Nội dung chính Hoá học 12 chân trời Bài 18: Nguyên tố nhóm IIA

BÀI 18. NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

A. ĐƠN CHẤT

1. VỊ TRÍ, CẤU TẠO VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

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

- Kim loại nhóm IIA không tìm thấy trong tự nhiên ở dạng đơn chất vì chúng là những kim loại hoạt động.

– Dạng tồn tại của kim loại nhóm IIA trong tự nhiên là hợp chất, thường gặp trong các quặng như dolomite (CaCO₃.MgCO3) đá vôi (CaCO₃), thạch cao (CaSO₄), ...

2. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

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

+ Độ cứng giảm dần từ Be đến Ba.

3. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

a) Phản ứng với oxygen

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

2M + O₂  → 2MO,

- 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.

b) Phản ứng với nước

- Beryllium không tác dụng với nước và hơi nước do có màng oxide bên bảo vệ bề mặt. 

- Các kim loại Ca, Sr, Ba khử H₂O ở nhiệt độ thường.

(với M là Ca, Sr hoặc Ba)

- Magnesium phản ứng chậm với nước ở nhiệt độ thường và phản ứng nhanh hơn khi đun nóng.

B. HỢP CHẤT

1. TÍNH CHẤT CỦA MUỐI CARBONATE, NITRATE

a) Muối carbonate tác dụng với dung dịch acid loãng, phản ứng với H₂O khi có mặt CO₂

- Muối carbonate tác dụng với dung dịch acid loang, phản ứng với H₂O khi có mặt CO₂:

(Với M là kim loại nhóm IIA)

b) Sự phân hủy bởi nhiệt của muối carbonate và muối nitrate

- Dưới tác dụng của nhiệt, muối carbonate của kim loại nhóm IIA bị phân huỷ tạo thành oxide.

, 

2. TÍNH TAN CỦA CÁC MUỐI CARBONATE, SULFATE, NITRATE

a) Tính tan của các muối carbonate, sulfate và nitrate

- Các hydroxide Be(OH)₂, Mg(OH)₂, không tan; Sr(OH)₂, Ba(OH)₂ tan.

- Các muối nitrate đều tan.

- Các muối carbonate đều không tan.

- Các muối sulfate đều tan, trừ BaSO₄ không tan, CaSO₄, SrSO₄ ít tan.

b) So sánh độ tan giữa calcium sulfate và barium sulfate

Phương trình hoá học của các phản ứng:

Kết luận: Độ tan của calcium sulfate lớn hơn độ tan của barium sulfate.

c) Nhận biết các ion , trong dung dịch

- Nhận biết ion : Dùng dung dịch chứa ion (chẳng hạn ) để nhận biết ion , sản phẩm tạo thành là kết tủa trắng, tan trong acid.

Phương trình hoá học dạng ion của phản ứng:

- Nhận biết ion Dùng dung dịch chứa ion (chẳng hạn ) để nhận biết ion , sản phẩm tạo thành là kết tủa trắng, không tan trong acid.

Phương trình hoá học dạng ion của phản ứng:

- Nhận biết ion : Dùng dung dịch chứa ion (chẳng hạn ) để nhận biết ion phản ứng tương tự nhận biết ion

- Nhận biết ion : Dùng dung dịch chứa ion (chẳng hạn dung dịch HCl), sản phẩm tạo thành là khí không màu, không mùi.

Phương trình hoá học dạng ion của phản ứng: +

3. ỨNG DỤNG

- Magnesium: được sử dụng trong chế tạo máy bay, ô tô, ...

- Đá vôi: dùng để sản xuất vôi, xi măng, làm vật liệu xây dựng, ...

- Vôi sống (calcium oxide) làm vật liệu xây dựng, tẩy uế, sát trùng.

- Nước vôi (calcium hydroxide) được dùng trong xử lí nước, giảm tính cứng của nước.

- Thạch cao được sử dụng làm vách, trần thạch cao để tăng tính thẩm mĩ trong xây dựng. Trong lĩnh vực y tế, thạch cao thường được ứng dụng trong kĩ thuật bó bột định hình xương.

- Khoáng vật apatite được dùng chế tạo phân bón cho nông nghiệp, làm nguyên liệu sản xuất phân lân.

- Vai trò một số hợp chất của calcium trong cơ thể con người: Calcium là thành phần chính của xương và răng; ion calcium có trong muối phosphate phức tạp, hydroxyapatite, . Ion trong cơ thể người có chức năng kích hoạt quá trình trao đổi chất, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của tim, đông máu, co cơ và truyền xung thần kinh.

4. NƯỚC CỨNG VÀ CÁCH LÀM MỀM NƯỚC CỨNG

a) Phân loại nước cứng

- Nước cứng là loại nước có chứa ion và với hàm lượng vượt quá mức cho phép.

- Phân loại: 

+ Nước có tính cứng tạm thời là nước cứng chứa ion .

+ Nước có tính cứng vĩnh cửu là nước cứng chứa các ion

+ Nước có tính cứng toàn phần là loại nước cứng bao gồm cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu.

b) Tác hại của nước cứng

- Trong đời sống hằng ngày: Nước cứng làm giảm khả năng tạo bọt của xà phòng, giảm tác dụng giặt rửa, làm các dụng cụ đun nấu dễ bị đóng cặn, tiêu hao năng lượng. Nếu sử dụng nước cứng để nấu ăn sẽ làm thực phẩm lâu chín và giảm mùi vị.

- Trong bảo vệ sức khoẻ: Dùng nước cứng tắm gội hằng ngày sẽ gây khô da, khô tóc hay mẩn ngứa, gây hại sức khoẻ.

- Trong công nghiệp: Trong các nổi áp suất của tua bin hơi nước ở nhiều nhà máy, nước cứng tạo cặn là CaCO₃, cản trở quá trình dẫn nhiệt. Các mảng bám còn tăng nguy cơ tắc ống, tắc lỗ van an toàn gây nguy hiểm.

c) Phương pháp làm mềm nước cứng

Phương pháp kết tủa

- Đối với nước có tính cứng tạm thời:

+ Đun sôi nước, ion và sẽ tách ra dưới dạng kết tủa.

+ Dùng lượng vừa đủ dung dịch  

+ Cho phản ứng với dung dịch chứa ion hoặc

- Đối với nước có tính cứng vĩnh cửu:

Cách phổ biến là thêm ion hoặc vào dung dịch:

Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp này dựa trên việc trao đổi ion và bằng các ion như hay trên vật liệu zeolite.