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.

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:

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:

Ca — кирпично-красный

Sr — карминово-красный (алый)

Ba — яблочно-зеленый

• Взаимодействие с веществами:

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 → CaC₂ (карбиды)

С азотом

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

6Mg + 2N₂ → 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)₂ + 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 + H₂SO_4(разб)= СаSO₄ + H₂

• С кислотами-окислителями (HNO₃ и конц. H₂SO₄):

с концентрированной серной:

4Ca + 10H₂SO_4(конц) → 4CaSO₄ + H₂S↑ + 5H₂O;

с разбавленной и концентрированной азотной:

4Sr + 10HNO_3(конц) → 4Sr(NO₃)₂ + N₂O +5H₂O

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