Bài giảng Hóa vô cơ A - Chương III: Các nguyên tố phân nhóm IIA(M) - Nguyễn Văn Hòa

Chương III nvhoa102@gmail.com 1 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Chương III nvhoa102@gmail.com 2 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) NỘI DUNG NHẬN XÉT CHUNG I. ĐƠN CHẤT 1. Lý tính 2. Hóa tính 3. Trạng thái tự nhiên, điều chế, ứng dụng II. HỢP CHẤT 1. Các oxit, peoxit, hydroxit 2. Các carbua và muối TÀI LIỆU [1] – Tập 2, Chương 3: trang 49 – 69 [2] – Chương 8: trang 185 – 201 [3] – Phần 1, Chương 3: trang 68 – 96 [4] – Chapter 12: page 348 – 370 Chương III nvhoa102@gmail.com 3 NHẬN XÉT CHUNG - Cấu hình electron hóa trị: ns2 Nhường e thể hiện tính khử (kém hơn kim loại kiềm): M – 2e  M2+ - Tính kim loại, tính khử: tăng dần Be  Ba - Hơi của M chỉ gồm phân tử một nguyên tử - Các oxit, hydroxit: bazo mạnh, tăng dần từ Be Ba - Chỉ Be+2 và Mg+2 có khả năng tạo phức - Trong các hợp chất: Be chủ yếu tạo liên kết CHT, Ca  Ba chủ yếu tạo liên kết ion. CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Chương III nvhoa102@gmail.com 4 I. ĐƠN CHẤT 1. Lý tính: màu sắc, độ cứng, màu ngọn lửa CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Rk (Å) I1 (eV) I2 (eV) tnc (0C) ts (0C) 0 M 2+ /M Cấu trúc mạng tinh thể Be 1,13 9,32 18,21 1287 2767 -1,85 Lục phương Mg 1,60 7,65 15,04 650 1107 -2,37 Lục phương Ca 1,97 6,11 11,87 842 1484 -2,87 Lập phương tâm diện Sr 2,15 5,69 11,03 767 1384 -2,89 Lập phương tâm diện Ba 2,21 5,21 10,00 727 1640 -2,90 Lập phương tâm khối Ra 2,35 5,28 10,15 700 1140 -2,92 Lập phương tâm khối Chương III nvhoa102@gmail.com 5 2. Hóa tính Tính khử yếu hơn Me, tăng dần từ Be đến Ra: • Phản ứng với hydro (M’ = Ca, Sr, Ba) M’ + H2  2 M’H2 (hydrua ion) • Phản ứng với không khí M’ + O2  M’O M + O2  MO 3M + N2  M3N2 to CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) tophòng tocao tocao Chương III nvhoa102@gmail.com 6 • Phản ứng với nước M’ + H2O  M’(OH)2 + H2 Mg + H2O  Mg(OH)2 + H2 • Phản ứng với cacbon M + C  MC2 Riêng Be: Be + C  Be2C • Be có tính chất giống Al Be + 2NaOH + 2H2O  Na2[Be(OH)4] + H2 Be + 2HCl + 4H2O  [Be(H2O)4]Cl2 + H2 Be bị thụ động trong HNO3 đ,nguội; H2SO4 đ,nguội CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) to to Chương III nvhoa102@gmail.com 7 3. Trạng thái tự nhiên, điều chê ́: • Khoáng vật của beri: beryl (3BeO.Al 2 O 3 .6SiO 2 ) • Khoáng vật của magie: carnalit (KCl.MgCl2.6H2O); dolomit (MgCO3.CaCO3); talc (3MgO.4SiO2.H2O); amiăng (Mg3(Si2O5)(OH)4 • Khoáng vật của canxi: thạch cao (CaSO4.2H2O); florit (CaF2); apatit (Ca5(PO4)3F) • Khoáng vật của stronti và bari: xeleotit (SrSO4); strontianit (SrCO3); baritin (BaSO4); viterit (BaCO3) CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Chương III nvhoa102@gmail.com 8 