Бериллий магний и щелочноземельные металлы карта. Щелочноземельные металлы. Взаимодействие с простыми веществами

Свойства элементов II A группы.

*Приведены конфигурации внешних электронных уровней атомов соответствующих элементов. Конфигурации остальных электронных уровней совпадают с таковыми для благородных газов, завершающих предыдущий период и указанных в скобках.

Как следует из данных, приведенных в таблице, элементы IIA группы имеют низкие (но все же не самые низкие: сравни с IA гр.) величины энергии ионизации и относительной электроотрицательности, при чем эти величины уменьшаются от Be к Ba, что позволяет сделать вывод о том, что эти элементы - типичные металлы-восстановители, и Ba - более активен, чем Be.

Ве - проявляет, подобно алюминию, амфотерные свойства. Однако у Ве металлические свойства все же более ярко выражены, чем неметаллические. Бериллий реагирует в отличие от остальных элементов IIA группы со щелочами.

Химические связи в соединениях Ве в основном ковалентные, тогда как связи в соединениях всех остальные элементов (Mg - Ra) носят ионный характер. При этом, как и у элементов IA группы, связи с галогенами и кислородом весьма прочные, а с водородом, углеродом, азотом, фосфором и серой - легко гидролизуются.

Физические свойства. Это металлы серебристо-белого цвета, относительно легкие, мягкие (за исключением бериллия), пластичные, легкоплавкие (все, кроме бериллия), обладают хорошей электро- и теплопроводностью.

Практическое применение. Ве используется в атомной технике как замедлитель и поглотитель нейтронов. Сплавы бериллия с медью - бронзы - очень стойкие, а с никелем - обладают высокой химической устойчивостью, благодаря чему и используются в хирургии.

Mg, Ca - используются как хорошие восстановители в металлотермии.

Ca, Sr, Ba - достаточно легко реагируют с газами и используются как геттеры (поглотители из воздушной среды) в вакуумной технике.

Получение. Будучи высоко химически активными, щелочноземельные металлы не встречаются в природе в свободном состоянии, их получают электролизом расплавов галогенидов или металлотермией. В природе щелочноземельные элементы входят в состав следующих минералов: -берилл; - полевой шпат; - бишофит- используется в медицине и для получения магния путем электролиза. Для получения бериллия в металлургии используются фторбериллаты: .

Химические свойства. Щелочноземельные металлы легко реагируют с кислородом, галогенами, неметаллами, водой и кислотами, особенно при нагревании:

Особенно легко эта реакция протекает для кальция и бария, поэтому их хранят в особых условиях.

Персульфид бария BaS - люминофор.

При гидролизе ацетиленидов образуется ацетилен:

Получить соединения Be и Mg с водородом прямым взаимодействием простых веществ не удалось: реакция не идет,тогда как идет достаточно легко. Образующиеся гидриды - сильные восстановители. пассивация, реакция не идет

Оксиды щелочноземельных металлов. Оксиды щелочноземельных элементов находят широкое применение в строительстве. Их получают разложением солей: - СаО - негашеная известь.

В ряду оксидов от BeO до BaO слева направо растет растворимость оксидов в воде, их основные свойства и химическая активность, так: BeO - нерастворим в воде, амфотерен, MgO - мало растворим в воде, а CaO, SrO, BaO - хорошо растворяются в воде с образованием гидроксидов Me(OH): .

Температуры плавления оксидов понижаются в ряду BeO ® BaO. Температуры плавления оксидов BeO и MgO » 2500 ° C, что позволяет использовать их как огнеупорные материалы.

Гидроксиды щелочноземельных металлов. В ряду Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 растет радиус ионов Ме 2+ , и, как следствие, увеличивается вероятность проявления основных свойств гидроксидов, их растворимость в воде: Ве(ОН) 2 - мало растворим в воде, вследствие своей амфотерности проявляет слабые кислотные и основные свойства, а Ва(ОН) 2 - хорошо растворим в воде и по своей силе может сравнится с таким сильным основанием как NaOH.

