Cấu trúc mạng tinh thể của kim loại kiềm thổ

Bài viết này sẽ giúp những em biết vị trí của kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, thông số kỹ thuật electron của kiềm thổ ? Tính chất vật lý, đặc thù hóa học của kim loại kiềm thổ ? Điều chế và ứng dụng của kim loại kiềm thổ ? Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm thổ như : Ca ( OH ) 2, CaCO3, CaSO4, nước cứng, … và cách nhận ra ion Ca2 +, Mg2 + trong dung dịch.

A. Kim loại kiềm thổ: Tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ.

Bạn đang đọc: Cấu trúc mạng tinh thể của kim loại kiềm thổ

I. Vị trí kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

– Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn, gồm những nguyên tố : Beri ( Be ), Magie ( Mg ), Canxi ( Ca ), Stronti ( Sr ), Bari ( Ba ) và Rađi ( Ra ). – Nguyên tử của những kim loại kiềm thổ đều có thông số kỹ thuật electron lớp ngoài cùng là ns2 ( n là số thứ tự của lớp ). ⇒ Trong mỗi chu kì, những kim loại kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm.

II. Tính chất vật lí của kim loại kiềm thổ

– Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc hoặc xám nhạt, có ánh bạc, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt và hoàn toàn có thể dát mỏng. – Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của kim loại kiềm thổ tương đối thấp – Do những kim loại kiềm thổ có kiểu mạng tinh thể không giống nhau nên nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của những kim loại kiềm thổ không biến hóa theo một quy luật nhất định như những kim loại kiềm. – Kim loại kiềm thổ cứng hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung, kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp ; độ cứng giảm dần từ Be → Ba ( Be cứng nhất hoàn toàn có thể vạch được thủy tinh ; Ba chỉ hơi cứng hơn chì ).

III. Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ

– Kim loại kiềm thổ có 2 e lớp ngoài cùng trong thông số kỹ thuật e, nên có xu thế nhường 2 e khi tham gia phản ứng hóa học. Nên kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh, tăng dần từ beri đến bari.

 M → M2+ + 2e

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

1. Kim loại kiềm thổ tác dụng với phi kim

Kim loại kiềm thổ khử những nguyên tử phi kim thành ion âm. – Ở to thường, Be và Mg bị oxi hóa chậm tạo thành lớp màng oxit bảo vệ, những kim loại còn lại tính năng với oxi mạnh hơn. – Khi đốt nóng tổng thể những kim loại nhóm IIA đều cháy thành oxit. 2M g + O2 → 2M gO – Với halogen : phản ứng thuận tiện ở nhiệt độ thường :

Tổng quát: M + X2 → MX2

2. Kim loại kiềm thổ tác dụng với dung dịch axit

a) KL Kiềm thổ tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng

– Kim loại kiềm thổ khử mạnh ion H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng thành khí H2.

Ca + 2HC l → CaCl2 + H2 ↑

b) KL Kiềm thổ Với axit HNO3, H2SO4 đặc

– Kim loại kiềm thổ có thể khử N+5 trong HNO3 loãng xuống N-3, S+6 trong H2SO4 đặc xuống S-2:

3. Kim loại kiềm thổ tác dụng với nước

– Ở nhiệt độ thường, Be không khử được nước, Mg khử chậm. Các kim loại còn lại khử mạnh nước giải phóng khí hiđro.

CaO + 2H2 O → Ca ( OH ) 2 + H2 ↑ Mg + H2O MgO + H2 ↑

B. Một số hợp chất quan trọng của canxi: Canxi hidroxit, Canxi cacbonat, Canxi sunfat,…

I. Canxi hiđroxit Ca(OH)2

1. Tính chất vật lý của canxi hidroxit

– Canxi hiđroxit (Ca(OH)2) còn gọi là vôi tôi, là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Nước vôi trong là dung dịch Ca(OH)2.

2. Tính chất hóa học của canxi hidroxit

– Canxi hidroxit Ca(OH)2 hấp thụ dễ dàng khí CO2:

Ca ( OH ) 2 + CO2 → CaCO3 ↓ + H2O

– Phản ứng trên thường được dùng để nhận biết khí CO2.

– Canxi hidroxit Ca(OH)2 là một bazơ mạnh, lại rẻ tiền nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất amoniac (NH3), clorua vôi (CaOCl2), vật liệu xây dựng,… 

II. Canxi cacbonat CaCO3

1. Tính chất vật lý của canxi cacbonat

– Canxi cacbonat (CaCO3) là chất rắn, màu trắng, không tan trong nước, bị phân hủy ở nhiệt độ khoảng 1000oC.

– Trong tự nhiên, canxi cacbonat sống sót ở dạng đá vôi, đá hoa, đá phấn và là thành phần chính của vỏ và mai những loài ốc, sò, hến, mực, …

2. Tính chất hóa học của canxi cacbonat

– Ở nhiệt độ thường, CaCO3 tan dần trong nước có hòa tan khí CO2 tạo ra canxi hiđrocacbonat (Ca(HCO3)2), chất này chỉ tồn tại trong dung dịch.

Xem thêm: Top 10+ dụng cụ hút mũi, rửa mũi cho bé an toàn – Kids Plaza

– Khi đun nóng, hoặc áp suất CO2 giảm đi thì Ca(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra CaCO3 kết tủa.

CaCO3 + H2O + CO2– Phản ứng thuận ở trên lý giải sự xâm thực của nước mưa so với đá vôi ; Phản ứng nghịch lý giải sự hình thành thạch nhũ có trong hang động.

