Kim loại kiềm thổ là gì? Tính chất và ứng dụng trong đời sống

I. Kim loại kiềm thổ là chất gì?

Kiềm thổ là tên gọi để chỉ những nguyên tố thuộc nhóm II trong bảng tuần hoàn. Có toàn bộ 6 nguyên tố được xếp vào nhóm kiềm thổ được sắp xếp lần lượt theo số hiệu nguyên tử tăng dần gồm có : Beri ( Be ), Magie ( Mg ), Canxi ( Ca ), Stronti ( Sr ), Bari ( Ba ) và Radi ( Ra ). Trong đó Radi là 1 nguyên tố phóng xạ có chu kỳ luân hồi bán rã ngắn, được phát hiện từ quặng uranium .

Chắc có nhiều người vướng mắc vì sao nhóm được đặt tên là “ kiềm thổ ”. Câu vấn đáp là do chúng mang những tính chất tự nhiên trung gian giữa những chất kiềm ( hay những oxit của kim loại kiềm ) và những loại đất hiếm ( hay oxit của kim loại đất hiếm ) .

Các kim loại kiềm thổ chiếm tỉ lệ 4,16% trong vỏ Trái Đất, trong đấy Canxi chiếm 67%, Magnesi chiếm 31%, Bari chiếm 1.4%, Stronti chiếm 0.6%, còn lại lượng nhỏ là Beri và Radi. Trong tự nhiên chúng ít khi tồn tại ở dạng đơn chất mà thường kết hợp với các gốc hóa học khác. 

Bạn đang đọc: Kim loại kiềm thổ là gì? Tính chất và ứng dụng trong đời sống

Vị trí kim loại kiềm thổ trong bảng tuần hoàn hóa học

II. Vị trí, cấu tạo của kim loại kiềm thổ

Nhìn vào bảng tuần hoàn những kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA, đứng sau nhóm kim loại kiềm nhóm IA. Cấu hình electron của những nguyên tố kiềm thổ như sau :

Nguyên tố	Be	Mg	Ca	Sr	Ba
Cấu hình e	[ He ] 2 s2	[ Ne ] 3 s2	[ Ar ] 4 s2	[ Kr ] 5 s2	[ Xe ] 6 s2

Cấu tạo chung của những nguyên tố này đều là xs2, đều có 2 electron ở lớp ngoài cùng nên có khuynh hướng nhường 2 e để tạo cấu hinh bền vững và kiên cố – những ion dương có điện tích + 2. Vì vậy những kim loại kiềm thổ có trạng thái hoạt động hóa học tương đối mạnh .

II. Tính chất của kim loại kiềm thổ

Các tính chất đặc trưng của kim loại nhóm kiềm thổ gồm có :

1. Tính chất vật lý

• Kiềm thổ là những kim loại có màu trắng bạc hoặc xám nhạt .
• Các kim loại kiềm thổ tương đối mềm, cứng hơn kim loại kiềm nhưng chúng vẫn có độ cứng thấp và giảm dần theo chiều từ Beri đến Bari .
• Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn so với kim loại kiềm nhưng nhỏ hơn nhiều so với những nguyên tố khác. Chúng đổi khác không theo 1 chiều nhất định vì những nguyên tố có cấu trúc tinh thể khác nhau, trong khi Be, Mg là hình lục phương, Ca và Sr có hình lập phương tâm diện thì Ba lại là lập phương tâm khối .

Màu sắc những kim loại kiềm thổ
Dưới đây là bảng tổng hợp 1 số ít tính chất vật lý của nhóm kim loại kiềm thổ :

Nguyên tố	Khối lượng riêng ( g / cm3 )	Nhiệt độ sôi ( oC )	Nhiệt độ nóng chảy ( oC )	Mạng tinh thể	Độ cứng	Độ dẫn điện ( s / m )
Be	1.85	2770	1280	Lục phương	5.5	31,3. 10 ^ 6
Mg	1.74	1110	650	Lục phương	2.5	22,6. 10 ^ 6
Ca	1.55	1440	838	Lập phương tâm diện	1.75	29,8. 10 ^ 6
Sr	2.6	1380	768	Lập phương tâm diện	1.5	7,62. 10^6 Xem thêm: Hủ & Lọ Đựng Gia Vị, Dầu Ăn
Ba	3.5	1640	714	Lập phương tâm khối	1.25	3. 10 ^ 6
Ra	5.5				?	?

