,87.

A titre de comparaison, l'énergie de liaison (en eV): aluminium 3,38, zinc 1,35, fer 4,31, cuivre 3,51, argent 2,94, titane 4,87, molybdène 6,82, tungstène 8,80.

La liaison métallique est formée par des électrons de valence délocalisés retenant ensemble les ions positifs des atomes métalliques (voir § 3.6). Plus le rayon du métal est grand, plus les électrons sont délocalisés, qui sont répartis dans une «couche mince» entre les ions positifs, et plus la force du réseau cristallin est faible. Ceci explique les bas points de fusion et d'ébullition des métaux des groupes I et II. Les points de fusion et d'ébullition des éléments du groupe II, contrairement aux métaux alcalins, changent de manière non systématique, ce qui s'explique par les différences de structures cristallines (voir ci-dessus).

Distribution dans la nature. Tous les métaux-s se trouvent dans la nature uniquement sous forme de composés: sels minéraux fossiles et leurs dépôts (KC1, NaCl, CaCO 3 et autres) et ions dans l'eau de mer. Le calcium, le sodium, le potassium et le magnésium occupent respectivement les cinquième, sixième, septième et huitième places en termes d'abondance sur Terre. Le strontium est abondant avec modération. La teneur en autres métaux-S de la croûte terrestre et des eaux océaniques est insignifiante. Par exemple, la teneur en sodium dans la croûte terrestre est de 2,3% et dans l'eau de mer de 1,1%, le césium dans la croûte terrestre est de 3 10 ~ 4% et dans l'eau de mer de 3 10 -8%.

Le sodium, le césium et le béryllium n'ont chacun qu'un seul isotope stable, le lithium, le potassium et le rubidium en ont deux chacun: | Li 7,5% et | Li 92,5%; 93,26% et CC 6,74%; f ^ Rb 72,17% et fpRb 27,83%. Le magnésium a trois isotopes stables (| 2 Mg 79,0%, j | Mg 10,0% et j | Mg 11,0%). D'autres métaux alcalino-terreux ont des isotopes plus stables; les principaux sont: 4 ° Ca 96,94% et Californie 2,09%; || Sr 82,58%, 8 | Sr 9,86% et || Sr 7,0%; 1 || Ba 71,7%, 18 | Ba 11,23%, 18 ®Ba 7,85% et 18 | Ba 6,59%.