Щёлочноземельные металлы Презентация для учащихся 9, 11 классов Автор презентации: Ходан Константин, ученик 11 класса ГБОУ гимназия «Вертикаль» 1748

Элементы главной подгруппы II группы ПСХЭ НазваниеСхема атомаРадиус атома Бериллий (Be)+4 )2 )20,169 Магний (Mg)+12 ) 2) 8) 20,24513 Кальций (Ca)+20 ) 2 ) 8) 8) 20,279 Стронций (Sr)+38 ) 2 )8 )8) 8) 20,304 Барий (Ba)+56 ) 2 )8 )8 )8 )8) 20,251 Радий (Ra)+88 ) 2) 8) 8) 8) 8) 8) 20,2574 Атом. масса ЭОT кипения o CT плавления o CПлотность(г/см 3 ) Be9,0121, ,848 Mg24,211, ,737 Ca40,081, ,55 Sr87,620, ,54 Ba137,340, ,5 Ra[226]0, ,5

История названия Металлы названы так потому, что их оксиды сообщают в воде щелочную реакцию. Кроме того, оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и железа, носившими ранее общее название «земли». В более строгом понимании к щёлочноземельным металлам относят только кальций, стронций, барий и радий, реже магний. Первый элемент этой подгруппы, бериллий, по большинству свойств гораздо ближе к алюминию, чем к высшим аналогам группы, в которую он входит. Второй элемент этой группы, магний, также в некоторых отношениях значительно отличается от щёлочноземельных металлов. Нахождение в природе Все щёлочноземельные металлы имеются (в разных количествах) в природе. Ввиду своей высокой химической активности все они в свободном состоянии не встречаются. Самым распространённым щёлочноземельным металлом является кальций, количество которого равно 3,38 % (от массы земной коры). Немногим ему уступает магний, количество которого равно 2,35 % (от массы земной коры). Распространены в природе также барий и стронций, которых соответственно 0,05 и 0,034 % от массы земной коры. Бериллий является редким элементом, количество которого составляет 6·104% от массы земной коры. Что касается радия, который радиоактивен, то это самый редкий из всех щёлочноземельных металлов, но он в небольшом количестве всегда содержится в урановых рудах. В частности, он может быть выделен оттуда химическим путём. Его содержание равно 1·1010% (от массы земной коры).

Физические свойства Все щёлочноземельные металлы серые, твёрдые при комнатной температуре вещества. В отличие от щелочных металлов, они существенно более твёрдые, и ножом преимущественно не режутся (исключение стронций). Плотность щёлочноземельных металлов с порядковым номером растёт, хотя явно рост наблюдается только начиная с кальция. Самый тяжёлый радий, по плотности сравнимый с железом (ρ= 7,874 г/см3). Биологическая роль Магний содержится в тканях животных и растений (хлорофилл), является кофактором многих ферметативных реакций, необходим при синтезе АТФ, участвует в передаче нервных импульсов, активно применяется в медицине (бишофитотерапия и др.). Кальций распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть находится в скелете и зубах. В костях кальций содержится в виде гидроксиапатита. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят "скелеты" большинства групп беспозвоночных (губки, коралловые полипы, моллюски и др.). Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также служат одним из универсальных вторичных посредников внутри клеток и регулируют самые разные внутриклеточные процессы мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов. Стронций может замещать кальций в природных тканях, т.к. схож с ним по свойствам. В организме человека масса стронция составляет около 1% от массы кальция. На данный момент о биологической роли бериллия, бария и радия ничего не известно. Все соединения бария и бериллия ядовиты. Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон газообразный радиоактивный продукт распада радия.

