II группа главная подгруппа Периодической таблицы Менделеева (щелочноземельные металлы)

К щелочноземельным металлам относят химические элементы: двувалентные металлы, составляющие IIА группу:

Бериллий Be 

магний Mg

кальций Ca,

стронций Sr,

барий Ba и

радий Ra

Хотя бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, а магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них.

Все щелочноземельные металлы — вещества серого цвета и гораздо более твердые, чем щелочные металлы.

Бериллий Be устойчив на воздухе. Магний и кальций (Mg и Ca) устойчивы в сухом воздухе. Стронций Sr и барий Ba хранят под слоем керосина.

Общая характеристка щелочноземельных металлов

От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение:

  • атомного радиуса,
  • металлических, основных, восстановительных свойств,
  • реакционной способности.

Уменьшается

  • электроотрицательность,
  • энергия ионизация,
  • сродство к электрону.
Периодическая таблица-2 группа

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, все они содержат 2 электрона на внешнем уровне ns2:

Be — 2s2

Mg —3s2

Ca — 4s2

Sr — 5s2

Ba — 6s2

Ra — 7s2

Нахождение в природе щелочноземельных металлов

Как правило, щелочноземельные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. 

Основные минералы, в которых присутствуют щелочноземельные металлы:

щелочноземельные металлы_нахождение в природе

Способы получения щелочноземельных металлов

Магний

  • Магний получают электролизом солей, чаще всего хлоридов: расплавленного карналлита (KCl·MgCl26H2O) или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

MgCl2 → Mg + Cl2

  • восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:

2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca2SiO4

Кальций

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

CaCl2 → Ca + Cl2

Барий

Барий получают алюмотермическим способом —  восстановление оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO2)2

Химические свойства щелочноземельных металлов

Качественные реакции

  • Окрашивание пламени солями щелочных металлов

Цвет пламени:

щелочноземельные металлы_цвет пламени

Ca — кирпично-красный

Sr — карминово-красный (алый)

Ba — яблочно-зеленый

  • Взаимодействие с веществами:
щелочноземельные металлы_качественные реакции

Взаимодействие с простыми веществами — неметаллами

С кислородом

С кислородом взаимодействуют при нагревании с образованием оксидов

2Сa + O2 → 2CaO

Видео Горение кальция

С галогенами

(F, Cl, Br, I)

Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами при нагревании с образованием галогенидов .

Сa + Cl2→ 2СaCl2

С водородом

Щелочноземельные металлы реагируют с водородом при нагревании с образованием гидридов:

Сa + H2 СaH2 

Бериллий с водородом не взаимодействует.

Магний реагирует только при повышенном давлении:

Mg + H2 → MgH2

С серой

Щелочноземельные металлы при нагревании взаимодействуют с серой с образованием сульфидов сульфидов:

Сa + S  СaS

Ca + 2C → CaC(карбиды)

С азотом

При комнатной температуре с азотом взаимодействует только магний с образованием нитрида:

6Mg + 2N→ 2Mg3N2

Остальные щелочноземельные металлы реагируют с азотом при нагревании.

С углеродом

Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:

Ca + 2C → CaC2

Бериллий при нагревании с углеродом с образует карбид — метанид:

2Be + C → Be2C

С фосфором

Щелочноземельные металлы при нагревании взаимодействуют с фосфором с образованием фосфидов:

3Сa + 2P  Сa3 P2

Взаимодействие со сложными веществами

С водой

Кальций, стронций и барий взаимодействуют с водой при комнатной температуре с образованием щелочи и водорода:

Sr + 2H2O → Sr(OH)+ H2↑,

Магний реагирует с водой при кипячении, а бериллий с водой не реагирует.

С кислотами

  • С растворами HCl, H2SO4, H3PO4 щелочноземельные металлы взаимодействуют с образованием соли и выделением водорода:
    Са + H2SO4(разб)= СаSO4 + H2
  • С кислотами-окислителями (HNO3 и конц. H2SO4):

с концентрированной серной:

4Ca + 10H2SO4(конц) → 4CaSO4 + H2S↑ + 5H2O;

с разбавленной и концентрированной азотной:

4Sr + 5HNO3(конц) → 4Sr(NO3)2 + N2O +4H2O

С водными растворами щелочей

 В водных растворах щелочей растворяется только бериллий:

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2

С солями

В расплаве щелочноземельные металлы могут взаимодействовать с некоторыми солями:

Ca + CuCl2 → CaCl2 + Cu

Запомните! В растворе щелочноземельные металлы взаимодействуют с водой, а не с солями других металлов.

С оксидами

Щелочноземельные металлы могут восстанавливать из оксидов такие неметаллы как кремний, бор, углерод:

2Ca + SiO2 → 2CaO + Si

Магний сгорает в атмосфере углекислого газа с образованием оксида магния и сажи (С):

2Mg + CO2 → 2MgO + C