2. Tính chất hóa học

Các kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh nhờ cấu trúc có thừa 2 electron ở lớp ngoài cùng. Tính khử tăng dần từ Be đến Ba theo chiều tăng dần của nửa đường kính nguyên tử

2.1 Tác dụng với nước:

• Ca, Sr, Ba công dụng với nước tạo dung dịch kiềm và giải phóng khí H2 :

Ca + 2H2 O → Ca ( OH ) 2 + H2

• Mg không tan trong nước lạnh, tan chậm trong nước nóng tạo thành Magie oxit :

Mg + H2O → MgO + H2 ↑

• Beri không tan trong nước dù ở bất kể nhiệt độ nào. Nhưng hoàn toàn có thể tan trong những dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng tạo phức berilat :

Be + 2N aOH + 2H2 O → Na2 [ Be ( OH ) 4 ] + H2
Be + 2 NaOH nóng chảy → Na2BeO2 + H2

2.2 Tác dụng với phi kim:

• Các kim loại kiềm thổ đều phản ứng với oxi khi bị đốt nóng trong không khí tạo ra oxit ( phản ứng cháy ) :

2 Ca + O2 → 2 CaO

• Tác dụng can đảm và mạnh mẽ với những Halogen, lưu huỳnh, photpho, cacbon … tạo muối

Ca + Cl2 → CaCl2
Mg + Si → Mg2Si

• Do có ái lực lớn hơn oxi nên những kim loại kiềm thổ hoàn toàn có thể khử được nhiều oxit bền như CO2, SiO2, Cr2O3, Al2O3 …

2B e + TiO2 → 2B eO + Ti
2M g + CO2 → 2M gO + C

2.3 Tác dụng với dung dịch axit

• Tác dụng với axit trong điều kiện kèm theo thường tạo muối và giải phóng khí H2 :

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

• Tác dụng với axit đặc nóng như HNO3 đ, H2SO4 đ, n :

4C a + 10HNO ­ 3 ( l ) → 4C a ( NO3 ) 2 + NH4NO3 + 3H2 O
Mg + H2SO4 → MgSO4 + SO2 + H2O

III. Phương pháp điều chế kim loại kiềm thổ

Do năng lực hoạt động hóa học mạnh nên những kim loại kiềm thổ sống sót dưới dạng hợp chất. Để điều chế kim loại kiềm thổ chiêu thức được sử dụng phổ cập lúc bấy giờ là điện phân nóng chảy muối của chúng :
CaCl2 ​ → Ca + Cl2
​ MgCl2 → Mg + Cl2

IV. Ứng dụng của kim loại kiềm thổ

Trong đời sống cũng như trong công nghiệp những kim loại kiềm thổ được ứng dụng trong nhiều ngành nghề :

• Beri : Được sử dụng trong sản xuất hợp kim đồng – beri, sử dụng thoáng đãng trong những thiết bị đo độ dẫn điện, những điện cực hàn điểm, lò xo … Beri được sử dụng trong những thiết bị phát hiện tia X, thiết bị phản xạ và điều tiết neutron …

Hợp kim đồng – beri

• Magie :

– Sử dụng trong sản xuất kim loại tổng hợp cứng, bền và nhẹ trong sản xuất những phụ tùng, linh phụ kiện máy bay, xe hơi, tên lửa … và sản xuất pháo hoa. Magie còn được sử dụng để khử lưu huỳnh trong quặng sắt .
– Hợp chất của Magie, như MgO – là vật tư chịu lửa trong những lò luyện kim, MgCO3 là bột khô sử dụng cho những vận động viên thể dục dụng cụ, cử tạ … .

• Canxi :

– Là chất khử trong điều chế kim loại như urani, thori …
– Canxi hoặc hợp chất của canxi dùng trong sản xuất xi-măng, vôi trong thiết kế xây dựng .
– Canxi là 1 khoáng chất thiết yếu so với con người, tham gia vào sự cấu trúc của răng, xương cũng như nhiều công dụng sinh học của khung hình .

• Stronti :

– Sử dụng trong sản xuất kim loại tổng hợp, trong nghiên cứu và điều tra về giải phóng những chất dẫn truyền thần kinh .
– Muối của Stronti được sử dụng trong sản xuất pháo hoa …

Canxi ứng dụng trong sản xuất xi-măng

• Bari:

  Xem thêm: Thiết Bị Dụng Cụ Cầm Tay Giá Rẻ Tại TP.HCM – Dụng Cụ Vàng

– Kim loại Bari sử dụng trong sản xuất kim loại tổng hợp .
– Hợp chất BaSO4 được sử dụng làm chất cản quang phóng xạ trong chụp X-quang. BaCO3 sử dụng trong sản xuất thủy tinh. BaNO3 sử dụng trong sản xuất pháo hoa …

Trên đây là những thông tin cơ bản về nhóm kim loại kiềm thổ giúp người đọc hiểu về kim loại kiềm thổ là gì ? tính chất cũng như ứng dụng của chúng trong đời sống. Nếu bạn có thêm vướng mắc hãy liên hệ với chúng tôi qua website vietchem.com.vn

Source: https://suanha.org
Category : Dụng Cụ