Химические свойства Щёлочноземельные металлы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns², и являются s-элементами, наряду с щелочными металлами. Имея два валентных электрона, щёлочноземельные металлы легко их отдают, и во всех соединениях имеют степень окисления +2 (очень редко +1). Химическая активность щёлочноземельных металлов растёт с ростом порядкового номера. Бериллий в компактном виде не реагирует ни с кислородом, ни с галогенами даже при температуре красного каления (до 600 °C, для реакции с кислородом и другими халькогенами нужна ещё более высокая температура, фтор исключение). Магний защищён оксидной плёнкой при комнатной температуре и более высоких (до 650 °C) температурах и не окисляется дальше. Кальций медленно окисляется и при комнатной температуре вглубь (в присутствии водяных паров), и сгорает при небольшом нагревании в кислороде, но устойчив в сухом воздухе при комнатной температуре. Стронций, барий и радий быстро окисляются на воздухе, давая смесь оксидов и нитридов, поэтому их, так же и как щелочные металлы (и кальций), хранят под слоем керосина. Также, в отличие от щелочных металлов, щелочноземельные металлы не образуют надпероксиды и озониды. Оксиды и гидроксиды щёлочноземельных металлов имеют тенденцию к усилению основных свойств с ростом порядкового номера.

Простые вещества Бериллий реагирует со слабыми и сильными растворами кислот с образованием солей: однако пассивируется холодной концентрированной азотной кислотой. Реакция бериллия с водными растворами щелочей сопровождается выделением водорода и образованием гидроксобериллатов: При проведении реакции с расплавом щелочи при °C образуются диоксобериллаты: Магний, кальций, стронций, барий и радий реагируют с водой с образованием щелочей (кроме магния, реакция которого с водой происходит только при внесении раскалённого порошка магния в воду, и кальция, гидроксид которого плохо растворим в воде, и, следственно, не может быть назван щелочью): Также, кальций, стронций, барий и радий реагируют с водородом, азотом, бором, углеродом и другими неметаллами с образованием соответствующих бинарных соединений:

Оксиды Оксид бериллия - амфотерный оксид, растворяется в концентрированных минеральных кислотах и щелочах с образованием солей: но с менее сильными кислотами и основаниями реакция уже не идет. Оксид магния не реагирует с разбавленными и концентрированными основаниями, но легко реагирует с кислотами и водой: Оксиды кальция, стронция, бария и радия - основные оксиды, реагируют с водой, сильными и слабыми растворами кислот и амфотерными оксидами и гидроксидами:

Гидроксиды Гидроксид бериллия амфотерен, при реакциях с сильными основаниями образует бериллаты, с кислотами - бериллиевые соли кислот: Гидроксиды магния, кальция, стронция, бария и радия - основания, сила увеличивается от слабого до очень сильного, являющегося сильнейшим коррозионным веществом, по активности превышающим гидроксид калия. Хорошо растворяются в воде (кроме гидроксидов магния и кальция). Для них характерны реакции с кислотами и кислотными оксидами и с амфотерными оксидами и гидроксидами:

Применение Бериллий и сплавы на его основе используются в самолето- и ракетостроении, ядерной энергетике и при производстве рентгеновских трубок. Оксид бериллия применяется в качестве химически стойкого и огнеупорного материала для изготовления тиглей и специальной керамики, входит в состав стеклообразующих смесей. Магнийалюминевые сплавы (магналий, электрон) используются для изготовления деталей в самолето- и автомобилестроении. Оксид магния применяется в сигнальных ракетах, в производстве магния, при производстве резины, для очистки нефтепродуктов, в производстве строительных и огнеупорных материалов, используется в медицине. Горькая соль – гептагидрат сульфата магния – применяется в медицине. Кальций служит восстановителей в металлотермии, раскислителем при выплавке стали. Оксид и гидроксид кальция широко используются в строительстве, металлургии, при производстве стекла, сахара, бумаги и др. Фторид кальция служит сырьем для получения плавиковой кислоты и фтора. Стронций используется в качестве легирующей добавки при производстве сталей. Оксид стронция применяется для поглощения рентгеновского излучения, стекла на его основе идут на производство кинескопов. Барий используется в качестве газопоглотителя в вакуумных трубках. Сульфат бария применяется в качестве белого пигмента, используется в медицине.