3. Ứng dụng của canxi cacbonat

– Đá vôi dùng làm vật tư kiến thiết xây dựng, sản xuất vôi, xi-măng, thủy tinh, … Đá hoa dùng trong những khu công trình mĩ thuật ( tạc tượng, trang trí, … ). Đá phấn dễ nghiền thành bột mịn làm phụ gia của thuốc đánh răng, …

III. Canxi sunfat CaSO4

– Trong tự nhiên, canxi sunfat (CaSO4) tồn tại dưới dạng muối ngậm nước CaSO4.2H2O gọi là thạch cao sống.

– Khi đun nóng đến 160oC, thạch cao sống mất một phần nước biến thành CaSO4.H2O hoặc CaSO4.0,5H2O gọi là thạch cao nung.

CaSO4. 2H2 O CaSO4. H2O + H2O – Thạch cao nung là chất rắn màu trắng, dễ nghiền thành bột mịn. Khi nhào bột này với nước tạo thành một loại bột nhão có năng lực đông cứng nhanh.

– Thạch cao khan là CaSO4 được điều chế bằng cách nung thạch cao sống ở nhiệt độ 350oC.

– Khi nghiền clanhke, người ta trộn thêm 5 – 10 % thạch cao để kiểm soát và điều chỉnh vận tốc đông cứng của xi-măng. Thạch cao nung còn được dùng để nặn tượng, đúc khuôn và bó bột khi gãy xương.

C. Nước cứng

I. Nước cứng là gì

• Khái niệm: Nước cứng là nước chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+.

– Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca2+ và Mg2+ được gọi là nước mềm.

• Người ta phân biệt nước cứng có tính cứng trong thời điểm tạm thời, vĩnh cửu và toàn phần.

– Tính cứng tạm thời là tính cứng gây nên bởi các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2. (tức là chứa các ion Ca2+, Mg2+, HCO3-)

Khi đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra kết tủa CaCO3 và MgCO3 nên sẽ làm mất tính cứng.

– Tính cứng vĩnh cửu là tính cứng gây nên bởi những muối sunfat, clorua của canxi và magie ( tức có chứa những ion Ca2 +, Mg2 +, SO42 -, Cl – ) Khi đun sôi, những muối này không bị phân hủy nên tính cứng vĩnh cửu không mất đi. – Tính cứng toàn phần gồm cả tính cứng trong thời điểm tạm thời và tính cứng vĩnh cửu. ⇒ Nước tự nhiên thường là nước cứng toàn phần.

II. Tác hại của nước cứng

– Đun nước cứng lâu ngày trong nồi hơi, nồi sẽ bị phủ một lớp cặn. Lớp cặn dày 1 mm làm tốn thêm 5 % nguyên vật liệu, thậm chí còn hoàn toàn có thể gây nổ. – Các ống dẫn nước cứng lâu ngày bị đóng cặn, làm giảm lưu lượng của nước. – Quần áo giặt bằng nước cứng thì xà phòng không ra bọt, tốn xà phòng và làm quần áo chóng hư hỏng do những kết tủa khó tan bám vào quần áo. – Pha trà bằng nước cứng sẽ làm giảm mùi vị của trà. Nấu ăn bằng nước cứng sẽ làm cho thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị.

III. Cách làm mềm nước cứng

Nguyên tắc làm mềm nước cứng là làm giảm nồng độ các ion Ca2+, Mg2+ trong nước cứng bằng các phương pháp sau:

1. Làm mềm nước cứng bằng phương pháp kết tủa

– Khi đun sôi nước, các muối Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2 bị phân hủy tạo ra muối cacbonat không tan. Loại bỏ kết tủa ta được nước mềm.

Ca ( HCO3 ) 2 CaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O Mg ( HCO3 ) 2 MgCO3 ↓ + CO2 ↑ ­ + H2O

– Dùng Ca(OH)2 với một lượng vừa đủ để trung hoà muối axit, tạo ra kết tủa làm mất tính cứng tạm thời.

– Dùng Na2CO3 (hoặc Na3PO4) để làm mất tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

– Trên thực tế, người ta dùng đồng thời một số hoá chất, thí dụ Ca(OH)2 và Na2CO3.

2. Làm mềm nước cứng bằng phương pháp trao đổi ion

– Những vật tư vô cơ hoặc hữu cơ có năng lực trao đổi một số ít ion có trong thành phần cấu trúc của chúng với những ion có trong dung dịch được gọi là vật tư trao đổi ion. – Trong xử lí nước cứng, người ta thường dùng những vật tư polime có năng lực trao đổi cation, gọi chung là nhựa cationit. – Các zeolit là vật tư trao đổi ion vô cơ cũng thường được dùng để làm mềm nước. – Phương pháp trao đổi ion hoàn toàn có thể làm giảm cả độ cứng vĩnh cửu lẫn độ cứng trong thời điểm tạm thời của nước .

IV. Nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch

Để nhận biết ion Ca2+, Mg2+ trong dung dịch, ta dùng dung dịch muối chứa CO3 sẽ tạo ra kết tủa CaCO3 hoặc MgCO3. Sục khí CO2 dư vào dung dịch, nếu kết tủa tan chứng tỏ sự có mặt của Ca2+ hoặc Mg2+ trong dung dịch ban đầu.

Ca2 + + CO32 – → CaCO3 ↓ CaCO3 + CO2 + H2O → Ca ( HCO3 ) 2 ( tan )

 Mg2+ + CO32- → MgCO3↓

Xem thêm: Vớ Y Khoa Relaxsan Điều Trị Giãn Tĩnh Mạch – Siêu Thị Y Tế

MgCO3 + CO2 + H2O → Mg ( HCO3 ) 2 ( tan )

Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về Tính chất vật lý của kim loại kiềm thổ, tính chất hóa học của kiềm thổ một số hợp chất của kim loại kiềm thổ. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.