Металлы IIA группы

Во второй группе главной подгруппе нас ожидают:

Такая неоднородность по сравнению с щелочными металлами легко осознаётся, если мы посмотрим на соответствующие гидроксиды:

Be(OH)₂ – амфотерный гидроксид;
Mg(OH)₂ – основный гидроксид, нерастворимый в воде;
Остальные металлы образуют щёлочи – щёлочно-земельные металлы.

Для всех этих металлов характерными степенями окисления являются 0 и +2, поскольку конфигурация внешнего слоя ns².

Химические свойства металлов второй группы главной подгруппы

Металлы второй группы главной подгруппы всё ещё являются сильными восстановителями, но чуть менее сильными восстановителями по сравнению с щелочными металлами. Химические свойства данных металлов, в целом, весьма схожи с щелочными металлами. Так, например, магний растворяется в воде лишь при нагревании (с горячей водой):

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂

Щелочные металлы, напомним, реагируют с водой значительно активнее, давая взрыв. Другие примеры химических свойств приведены в таблице:

Реакция	Комментарий
Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂	Растворение кальция в воде
Ca + H₂SO₄ (разб) → CaSO₄ + H₂	Реакция с кислотами становится доступной в виду не такой большой активности металлов
4Mg + 5H₂SO₄(конц) → 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O	Магний активный металл, поэтому восстановление серной кислоты идёт до сероводорода
Mg + Zn(NO₃)₂ → Mg(NO₃)₂ + Zn	Вытеснение менее активного (в ряду напряжений) цинка
Ca + C₂ → CaC₂	Образование карбида (ацетиленида) кальция
2Mg + O₂ → 2MgO	Образование оксида магния
Be + 2NaOH + 2H₂O → Na₂[Be(OH)₄] + H₂	Исключительная реакция для бериллия, поскольку он образует амфотерный гидроксид

Также весьма полезна информация о том, в какой цвет окрашивают пламя атомы щёлочно-земельных металлов в соответствующих солях: для солей кальция пламя окрашивается в красный цвет, стронция в карминово-красный цвет, а для бария окраска пламени становится жёлто-зелёной.

Химические свойства гидроксидов металлов второй группы главной подгруппы

Mg(OH)₂, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ и так далее – основные гидроксиды ( соответствующие оксиды – также основные), поэтому возможны реакции с кислотными оксидами и гидроксидами (в случае щёлочей возможны реакции с амфотерными гидроксидами):

Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O

Ca(OH)₂ + 2CO₂ = Ca(HCO₃)₂

(соответствующий осадок карбоната кальция CaCO₃ растворяется в избытке углекислого газа CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂)

Кстати, ещё один интересный факт про CaCO₃, он способен термически разлагаться (в отличие от карбонатов щелочных металлов):

CaCO₃ = CaO + CO₂

При написании реакций с участием гидроксидов бериллия, магния и щёлочно-земельных металлов обязательно учитываем следующие нюансы:

Гидроксид кальция – малорастворимое вещество («М» в таблице растворимости), поэтому он выступает в качестве щёлочи в исходных веществах (реагентах) и является осадков в продуктах;
Гидроксид магния – нерастворимое в воде вещество («Н» в таблице растворимости), поэтому в продуктах он выступает в качестве осадка:

Mg(NO₃)₂ + 2NaOH = Mg(OH)₂ + 2NaNO₃

Mg(OH)₂ + FeSO₄ = реакция не идёт, так как гидроксид магния нерастворим в воде

Be(OH)₂ – особый случай, в виду его амфотерности он может реагировать как с щёлочами:

Be(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Be(OH)₄]

так и с кислотами:

Be(OH)₂ + 2HCl = BeCl₂ + 2H₂O

Способы получения щёлочно-земельных металлов

Как и в случае щелочных металлов, основной способ – электролиз расплавов соответствующих солей:

CaCl₂ (расплав) = Ca + Cl₂

Резюме

Металлы IIA-группы состоят из амфотерного металла бериллия, магния и щёлочно-земельных металлов;
Характерные степени окисления металлов второй группы главной подгруппы: 0 и +2;
Металлы IIA-группы обладают высокой восстановительной активностью.

Примеры задач на эту тему:

Задание 1. Задача №9 (из тестовой части)

Задан следующая схема превращений:

Определите неизвестные вещества X и Y:

Be
NaOH
KOH
H₂O₂
KI

Ответ

Задание 2. Задача №28 (тестовая часть)

Какой объём газа можно максимально получить при растворении 15 г кальция в избытке соляной кислоты с выходом реакции 80 %? Ответ дайте в литрах с точностью до сотых.

Ответ

6,72

Задание 3. Задача №31 (открытая часть)

Кальций прореагировал с углеродом, полученное бинарное вещество растворили в соляной кислоте. К образовавшемуся раствору прилили избыток щёлочи, наблюдая образование осадка. Осадок отфильтровали, поместили в воду и пропустили через него ток углекислого газа, причём после окончания пропускания газа осадок растворился. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Ответ

Ca + 2C = CaC₂
CaC₂ + 2HCl = CaCl₂ + C₂H₂
CaCl₂ + 2KOH = Ca(OH)₂ + 2KCl
Ca(OH)₂ + 2CO₂ = Ca(HCO₃)₂

Определения:

Амфотерный гидроксид – гидроксид, проявляющий одновременно и кислотные, и основные свойства;
Основный гидроксид – гидроксид, проявляющий основные свойства;
Щёлочь – растворимый в воде сильный основный гидроксид.