§44. منیزیم. فلزات قلیایی خاکی

درس شماره 41

موضوع: خصوصیات مقایسه ای کلسیم و منیزیم و ترکیبات آنها
هدف درس:با مهمترین ترکیبات کلسیم و منیزیم، وجود آنها در طبیعت و کاربردهای آنها آشنا شوید.
وظایف:
آموزشی:

دانش آموزان را با نمایندگان ترکیبات فلزی Ca و Mg آشنا کنید.

نحوه استفاده از جدول تناوبی را به دانش آموزان آموزش دهید.

مهارت های ترسیم معادلات واکنش های شیمیایی را بهبود بخشید.
برای ترویج توسعه مهارت های عملی هنگام کار بر روی تخته سفید تعاملی.

آموزشی:

نشان دادن اهمیت دانش شیمیایی برای تولید مدرن با فناوری پیشرفته و انطباق موفق متخصصان آینده در جامعه مدرن.

رشدی:

برای ترویج توسعه مستمر علاقه پایدار در علم و عمل شیمی.

تقویت حافظه و توجه دانش آموزان.
تجهیزات:PSHE، کتاب درسی

در طول کلاس ها:

لحظه سازمان

به روز رسانی دانش:

در نوشتار:

تبدیل ها را انجام دهید: Na → Na 2 O 2 → Na 2 O → NaOH → Na 3 PO 4 → NaNO 3.. انواع واکنش را مشخص کنید. شماره 3.5 صفحه 151

خوراکی: ساختار اتم های سدیم و پتاسیم

خواص فیزیکی و شیمیایی تایید طرح شماره 6 صفحه 151

محلی: شماره 7 صفحه 151

یادگیری مطالب جدید

منیزیم.
در طبیعت، منیزیم در کوه های دولومیت یافت می شود
انباشته در رشته کوه.
در آزبست، تالک و منیزیت،
در آبی اعماق دریا.
او نماد زندگی زمینی است
روی سیاره آبی شد،
پس از همه، منیزیم فتوسنتز است
و زندگی یک برگ سبز
بدون منیزیم کلروفیل وجود ندارد
و زندگی به این صورت
او یک نیروی معجزه آسا است
تمام چرخه زندگی در آن است
از نظر شیمیایی او پرانرژی است،
و او بیش از یک بار به شیمیدانان کمک کرد
آن را به شعله کبریت بیاورید
فورا شعله ور می شود و می سوزد.
سبک ترین آلیاژ آلومینیوم
او تمبرهای "الکترون" می دهد،
به گروه آلیاژهای بالدار
او به عنوان یک برابر وارد می شود.
چرا داروخانه نمیری؟
و خودتان ببینید!
منیزیم نیز در آنجا شهرت دارد
بالاخره او یک نمک ملین است!

کلسیم.

توده‌های روباز به راه افتادند
آجرکاری در ردیف های منظم،
سنگ مرمر در روکش فوق العاده است
سایه های لطافت آنها
پوسته نرم تنان رنگی،
مرجان، صدف پیچ خورده -
همه اینها چهره های فراوان کلسیم است،
او در ساخت و ساز مفتخر است.
این یک قاب قابل اعتماد برای حیوانات است
در اتصالات می دهد.
و به آستر ضربه می زند
او ما را در ایستگاه های مترو می بیند.
و اگر کلسیم کمتر از حد نرمال باشد
در خون ما خواهد بود
خونریزی خطرناکه
حتی یک خراش تهدید می کند.
مقدار زیادی از آن در پوسته زمین وجود دارد،
گچ و سنگ آهک فراوان وجود دارد.
کوه ها از گچ و مرمر ساخته شده اند،
در آب دریا و در استخوان است.