Амфотерность гидроксида бериллия можно проиллюстрировать следующими реакциями:

Соли щелочноземельных металлов. Растворимые соли Be и Ba - токсичны, ядовиты! СaF 2 - малорастворимая соль, встречается в природе как флюорит или плавиковый шпат, находит применение в оптике. СaCl 2 , MgCl 2 - хорошо растворимы в воде, находят применение в медицине и химическом синтезе в качестве осушителей. Карбонаты также находят широкое применение в строительстве: СaCО 3Ч MgCО 3 - доломит - используется в строительстве и для получения Vg и Ca. СaCО 3 - кальцит, мел, мрамор, исландский шпат, MgCО 3 - магнезит. Содержание растворимых карбонатов в природной воде определяет ее жесткость: . Сульфаты также являются широко распространенными природными соединениями щелочноземельных металлов: СaSO 4Ч 2H 2 O - гипс - широко используется в строительстве. MgSO 4Ч 7H 2 O - эпсомит, “английская горькая соль”, ВaSO 4 - находит применеие с рентгеноскопии. Фосфаты:Са 3 (РО 4) 2 - фосфорит, Са(Н 2 РО 4) 2 , СаНРО 4 - преципитат - используются для производства удобрений, Са 5 (РО 4) 3Ч (ОН - , F - , Cl -) - аппатит - природный минерал Са, NH 4 Mg(PО 4) - мало растворимое соединение. Известны и другие соли: Са(NО 3) 2Ч 2Н 2 O - норвежская селитра,Mg(ClО 4) 2 - ангидрон - очень хороший осушитель.

15. Бериллий, магний и щёлочноземельные металлы

Атомы элементов II группы имеют на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2.

В окислительно-восстановительных реакциях все металлы подгруппы ведут себя как сильные восстановители, однако несколько более слабые, чем щелочные металлы. Это объясняется тем, что атомы металлов II группы имеют меньшие атомные радиусы. С ростом порядкового номера элемента отдача электронов облегчается, и поэтому металлические свойства возрастают.

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - это простые вещества. Лёгкие серебристо-белые металлы, исключение составляет только стронций, который имеет золотистый оттенок.

Например, кальций – серебристо белый и довольно твердый металл, легкий. Температура плавления и кипения выше, чем у щелочных металлов. Поскольку у кальция на энергетическом уровне находится 2 электрона, то его степень окисления во всех соединениях всегда равна +2. На воздухе кальций окисляется, поэтому его хранят в закрытых сосудах, обычно в керосине.

Химические свойства данной группы металлов рассмотрим на примере кальция.

С биологической точки зрения, кальций играет немаловажную роль для растений, животных и человека. В нашем организме он входит в состав костей. Кальций придает костям твердость. Например, при обычных условиях кальций реагирует с

галогенами, а с серой, азотом и углеродом – при нагревании. При взаимодействии кальция с хлором образуется хлорид кальция.

Ca + CI 2 = CaCI 2 (кальций плюс хлор два равно кальций хлор два)

При взаимодействии кальция с серой образуется сульфид кальция.

С a + S = CaS

(кальций плюс сера равно кальций эс)

При взаимодействии кальция с азотом образуется нитрид кальция.

(три кальций плюс эн два стрелочка кальций три эн два)

Данные реакции происходят при нагревании.

Кальций ( Ca ) являясь активным металлом вытесняет водород из воды:

С a + 2Н 2 О = Ca (ОН) 2 +Н 2

(кальций плюс два аш два о стрелочка кальций о аш дважды плюс аш два стрелочка вверх)

При этом не все металлы главной подгруппы II группы Периодической системы одинаково реагируют с водой: бериллий практически не взаимодействует с водой, т.к. взаимодействию препятствует защитная пленка на его поверхности, реакция магния с водой протекает довольно медленно, остальные же металлы взаимодействуют с водой аналогично кальцию.

