Kim loại kiềm thổ

Bài học Hóa 12: Kim loại kiềm thổ đưa ra các nội dung về vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, cũng như tính chất vật lí, tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ, kèm theo các ví dụ, phương trình phản ứng. 

I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

1. Vị trí trong bảng tuần hoàn Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố beri (Be), magie (Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), bari (Ba) và rađi (Ra)*, Ra là nguyên tố phóng xạ không nghiên cứu trong chương trình. 2. Cấu hình electron nguyên tử Nguyên tử của các kim loại kiềm thổ đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2 (n là số thứ tự của lớp). 4Be: [He] 2s2; 12Mg: [Ne] 3s2; 20Ca: [Ar] 4s2; 38Sr: [Kr] 5s2; 56Ba: [Xe] 6s2

II. Tính chất vật lí

• Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc, có thể dát mỏng.
• Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các tuy cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đôi thấp.
• Khối lượng riêng tương đối nhỏ, nhẹ hơn nhôm (trừ bari). Độ cứng hơi cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối mềm.

• Các kim loại kiềm thổ có những tính chất vật lí biến đổi không theo một quy luật nhất định như các kim loại kiềm.

Nguyên nhân là do chúng có các kiểu mạng tinh thể không giống nhau.

III. Tính chất hóa học

Các kim loại kiềm thổ là những kim loại hoạt động mạnh. Tính khử tăng dần từ beri đến bari.

Trong các hợp chất, kim loại kiềm thổ có số oxi hóa +2.

M → M²⁺ + 2e

1. Tác dụng với phi kim

Kim loại kiềm thổ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.

Thí dụ:

2Mg + O₂ 2MgO

Ca + Cl₂ CaCl₂

Lưu ý:

BeO là oxit lưỡng tính, không tan trong nước, tan trong dung dịch axit và kiềm.

MgO: là oxit bazơ không tan trong nước.

CaO, SrO, BaO: là oxit bazơ dễ tác dụng với nước tạo dung dịch bazơ.

CaO + H₂O  → Ca(OH)₂ 

2. Tác dụng với dung dịch axit

2.1. Với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng

M + 2HCl →  MCl₂ + H₂ (M là kim loại kiềm thổ)

Thí dụ:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

2.2. Với dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc

Kim loại kiểm thổ có thể khử N+5 

4Mg + 10HNO_{3 (loãng)} → 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

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

3. Tác dụng với nước

Be không tác dụng với nước. Mg tác dụng chậm ở điều kiện thường, nhiệt độ cao cho phản
ứng tốt hơn. Ca, Sr, Ba tác dụng mạnh với nước ngay cả ở điều kiện thường giải phóng H₂ và thu dung dịch bazơ.

M + 2H₂O → M(OH)₂ + H₂ ( M là kim loại kiềm thổ)

Thí dụ: 

Ba + 2H₂O →Ba(OH)₂ + H₂

Mg + H₂O MgO + H₂

IV. Trạng thái tự nhiên, điều chế

Trong tự nhiên, một số kim loại kiềm tồn tại dưới quặng: Đolomit: CaCO₃.MgCO₃.

Quặng Đolomit

Thường được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy muối halogenua của chúng.

MCl₂ 2M + Cl₂