ویژگی های مقایسه ای کلسیم و منیزیم

ساختار اتم (2 دانش آموز در هیئت مدیره) ظرفیت 2 و CO +2 20 Ca 2e-، 8e-، 8e-، 2e- …3s23p63d0 / 4s2	12 میلی گرم 2e-، 8e-، 2e- 1s2 / 2s22p6 / 3s2
بودن در طبیعت کار مستقل با کتاب درسی صفحه 155 مهمترین ارتباطات را یادداشت کنید
مشخصات فیزیکی کلسیم یک فلز سفید نقره ای است، بسیار سبک (ρ = 1.55 گرم بر سانتی متر مکعب)، مانند فلزات قلیایی، اما به طور غیرقابل مقایسه ای سخت تر از آنها و دارای نقطه ذوب بسیار بالاتر، برابر با 851 0C.	فلز سفید، سبک وزن. در هوا به سرعت با یک لایه نازک اکسید پوشیده می شود، بنابراین کدر می شود. نقطه ذوب 651 درجه سانتیگراد
خواص شیمیایی مانند فلزات قلیایی، کلسیم یک عامل احیا کننده قوی است که به صورت شماتیک می توان آن را به صورت زیر نشان داد: به طور مشابه برای منیزیم
تشخیص اتصال ترکیبات کلسیم شعله را به رنگ قرمز آجری در می آورند. مانند فلزات قلیایی، فلز کلسیم معمولاً در زیر لایه ای از نفت سفید ذخیره می شود.	هنگام افزودن قلیاها، ترکیبات منیزیم یک رسوب سفید ژلاتینی Mg(OH)2 تشکیل می دهند.
اعلام وصول: کلسیم و منیزیم به صورت صنعتی با الکترولیز نمک های مذاب تولید می شوند
مهمترین ترکیبات کلسیم و منیزیم کار مستقل با کتاب درسی صفحه 158

تحکیم

انجام کار آزمایشگاهی شماره 6

d\z بند 5.4 ص 155-162، شماره 4 ص 162

درس شماره 41

موضوع: خصوصیات مقایسه ای کلسیم و منیزیم و ترکیبات آنها هدف درس: با مهمترین ترکیبات کلسیم و منیزیم، وجود آنها در طبیعت و کاربردهای آنها آشنا شوید.وظایف: آموزشی :

دانش آموزان را با نمایندگان ترکیبات فلزی Ca و Mg آشنا کنید.

نحوه استفاده از جدول تناوبی را به دانش آموزان آموزش دهید.

مهارت های ترسیم معادلات واکنش های شیمیایی را بهبود بخشید.
برای ترویج توسعه مهارت های عملی هنگام کار بر روی تخته سفید تعاملی.

آموزشی :

نشان دادن اهمیت دانش شیمیایی برای تولید مدرن با فناوری پیشرفته و انطباق موفق متخصصان آینده در جامعه مدرن.

رشدی :

برای ترویج توسعه مستمر علاقه پایدار در علم و عمل شیمی.

تقویت حافظه و توجه دانش آموزان.
تجهیزات: PSHE، کتاب درسی

در طول کلاس ها:

لحظه سازمان

به روز رسانی دانش:

در نوشتار:

تبدیل را انجام دهید: Na→ Na 2 O 2 → Na 2 O→NaOH→Na 3 P.O. 4 → NaNO 3.. انواع واکنش ها را مشخص کنید. شماره 3.5 صفحه 151

خوراکی: ساختار اتم های سدیم و پتاسیم

خواص فیزیکی و شیمیایی تایید طرح شماره 6 صفحه 151

محلی: شماره 7 صفحه 151

یادگیری مطالب جدید

منیزیم.
در طبیعت، منیزیم در کوه های دولومیت یافت می شود
انباشته در رشته کوه.
در آزبست، تالک و منیزیت،
در آبی اعماق دریا.
او نماد زندگی زمینی است
روی سیاره آبی شد،
پس از همه، منیزیم فتوسنتز است
و زندگی یک برگ سبز
بدون منیزیم کلروفیل وجود ندارد
و زندگی به این صورت
او یک نیروی معجزه آسا است
تمام چرخه زندگی در آن است
از نظر شیمیایی او پرانرژی است،
و او بیش از یک بار به شیمیدانان کمک کرد
آن را به شعله کبریت بیاورید
فورا شعله ور می شود و می سوزد.
سبک ترین آلیاژ آلومینیوم
او تمبرهای "الکترون" می دهد،
به گروه آلیاژهای بالدار
او به عنوان یک برابر وارد می شود.
چرا داروخانه نمیری؟
و خودتان ببینید!
منیزیم نیز در آنجا شهرت دارد
بالاخره او یک نمک ملین است!

کلسیم.