При нагревании на воздухе кальций сгорает, образуя оксид кальция:

2С a + О 2 = 2 Ca О

(два кальций плюс о два равно два кальций о)

При взаимодействии кальций с углеродом образует карбид кальция С aC 2

С a + 2С = Ca С 2

(кальций плюс два це стрелочка кальций це два)

Вследствие своей высокой химической активности в природе щёлочноземельные металлы находятся только в форме соединений.

Оксиды данных металлов твердые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур. Проявляют основные свойства. Исключение составляет оксид бериллия, который имеет амфотерный характер.

Рассмотрим оксиды на примере кальция.

Оксид кальция (техническое название: негашеная известь, жженая известь) – это порошок белого цвета.

Оксид кальция энергично взаимодействует с водой с образованием гидроксида кальция:

CaO + H 2 O = Ca ( OH ) 2 + Q

(кальций о плюс аш два о равно кальций о аш дважды плюс ку)

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашение извести, а образующийся Ca(OH) 2 - гашёной известью.

Гашеная известь – твердое вещество белого цвета, растворимое в воде. Раствор гашеной извести в воде называется известковой водой. Раствор обладает щелочными свойствами.

Рассмотрим щелочные свойства на примере:

Ca ( OH )2 + CO 2 → CaCO 3↓ + H 2 O

(кальций о аш дважды плюс це о два стрелочка кальций це о три стрелочка вниз плюс аш два о)

При пропускании через известковую воду оксида углерода (IV ) раствор мутнеет

(кальций це о три плюс це о два плюс аш два о две стрелочки направленны противоположно друг другу кальций аш це о три дважды)

При дальнейшем пропускании замечаем, что муть исчезает.

Соли бериллия, магния и щёлочноземельных металлов получают при взаимодействии их с кислотами.

К солям кальция относится карбонат кальция. Карбонат кальция имеет следующую формулу - CaCO 3(кальций це о три)

Он содержится в известняке, меле и мраморе. Мрамор широко применяется в скульптуре и архитектуре, без известняка не обходится ни одно строительство, т.к. он сам является прекрасным строительным камнем и используется для получения таких материалов как стекло, цемент, гашеная и негашеная известь. В природе мел представляет собой остатки раковин древних животных, его можно увидеть в школе (школьные мелки), его используют в зубной пасте, при производстве бумаги, при побелке.

Сульфат кальция встречается в природе в виде минерала гипса - CaSO 4 *2 H 2 О ( кальций эс о четыре умножить два аш два о) .

Обжигом гипса при 150-180С 0 получают белый порошок – жженый гипс или алебастр

CaSO 4*0,5 H 2О( кальций эс о четыре умножить ноль целых пять десятых аш два о).

Если алебастр смешать с водой, то он быстро затвердевает, снова превращается в гипс.

Например,

CaSO 4*0,5 H 2О +1,5 H 2О = CaSO 4* 2 H 2О

(кальций эс о четыре умножить ноль целых пять десятых аш два о плюс одна целая пять десятых аш два о равно кальций эс о четыре умножить два аш два о)

Сульфат кальция широко используют в строительстве для изготовления скульптур и скульптурных элементов, для облицовочных и отделочных работ, в медицине для изготовления гипсовых повязок.

1. 
   На химии элементов этой группы повторить основные закономерности изменения свойств элементов в ПСХЭ по вертикале (группе).
2. 
   Рассмотреть характерные свойства простых веществ и соединений, образованных элементами 2 группы главной подгруппы.
3. 
   Какое практическое значение имеют соединения этих металлов.
4. 
   Развитие химических способностей учащихся при использовании заданий развивающего обучения.
5. 
   Дальнейшее формирование умения обобщать, делать выводы.

Оборудование и реактивы: кальций, вода, фенолфталеиновый, пинцет, нож, пробирки.
План урока: 1. Организационный момент.

2. Работа по новой теме.
Слайд 3 : Почему бериллий и магний не относят к щелочноземельным металлам, хотя и находятся в одной группе с этими металлами?
Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне по два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они проявляют степень окисления +2.

Слайд 4: Атомы этих элементов лишь немного меньше по размерам, чем атомы соответствующих щелочных металлов, а в связи с этим металлы главной подгруппы 2 группы по химической активности и другим свойствам должны быть с ними сходны.
Слайд 5: Учащиеся выполняют задание №1.

Слайд 6: Бериллий, магний и щелочноземельные металлы – как простые вещества.

Бериллий.

Слайд 7: Магний

Слайд 8: Кальций

Слайд 9: Стронций

Слайд 10: Барий

Слайд 11: Радий

Слайд 12: Плотность их увеличивается от бериллия к барию, а температура плавления наоборот, уменьшается. Окрашивание пламени солей щелочноземельных металлов.
Слайд 13: Химические свойства.

Слайд 14: Взаимодействие металлов с кислородом воздуха.

Щелочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха, покрываясь пленкой оксида (исключение барий, смесь оксида и пероксида), поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных ампулах.

Слайд 15: Взаимодействие с неметаллами.

Реакция идет как правило при нагревании.

Взаимодействие металлов с водой.

Из всех металлов главной подгруппы 2 группы только бериллий не взаимодействует с водой (препятствует защитная пленка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы – бурно.

Демонстрация опыта: Взаимодействие кальция с водой.

Пишем уравнение реакции:

Ca + 2 HOH = Ca (OH) 2 + H 2

Гашеная известь

Вспомним реакцию взаимодействие щелочных металлов с водой.

Происхождение название щелочноземельные металлы связано с тем, что их гидроксиды являются щелочами, а оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и железа, носившими ранее общее название «земли».

Слайд 16: Учащиеся выполняют задание №2
Слайд 17: Соединения бериллия, магния и щелочноземельных металлов

Оксиды этих металлов – твердые, белые, тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур. Проявляют основные свойства, кроме бериллия, имеющего амфотерный характер

Слайд 18: Взаимодействие оксидов с водой.

Оксид магния малоактивен в реакции с водой, все остальные оксиды очень бурно с ней взаимодействуют. При этом выделяется значительное количество энергии. Поэтому, реакция оксида кальция с водой называется гашением извести, а образующийся гидроксид кальция – гашеной известью. Получают оксиды обжигом карбонатов:
CaCO 3 = CaO + CO 2

Негашеная известь
Mg CO 3 = MgO + CO 2

Жженая магнезия
Слайд 19: Взаимодействие гидроксидов с кислотами.

Так как многие соли щелочноземельных металлов нерастворимы, то реакция нейтрализации может сопровождаться выделением осадка.

Слайд 20: Соли.

Слайд 21: Учащиеся выполняют задания № 3, № 4, № 5.
Практическое значение соединений кальция, магния и бария.

Слайд 22: Карбонат кальция. Одно из самых распространенных соединений на Земле. Хорошо известны такие содержащие его минералы, как мел, мрамор, известняк.

Самый важный из этих минералов – известняк. Без него не обходится ни одно строительство. Известняк – сырьё для получения цемента, гашеной и негашеной извести, стекла и дл. Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Один из примеров его использования вы хорошо знаете – это школьный мел, зубные пасты. Мел применяют в производстве бумаги, резины, а также для побелки. Мрамор – это минерал скульпторов, архитекторов и облицовщиков.

Слайд 23: ОАО «Тургоякское рудоуправление»

Производит известняк флюсовый. Наиболее крупные месторождения мрамора на территории области – это Коелгинское (Еткульский район), Баландинское (Сосновский район), Уфалейское (район г. В.Уфалей).

Слайд 24: Практическое применение карбоната магния.

Слайд 25: Практическое применение сульфата магния.

Слайд 26: Практическое применение фосфата кальция.

Слайд 27: Практическое применение сульфата бария.

Слайд 28: Подведение итогов урока.

Работы учащиеся сдают преподавателю на проверку. Оценка результатов на следующем уроке.

Слайд 29: Домашнее задание.
Домашнее Задание: параграф 12, №3,5,7.

Задания по теме: «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»

*****
Ф.И. учащихся___________________________класс_______________
1.Сравните атомы элементов, поставив знаки или = вместо *
а) заряд ядра: Ca * Mg , Be * Ba , Mg * Al , K * Ca
б) число электронных слоев: Ca * Mg , Be * Ba , Mg * Al
в) число электронов на внешнем уровне: Ca * Mg , Be * Ba , Mg * Al
г) восстановительные свойства: Ca * Mg , Be * Ba
2.Допишите уравнения реакций, уравняйте:

а) Mg + S = ………
б) Be + N 2 = ………..
в) Ca + O 2 = …………
г) Ca + S = ………….
Назовите продукты реакции.

3.Установите признак, объединяющий указанные объекты:
а) MgО, CaО, SrО, BaО признак______________________
б) Be 0 Be 2+ , Mg 0 Mg 2+ , Ca 0 Ca 2+ признак__________________________
в) Ca, Sr, Ba, Ra признак______________________________

а) да, можно

б) происходит спокойно

г) общим отравлением

Задания по теме: «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы».

***

Ф.И учащихся__________________________класс_______
1.Какое из утверждений неправильное:
а) к щелочноземельным металлам не относятся бериллий и магний
б) восстановительные свойства сильнее проявляются у бериллия, т.к. заряд ядра атома наименьший, чем у остальных элементов 2 группы главной подгруппы
в) щелочноземельные металлы – это кальций, стронций, барий, радий

2.Вставьте пропущенные формулы веществ в уравнения реакций. Назовите продукты реакции:

а) Са + …. = CaS
б) ….+ C l 2 = Mg C l 2
в) Be + ….. = Be 3 N 2

Не забудьте уравнять!

1. 
   Подберите к цифре названия вещества соответствующую букву формулы:

1. 
   Гашеная известь
2. 
   Хлорид бария
3. 
   Негашеная известь
4. 
   Жженая магнезия
5. 
   Сульфид кальция

4.Можно ли кусочки щелочноземельного металла для опыта брать руками:

а) да, можно

б) нет, эти металлы взаимодействуют с водой кожи рук, что может вызвать ожог

в) нет, т.к. это не гигиенично, металл может быть загрязнен

г) нет, т.к. щелочноземельные металлы имеют низкую температуру плавления и в руках могут расплавиться

5.Растворение оксида кальция в воде может сопровождаться:

а) кипением и разбрызгиванием смеси

б) происходит спокойно

в) раздражением верхних дыхательных путей

г) общим отравлением
Задание ***** - для «сильных учеников»

*** - для «слабых» учеников

Работа предполагается в группах по 2 человека.

Технологическая карта урока

«Бериллий, магний и щелочноземельные металлы».

Список литературы

1. 
   Габриелян О. С. «Химия. 9 класс» М.: Дрофа 2009.
2. 
   Дендебер С.В., Ключникова О.В. « Современные технологии в процессе преподавания химии» М.: ООО 5 за знания, 2008.
3. 
   Денисова В.Г. «Мастер – класс учителя химии. 8-11 классы» М.: Глобус, 2010

Строение и свойства атомов . Бериллий Be, магний Mg и щёлочноземельные металлы: кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra - элементы главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2.

С увеличением порядкового номера сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства элементов усиливаются, что связано с увеличением радиусов их атомов.

Радий - радиоактивный элемент, содержание его в природе невелико.

Бериллий, магний и щёлочноземельные металлы - простые вещества . Лёгкие серебристо-белые металлы, стронций имеет золотистый оттенок. Он значительно твёрже бария, барий же по мягкости напоминает свинец.

На воздухе при обычной температуре поверхность бериллия и магния покрывается защитной оксидной плёнкой. Щёлочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более активно, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных сосудах, как и щелочные металлы.