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Điều chế • Nguyên tắc chung: điện phân muối halogenua nóng chảy. • MgO + C Mg + CO CaO + 2MgO + Si 2Mg + CaO.SiO2 • 2Al + 4CaO CaO.Al2O3 + 3Ca • 2Al + 4SrO SrO.Al2O3 + 3Sr • 2Al + 4BaO BaO.Al2O3 + 3Ba 2000 oC 1500 oC 1200 oC 1200 oC 1200 oC Chương III nvhoa102@gmail.com 9 II. HỢP CHẤT 1. Các oxit – MO - Điều chế: nhiệt phân các muối cacbonat, nitrat. - Hút ẩm, hấp phụ CO2. M’O + CO2  M’CO3 - Độ tan trong nước  BeO  BaO. M’O + H2O  M’(OH)2 + Q - Tính bazo  BeO  BaO. CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Chương III nvhoa102@gmail.com 10 2. Các peoxit – MO2 - Không bền nhiệt, độ bền  BeO2  BaO2 2BaO + O 2 ⇌ 2BaO 2 - Bị phân hủy trong nước hoặc axit  H2O2 BaO2 + H2SO4  BaSO4 + H2O2 BaO2 + 2H2O⇌ Ba(OH)2 + 2H2O2 - Oxi hóa và khử 2Fe 2+ + BaO 2 + 4H +  2Fe3+ + Ba2+ + 2H 2 O HgCl 2 + BaO 2  Hg + BaCl 2 + O 2 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) 4000C 6000C Chương III nvhoa102@gmail.com 11 3. Các hydroxit – M(OH)2 - Không bền nhiệt: M(OH)2  MO + H2O - Tính bazo, độ tan, độ bền nhiệt: tăng dần từ Be(OH)2 đến Ba(OH)2 4. Các cacbua - MC2 - Bị thủy phân tạo thành C2H2 MC2 + 2H2O  M(OH)2 + C2H2 - Riêng Be2C thủy phân tạo thành CH4 Be2C + 4H2O  2Be(OH)2 + CH4 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) to Chương III nvhoa102@gmail.com 12 5. Muối của M • Muối halogenua – MX2 - Dễ tan (trừ MF2) - MgCl2, CaCl2 có tính hút ẩm mạnh • Muối cacbonat – MCO3 - Không bền nhiệt, ít tan trong nước, tan trong nước CO2 CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Chương III nvhoa102@gmail.com 13 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) • Muối sunfat – MSO4 - Không bền nhiệt, độ tan trong nước giảm dần từ BeSO4 đến BaSO4 CaSO4.2H2O ⇌ CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O CaSO4.0,5H2O  CaSO4 + 0,5H2O 2CaSO4  2CaO + 2SO2 + O2 125 oC t0phòng 200 oC 960 oC Chương III nvhoa102@gmail.com 14 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) 6. Nước cứng • Là nước có chứa nhiều Ca2+ và Mg2+ (= M’’2+). • Độ cứng của nước được biểu diễn bằng số mđlgCa2+/L. độ cứng < 4 mđlg/L: nước mềm độ cứng > 8 mđlg/L: nước cứng Chương III nvhoa102@gmail.com 15 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Các phương pháp làm mềm nước cứng: - Vật lý (đun sôi): M’’(HCO3)2  M’’CO3 + CO2 + H2O - Hóa học: dùng soda - sữa vôi; Na3PO4 Mg2+ + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + Ca 2+ Ca2+ + Na2CO3  CaCO3  + 2Na + - Trao đổi ion: dùng zeolit (Na2Al2Si2O8.xH2O), nhựa trao đổi ion. Chương III nvhoa102@gmail.com 16 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Nhựa trao đổi ion: Chương III nvhoa102@gmail.com 17 CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIA (M) Nhựa cationit và anionit: