Nội dung chính Hóa học 12 cánh diều Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA

CHỦ ĐỀ 7: NGUYÊN TỐ NHÓM IA VÀ NHÓM IIA 

BÀI 18: NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

- Nhóm IIA gồm các nguyên tố: beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) và radium (Ra). 

- Trong tự nhiên, magnesium và calcium phổ biến hơn các nguyên tố còn lại.

+ Trong vỏ Trái Đất, các nguyên tố nhóm IIA chủ yếu tồn tại ở dạng muối carbonate, sulfate và silicate, tạo nên nhiều loại khoáng vật ít tan.

+ Trong nước mặt, nước ngầm,.. các nguyên tố nhóm IIA tồn tại ở dạng cation , phổ biến nhất là và .

+ Trong cơ thể sinh vật, magnesium và calcium tồn tại ở cả dạng hợp chất ít tan và dạng cation

II. Đơn chất

1. Tính chất vật lí

-Nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA cao hơn so với các kim loại nhóm IA.

Nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng giảm dần từ Be đến Ba nhưng giảm không theo quy luật như kim loại nhóm IA.

- Kích thước nguyên tử của kim loại nhóm IIA nhỏ hơn kích thước nguyên tử của kim loại nhóm IA tương ứng trong cùng chu kì. 

+ Bán kính nguyên tử các nguyên tố nhóm IIA tăng dần từ Be đến Ba.

2. Tính chất hóa học

- Trong nhóm IIA, theo chiều tăng điện tích hạt nhân, bán kính nguyên tử có xu hướng tăng dần từ beryllium đến barium. 

Tăng khả năng nhường electron hoá trị, dẫn đến tính kim loại (hay tính khử) tăng từ beryllium đến barium.

a) Phản ứng với oxygen

- Khi đốt nóng, kim loại nhóm IIA cháy trong không khí tạo oxide, phản ứng toả nhiều nhiệt: 

Khi cháy, các kim loại nhóm IIA cho ngọn lửa có màu đặc trưng.

- Xu hướng biến đổi:

Trong không khí, Be và Mg bị bao phủ lớp oxide mỏng, bền, ngăn cản phản ứng tiếp tục với oxygen. Ca, Sr và Ba tạo lớp oxide màu vàng nhạt bên ngoài rất nhanh, ngoài ra còn có peroxide và nitride. Điều đó chứng tỏ xu hướng tăng dần mức độ hoạt động các phản ứng của kim loại nhóm IIA với oxygen.

b) Phản ứng với nước

- Sản phẩm: Các kim loại nhóm IIA (trừ beryllium) phản ứng với nước tạo ra khí hydrogen và hydroxide kim loại. 

- Xu hướng biến đổi mức độ phản ứng

+ Beryllium không phản ứng với nước dù đun nóng. 

+ Magnesium phản ứng với nước rất chậm ở nhiệt độ thường, phản ứng mạnh hơn khi đun nóng. 

+ Calcium, strontium và barium phản ứng mạnh với nước ở nhiệt độ thường và mức độ phản ứng tăng dần từ calcium đến barium.

- Mức độ của phản ứng này thường liên quan đến độ tan của hydroxide tạo thành: hydroxide có độ tan lớn hơn thì phản ứng của kim loại đó với nước thuận lợi hơn (Bảng 18.2).

3. Ứng dụng

- Ứng dụng cơ bản của một số kim loại nhóm IIA là tạo hợp kim.

- Ví dụ

Mg là kim loại cơ bản của nhiều hợp kim, như hợp kim Mg-Al, hợp kim Mg-Al-Zn. 

III. HỢP CHẤT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IIIA

1. Độ tan của một số muối của các nguyên tố nhóm IIA

Thí nghiệm 1 : So sánh độ tan của muối BaSO₄ và CaSO₄

- Hiện tượng: Ống nghiệm (1) có kết tủa trắng ít hơn nhiều so với ống nghiệm (2).

- Thời điểm xuất hiện kết tủa ở ống nghiệm (1): ngay sau khi cho dung dịch CuSO₄ vào. 
Thời điểm xuất hiện kết tủa ở ống nghiệm (2): sau khi cho dung dịch CuSO₄ vào một lúc.

- Phương trình hóa học:

- Giải thích: Vì BaSO₄ không tan trong nước còn CaSO₄ ít tan trong nước.

2. Một số loại muối phổ biến

a) Muối carbonate

- Muối carbonate của các nguyên tố Mg, Ca, Sr và Ba phản ứng với dung dịch acid và với nước có carbon dioxide hoà tan.

Ví dụ:

- Các muối này bị nhiệt phân, tạo thành oxide kim loại và khí carbon dioxide:

Độ bền nhiệt của các muối có xu hướng tăng từ MgCO₃ đến BaCO₃.

b) Muối nitrate

Các muối nitrate của nguyên tố nhóm IIA bị nhiệt phân tạo oxide kim loại, khí nitrogen dioxide và oxygen.

Độ bền nhiệt của các muối nitrate có xu hướng tăng từ Mg(NO₃)₂ đến Ba(NO₃)₂. 

*) Nhận biết đơn chất và các hợp chất của dựa vào màu ngọn lửa

Có thể nhận biết đơn chất và các hợp chất của Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ bằng phương pháp thử màu ngọn lửa.

+ Đơn chất và hợp chất của Ca²⁺ cháy cho ngọn lửa màu đỏ cam.

+ Đơn chất và hợp chất của Sr²⁺ cháy cho ngọn lửa màu đỏ son.

+ Đơn chất và hợp chất của Ba²⁺ cháy cho ngọn lửa màu lục.

3. Kiểm tra sự có mặt của ion trong dung dịch

- Để nhận biết sự có mặt của mỗi ion hay trong dung dịch, người ta quan sát hiện tượng xảy ra (như sự xuất hiện kết tủa, sủi bọt khí,...) khi cho các chất phù hợp vào dung dịch.

Thí nghiệm 2. Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của các ion

- Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion Ca²⁺ trong dung dịch

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng. Sau đó kết tủa tan dần khi thêm dung dịch HCl vào, đồng thời có sủi bọt khí không màu.

Phương trình hóa học:

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion Ba²⁺ trong dung dịch

Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa trắng.

Phương trình hóa học:

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion trong dung dịch

Hiện tượng: Khi thêm BaCl₂ cho đến hết vào, lắc đều, thì xuất hiện kết tủa trắng. Cho thêm HCl vào thì không thấy có hiện tượng gì xảy ra.

Phương trình hóa học:

Thí nghiệm kiểm tra sự có mặt của ion  trong dung dịch

Hiện tượng: Giấy chỉ thị pH chuyển màu xanh. Khi thêm dung dịch HCl thấy sủi bọt khí làm tắt que diêm đang cháy.

Phương trình hóa học:

4. Ứng dụng và vai trò của một số hợp chất của calcium

a) Ứng dụng của một số hợp chất của calcium có trong tự nhiên

b) Vai trò của hợp chất của calcium trong cơ thể người

Trong cơ thể người:

• Một số hợp chất không tan của calcium cấu tạo nên xương và răng, giúp phát triển, ổn định xương và răng.

• Một số hợp chất tan của calcium giúp ổn định chức năng truyền dẫn tín hiệu thần kinh đến tế bào, chức năng co giãn của cơ bắp (bao gồm cả cơ tim).