При нагревании на воздухе все рассматриваемые металлы (обозначим их М) энергично сгорают с образованием оксидов:

Реакция сжигания магния сопровождается ослепительной вспышкой, раньше её применяли при фотографировании объектов в тёмных помещениях. В настоящее время используют электрическую вспышку.

Бериллий, магний и все щёлочноземельные металлы взаимодействуют при нагревании с неметаллами - хлором, серой, азотом и т. д., образуя соответственно хлориды, сульфиды и нитриды:

При высоких температурах металлы главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева окисляются водородом до гидридов:

Гидриды - это твёрдые солеподобные соединения металлов с водородом, похожие на галогениды - соединения металлов с галогенами. Теперь, очевидно, вам стало понятно, почему водород находится и в главной подгруппе VII группы (VIIA группы).

Из всех металлов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева только бериллий практически не взаимодействует с водой (препятствует защитная плёнка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы бурно взаимодействуют с водой при обычных условиях (рис. 54):

Рис. 54.
Взаимодействие с водой металлов главной подгруппы II группы (IIА группы) Периодической системы Д. И. Менделеева

Подобно алюминию, магний и кальций способны восстанавливать редкие металлы - ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан и др. - из их оксидов, например:

Такие способы получения металлов по аналогии с алюминотермией называют магниетермией и кальциетермией.

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и лёгких сплавов. Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций - один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Соединения бериллия, магния и щёлочноземельных металлов . В природе щёлочноземельные металлы, как и щелочные металлы, находятся только в форме соединений вследствие своей высокой химической активности.

Оксиды МО - твёрдые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур. Проявляют основные свойства, кроме оксида бериллия, имеющего амфотерный характер.

Оксид магния малоактивен в реакции с водой, все остальные оксиды очень бурно взаимодействуют с ней:

МО + Н 2 O = М(ОН) 2 .

Оксиды получают обжигом карбонатов:

МСO 3 = МО + СO 2 .

В технике оксид кальция СаО называют негашёной известью, a MgO - жжёной магнезией. Оба этих оксида используют в производстве строительных материалов.

Лабораторный опыт № 15
Получение гидроксида кальция и исследование его свойств

Гидроксиды щёлочноземельных металлов относятся к щелочам. Их растворимость в воде увеличивается в ряду

Са(ОН) 2 → Sr(OH) 2 → Ва(ОН) 2 .

Эти гидроксиды получают взаимодействием соответствующего оксида с водой.

Реакция оксида кальция с водой сопровождается выделением большого количества теплоты и называется гашением извести (рис. 55), а образующийся Са(ОН)2 - гашёной известью:

СаО + Н 2 O = Са(ОН) 2 .

Рис. 55.
Гашение извести

Прозрачный раствор гидроксида кальция называют известковой водой, а белую взвесь Са(ОН) 2 в воде - известковым молоком. Гашёную известь широко используют в строительстве. Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока.

Соли бериллия, магния и щёлочноземельных металлов получают взаимодействием их с кислотами. Галогениды (фториды, хлориды, бромиды и иодиды) этих металлов - белые кристаллические вещества, большинство из них растворимо в воде. Из сульфатов хорошо растворимы в воде только сульфаты бериллия и магния. Растворимость сульфатов элементов главной подгруппы II группы Периодической системы Д. И. Менделеева уменьшается от BeSO 4 к BaSO 4 . Карбонаты этих металлов малорастворимы или нерастворимы в воде.

Сульфиды щёлочноземельных металлов, содержащие в малых количествах примеси тяжёлых металлов, после предварительного освещения начинают светиться различными цветами - красным, оранжевым, голубым, зелёным. Они входят в состав специальных светящихся красок, которые называют фосфорами. Их используют для изготовления светящихся дорожных знаков, циферблатов часов и других изделий.

Рассмотрим наиболее важные соединения элементов главной подгруппы II группы (IIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева.

СаСО 3 - карбонат кальция - одно из самых распространённых на Земле соединений. Вам хорошо известны такие содержащие его минералы, как мел, мрамор, известняк (рис. 56).

