Cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm thổ – Hóa 12
Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố vô cùng quan trọng trong đời sống bên cạnh các kim loại kiềm. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo, tính chất vật lý, tính chất hóa học cũng như những ứng dụng của kim loại kiềm thổ, các em hãy tham khảo bài viết dưới đây của Marathon Education.
Kim loại kiềm thổ là gì?
Kim loại kiềm thổ là những kim loại thuộc nhóm IIA, gồm có nguyên tố Beri (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba) và Radi (Ra). Trong đó, Radi là nguyên tố phóng xạ được phát hiện có trong quặng urani.
Vị trí của kim loại kiềm thổ
Trong bảng tuần hoàn hoá học, kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA và luôn đứng sau các kim loại kiềm trong cùng 1 chu kỳ.
Cấu tạo của kim loại kiềm thổ
Các kim loại kiềm thổ đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2.
| Nguyên tố | Be | Mg | Ca | Sr | Ba |
| Cấu hình electron | [He] 2s2 | [Ne] 3s2 | [Ar] 4s2 | [Kr] 5s2 | [Xe] 6s2 |
| Bán kính nguyên tử (nm) | 0,089 | 0,136 | 0,174 | 0,191 | 0,220 |
| Độ âm điện | 1,57 | 1,31 | 1,00 | 0,95 | 0,89 |
Trong các hợp chất chứa Beri, liên kết giữa Be và các nguyên tố khác là liên kết cộng hóa trị. Các nguyên tố kim loại kiềm thổ còn lại là Ca, Sr, Ba và Ra chỉ tạo nên hợp chất ion.
Tính chất vật lý
Kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc hoặc xám bạc, có thể được dát mỏng, có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Ngoài ra, kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp và giảm dần theo chiều từ Beri đến Bari.
Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy của kim loại kiềm thổ cao hơn so với kim loại kiềm, nhưng vẫn tương đối thấp so với các hợp chất khác.
| Nguyên tố | Nhiệt độ nóng chảy (oC) | Nhiệt độ sôi (oC) | Khối lượng riêng | Mạng tinh thể |
| Be | 1280oC | 2770oC | 1,85 g/cm3 | Lục phương |
| Mg | 650oC | 1110oC | 1,74 g/cm3 | Lục phương |
| Ca | 838oC | 1440oC | 1,55 g/cm3 | Lập phương tâm diện |
| Sr | 768oC | 1380oC | 2,6 g/cm3 | Lập phương tâm diện |
| Ba | 714oC | 1640oC | 3,5 g/cm3 | Lập phương tâm khối |
Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ
Kim loại kiềm thổ có tính khử mạnh nên tính chất đặc trưng của những kim loại này là dễ nhường e. Tính khử tăng dần từ Be đến Ba.
M → M2+ + 2e
Kim loại kiềm thổ tác dụng với nước
Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
Mg không tan trong nước lạnh, tan trong nước nóng tạo thành MgO.
Mg + H2O → MgO + H2
Be không tan trong nước dù ở nhiệt độ cao vì có lớp oxit bền bảo vệ. Nhưng Be có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng chảy tạo berilat:
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
Be + 2NaOHnóng chảy → Na2BeO2 + H2
>>> Xem thêm: Dãy Hoạt Động Hóa Học Của Kim Loại Là Gì? Ý Nghĩa Và Mẹo Nhớ Nhanh
Tác dụng với phi kim
Khi bị đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy và tạo ra oxit.
2Mg + O_2 \xrightarrow{t^o} 2MgO
Các kim loại kiềm thổ đều có phản ứng mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic trong điều kiện nhiệt độ cao.
Ca + Cl_2 \xrightarrow{t^o} CaCl_2\\
Mg + Si \xrightarrow{t^o} Mg_2Si
Khi được đun nóng, kim loại kiềm thổ có thể khử nhiều oxit bền như: B2O3, CO2, SiO2, TiO2, Al2O3, Cr2O3.:
2Be + TiO_2 \xrightarrow{t^o} 2BeO + Ti\\
2Mg + CO_2 \xrightarrow{t^o} 2MgO + C
>>> Xem thêm: Kim Loại Và Tính Chất Hóa Học Của Kim Loại – Lý Thuyết Và Bài Tập
Tác dụng với axit
Khi kim loại kiềm tác dụng với HCl hay H2SO4 loãng, ion H+ có trong axit sẽ bị khử thành H2.
Mg + 2H+ → Mg2+ + H2
Kim loại kiềm tác dụng với HNO3 hay H2SO4 đặc sẽ khử N+5, S+6 thành các hợp chất với số oxi hóa thấp hơn.
4Ca + 10HNO3 loãng → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
4Mg + 5H2SO4 đặc → 4MgSO4 + H2S + 4H2O
>>> Xem thêm: Axit Là Gì? Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Axit
Phương pháp điều chế
Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại dạng ion M2+ trong các hợp chất. Phương pháp thường được sử dụng để điều chế những kim loại này là điện phân nóng chảy muối của chúng.
CaCl_2 \xrightarrow{đpnc} Ca + Cl_2↑\\
MgCl_2 \xrightarrow{đpnc} Mg + Cl_2↑
Ứng dụng của kim loại kiềm thổ
Trong thực tế, kim loại kiềm thổ có nhiều ứng dụng như:
- Beri được dùng làm chất phụ gia để chế tạo hợp kim có tính đàn hồi cao, không bị ăn mòn, bền và chắc.
- Canxi thường được dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép và làm khô 1 số hợp chất hữu cơ.
- Magie được ứng dụng trong việc tạo ra hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô… Bột Magie trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm dùng trong pháo sáng, máy ảnh. Bên cạnh đó, Magie còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ.
Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education
Hy vọng bài viết trên của Marathon Education có thể giúp các em hiểu kim loại kiềm thổ là gì và hệ thống lại được những kiến thức về cấu tạo, tính chất cũng như ứng dụng.
Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học trực tuyến nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!
Các Bài Viết Liên Quan
