Kim loại kiềm thổ và hợp chất

I. Vị trí và cấu tạo của kim loại kiềm thổ

- Kim loại kiềm thuộc nhóm IIA, gồm các nguyên tố Be (Beryllium), Mg (Magnesium), Ca (Calcium), Sr (Strontium), Ba (Barium), Ra (Radium).

(Ra là nguyên tố phóng xạ không nghiên cứu trong chương trình)

- Cấu hình e chung: [R]ns², thuộc nguyên tố nhóm s. Hai e lớp ngoài cùng dễ dàng tách ra tạo thành cation M²⁺.

II. Tính chất vật lý của kim loại kiềm thổ

- Các kim loại kiềm thổ có màu trắng bạc, có thể dát mỏng.

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các tuy cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đôi thấp.

- Khối lượng riêng tương đối nhỏ, nhẹ hơn nhôm (trừ bari). Độ cứng hơi cao hơn các kim loại kiềm nhưng vẫn tương đối mềm.

III. Tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ

- Các kim loại kiềm thổ là những kim loại hoạt động mạnh. Tính khử tăng dần từ Be đến Ba.

- Số oxi hóa: Trong mọi hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hóa +2.

1. Tác dụng với phi kim

Ví dụ: Mg + Cl₂ \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) MgCl₂

2. Tác dụng với acid

Là kim loại hoạt động mạnh nên có phản ứng như kim loại kiềm.

Ví dụ: Ca + 2HCl → CaCl₂ + H₂

3. Tác dụng với nước

- Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch base:

Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂

- Mg tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao tạo MgO:

Mg + H₂O \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) MgO + H₂

- Be không tác dụng với nước.

IV. Ứng dụng và điều chế kim loại kiềm thổ

1. Ứng dụng

- Be dùng làm chất phụ gia chế tạo hợp kim có tính đàn hồi.

- Mg chế tạo hợp kim có tính cứng, nhẹ, bền. Mg dùng để tổng hợp nhiều chất hữu cơ; chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.

- Ca dùng làm chất khử để tách oxygen, lưu huỳnh ra khỏi thép; dùng làm khô 1 số chất hữu cơ.

2. Điều chế

Điện phân nóng chảy muối của chúng.

V. Calcium hydroxide (Ca(OH)2)

1. Tính chất của calcium hydroxide 

- Là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước.

- Dung dịch Ca(OH)₂ còn được gọi là dung dịch nước vôi trong.

- Ca(OH)₂ là một base mạnh, có đầy đủ tính chất của 1 base tan.

2. Ứng dụng của calcium hydroxide

Dùng để trộn vữa xây nhà; khử chua đất trồng trọt; sản xuất chloride vôi Ca(ClO)₂.

VI. Calcium carbonate (CaCO3)

1. Tính chất của calcium carbonate

- CaCO₃ là chất rắn màu trắng, không tan trong nước.

- Tác dụng được với nhiều acid, giải phóng khí CO₂

- Trong tự nhiên tồn tại cân bằng:

2. Ứng dụng của calcium carbonate

- Dùng trong nhiều ngành công nghiệp thủy tinh, xi măng, găng, thép, …

- Dùng để điều chế CaO, CO₂ và Ca(OH)₂

VII. Calcium sulfate (CaSO4)

1. Tính chất của calcium sulfate

- CaSO₄.2H₂O là thạch cao sống có sẵn trong tự nhiên:

CaSO₄.2H₂O \(\xrightarrow{{{{160}^o}C}}\) CaSO₄.H₂O hoặc CaSO₄.0,5H₂O

                                          (thạch cao nung)

- CaSO₄ là thạch cao khan, không tan và không tác dụng với nước.

2. Ứng dụng

- Thạch cao nung dùng để đúc tượng, bó bột khi gãy xương.

- Thạch cao sống dùng để sản xuất xi măng.