Рис. 56.
Природные соединения кальция: а - мел; б - мрамор; в - известняк; г - кальцит

Мрамор - это минерал скульпторов, архитекторов и облицовщиков. Из него создавали свои прекрасные творения многие скульпторы (рис. 57).

Рис. 57.
Скульптура М. М. Антокольского «Царь Иоанн Васильевич Грозный» изготовлена из мрамора

Стены всемирно известного индийского мавзолея Тадж-Махал выложены из мрамора (рис. 58), им же облицованы многие станции московского метро (рис. 59).

Рис. 58.
Тадж-Махал - мавзолей-мечеть, находящийся в Агре (Индия), выполнен из мрамора

Рис. 59.
Станция московского метрополитена «Трубная» отделана мрамором

Однако самый важный из этих минералов - известняк, без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем (вспомните знаменитые одесские катакомбы - бывшие каменоломни, в которых добывали камень для строительства города), во-вторых, это сырьё для получения других материалов: цемента, гашёной и негашёной извести, стекла и др.

Известковой щебёнкой укрепляют дороги, а порошком уменьшают кислотность почв.

Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Один из примеров его использования - это школьные мелки, зубные пасты. Мел применяют в производстве бумаги, резины, побелки.

MgCO 2 - карбонат магния, необходим в производстве стекла, цемента, кирпича, а также в металлургии для перевода пустой породы, т. е. не содержащей соединения металла, в шлак.

CaSO 4 - сульфат кальция, встречается в природе в виде минерала гипса CaSO 4 2Н 2 O, представляющего собой кристаллогидрат. Используют в строительстве, в медицине для наложения фиксирующих гипсовых повязок, получения слепков (рис. 60). Для этого применяют полуводный гипс 2CaSO 4 Н 2 O - алебастр, который при взаимодействии с водой образует двуводный гипс:

2CaSO 4 Н 2 O + ЗН 2 O = 2(CaSO 4 2Н 2 O).

Эта реакция идёт с выделением теплоты.

Рис. 60.
Гипс применяется:
в медицине для изготовления гипсовых повязок (1), искусственных облицовочных и отделочных камней (2), в строительстве для изготовления скульптур и скульптурных элементов (3), гипсокартона (4)

MgSO 4 - сульфат магния, известный под названием горькая, или английская, соль, используют в медицине в качестве слабительного средства. Содержится в морской воде и придаёт ей горький вкус.

BaSO 4 - сульфат бария, благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяют в рентгенодиагностике («баритовая каша») для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта (рис. 61).

Рис. 61. «Баритовую кашу» используют в медицине для рентгенодиагностики

Са 3 (РO 4) 2 - фосфат кальция, входит в состав фосфоритов (горная порода) и апатитов (минерал), а также в состав костей и зубов. В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция в виде соединения Са 3 (РO 4) 2 .

Кальций имеет важное значение для живых организмов, это материал для постройки костного скелета. Он играет существенную роль в процессах жизнедеятельности: ионы кальция необходимы для работы сердца, участвуют в процессах свёртывания крови.

На долю кальция приходится более 1,5% массы тела человека, 98% кальция содержится в костях. Однако кальций необходим не только при формировании скелета, но и для работы нервной системы.

Человек должен получать в день 1,5 г кальция. Наибольшие количества кальция содержатся в сыре, твороге, петрушке, салате.

Магний также является необходимым биоэлементом, играя роль стимулятора обмена веществ, содержится в печени, костях, крови, нервной ткани и мозге. Магния в человеческом организме намного меньше, чем кальция, - всего около 40 г. Магний входит в состав хлорофилла, а следовательно, участвует в процессах фотосинтеза. Без хлорофилла не было бы жизни, а без магния - хлорофилла, ведь в нём содержится 2% этого элемента.

Соли щёлочноземельных металлов окрашивают пламя в яркие цвета, поэтому эти соединения добавляют в составы для фейерверков (рис. 62).

Рис. 62.
Соли щёлочноземельных металлов добавляют в составы для фейерверков

Открытие магния и кальция . Магний был впервые получен Г. Дэви в 1808 г. из белой магнезии - минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу.

Полученный Г. Дэви металл был загрязнён примесями, а чистый магний получил француз А. Бюсси в 1829 г.

Кальций был впервые получен также Г. Дэви в 1808 г. Название элемента происходит от латинского слова кальс, что означает «известь, мягкий камень».

Новые слова и понятия

1. Строение атомов бериллия и магния, щёлочноземельных металлов.
2. Химические свойства бериллия, магния и щёлочноземельных металлов: образование оксидов, хлоридов, сульфидов, нитридов, гидридов и гидроксидов.
3. Магниетермия и кальциетермия.
4. Оксиды кальция (негашёная известь) и магния (жжёная магнезия). 5. Гидроксиды кальция (гашёная известь, известковая вода, известковое молоко) и других щёлочноземельных металлов.
5. Соли: карбонаты кальция (мел, мрамор, известняк) и магния; сульфаты (гипс, горькая соль, «баритовая каша»); фосфаты.

Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне два электрона, которые они отдают при химических взаимодействиях, и поэтому являются сильнейшими восстановителями. Во всех соединениях они имеют степень окисления +2. С ростом порядкового номера сверху вниз в подгруппе восстановительные свойства элементов усиливаются, что связано с увеличением радиусов их атомов.

Радий - радиоактивный элемент, содержание его в природе невелико.

Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - простые вещества. Легкие серебристо-белые металлы, стронций имеет золотистый оттенок. Он значительно тверже щелочных металлов , барий же по мягкости напоминает свинец.

На воздухе при обычной температуре поверхность бериллия и магния покрывается защитной оксидной пленкой. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более активно, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных сосудах, как и щелочные металлы.

При нагревании на воздухе все рассматриваемые металлы энергично сгорают с образованием оксидов. Для записи уравнений реакций также воспользуемся общим обозначением металлов М:

Реакция сжигания магния сопровождается ослепительной вспышкой, раньше она применялась при фотографировании объектов в темных помещениях. В настоящее время используют электрическую вспышку.

Бериллий, магний и все щелочноземельные металлы взаимодействуют при нагревании с неметаллами - хлором, серой, азотом и т. д., образуя соответственно хлориды, сульфиды, нитриды:

Из всех металлов главной подгруппы II группы только бериллий практически не взаимодействует с водой (препятствует защитная пленка на его поверхности), магний реагирует с ней медленно, остальные металлы бурно взаимодействуют с водой при обычных условиях:

Подобно алюминию магний и кальций способны восстанавливать редкие металлы - ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан и др. - из их оксидов.

Такие способы получения металлов по аналогии с алюминотермией называют магниетермией и кальциетермией.

Магний и кальций применяют для производства редких металлов и легких сплавов . Например, магний входит в состав дюралюминия, а кальций - один из компонентов свинцовых сплавов, необходимых для изготовления подшипников и оболочек кабелей.

Соединения бериллия, магния и щелочноземельных металлов. В природе щелочноземельные металлы, как и щелочные металлы, находятся только в форме соединений вследствие своей высокой химической активности.

Оксиды МО - твердые белые тугоплавкие вещества, устойчивые к воздействию высоких температур.

Проявляют основные свойства, кроме оксида бериллия, имеющего амфотерный характер.

Оксид магния малоактивен в реакции с водой, все остальные оксиды очень бурно взаимодействуют с ней:

МО + Н20 = М(ОН)2

Оксиды получают обжигом карбонатов: МС03 = МО + С02

В технике оксид кальция СаО называют негашеной известью, а МgО - жженой магнезией. Оба этих оксида используют в производстве строительных материалов.

Гидроксиды щелочноземельных металлов относятся к щелочам. Их растворимость в воде растет от Са(ОН)2 к Ва(ОН)2. Эти гидроксиды получают взаимодействием соответствующего оксида с водой.