توده‌های روباز به راه افتادند
آجرکاری در ردیف های منظم،
سنگ مرمر در روکش فوق العاده است
سایه های لطافت آنها
پوسته نرم تنان رنگی،
مرجان، صدف پیچ خورده -
همه اینها چهره های فراوان کلسیم است،
او در ساخت و ساز مفتخر است.
این یک قاب قابل اعتماد برای حیوانات است
در اتصالات می دهد.
و به آستر ضربه می زند
او ما را در ایستگاه های مترو می بیند.
و اگر کلسیم کمتر از حد نرمال باشد
در خون ما خواهد بود
خونریزی خطرناکه
حتی یک خراش تهدید می کند.
مقدار زیادی از آن در پوسته زمین وجود دارد،
گچ و سنگ آهک فراوان وجود دارد.
کوه ها از گچ و مرمر ساخته شده اند،
در آب دریا و در استخوان است.

ویژگی های مقایسه ای کلسیم و منیزیم

کلسیم

منیزیم

ساختار اتم (2 دانش آموز در هیئت مدیره)

ظرفیت 2 و CO +2

20 Ca 2e-، 8e-، 8e-، 2e-

…3s23p63d0 / 4s2

12 میلی گرم 2e-، 8e-، 2e-

1s2 / 2s22p6 / 3s2

بودن در طبیعت

کار مستقل با کتاب درسی صفحه 155 مهمترین ارتباطات را یادداشت کنید

مشخصات فیزیکی

کلسیم یک فلز سفید نقره ای است، بسیار سبک (ρ = 1.55 گرم بر سانتی متر مکعب)، مانند فلزات قلیایی، اما به طور غیرقابل مقایسه ای سخت تر از آنها و دارای نقطه ذوب بسیار بالاتر، برابر با 851 0C.

فلز سفید، سبک وزن. در هوا به سرعت با یک لایه نازک اکسید پوشیده می شود، بنابراین کدر می شود. نقطه ذوب 651 درجه سانتیگراد

خواص شیمیاییمانند فلزات قلیایی، کلسیم یک عامل احیا کننده قوی است که می تواند به صورت شماتیک به صورت زیر نمایش داده شود:

به طور مشابه برای منیزیم

تشخیص اتصال

ترکیبات کلسیم شعله را به رنگ قرمز آجری در می آورند. مانند فلزات قلیایی، فلز کلسیم معمولاً در زیر لایه ای از نفت سفید ذخیره می شود.

هنگام افزودن قلیاها، ترکیبات منیزیم یک رسوب ژلاتینی سفید را تشکیل می دهندMg( اوه)2

اعلام وصول:

کلسیم و منیزیم به صورت صنعتی با الکترولیز نمک های مذاب تولید می شوند

CaCl2=Ca+Cl2

مهمترین ترکیبات کلسیم و منیزیم

کار مستقل با کتاب درسی صفحه 158

تحکیم

انجام کار آزمایشگاهی شماره 6

d\z بند 5.4 ص 155-162، شماره 4 ص 162

بدن انسان بالغ حاوی حدود 20 گرم کاتیون منیزیم و 1000 گرم کلسیم است که نیمی از کاتیون های منیزیم و تقریباً 99 درصد کلسیم در بافت استخوانی و بقیه در بافت های نرم یافت می شود. نیاز روزانه به کاتیون های منیزیم حدود 0.3 گرم، کلسیم - 1 گرم است و در زنان در دوران بارداری، نیاز به کاتیون های کلسیم 3-4 برابر افزایش می یابد.

منیزیم و کلسیم از عناصر گروه PA جدول تناوبی هستند. اتم های عناصر این گروه دارای دو الکترون در لایه بیرونی در زیرسطح s (12Mg: 3s 2؛ 20Ca: 4s 2) هستند که تمایل دارند آن ها را به یک شریک در ترکیبات بدهند. با انجام این کار، آنها کاتیون های دارای بار مضاعف Mg 2 + و Ca 2 + را با پیکربندی الکترونیکی نزدیکترین گاز نجیب تشکیل می دهند. با این حال، بر خلاف ترکیبات عناصر گروه IA، خواص ترکیبات گروه PA هنگام حرکت از بالا به پایین به شدت تغییر می کند. بنابراین، اکسید بریلیم و هیدروکسید آمفوتریک هستند، اکسید منیزیم و هیدروکسید کمی خواص اساسی دارند و عملاً در آب نامحلول هستند و اکسیدها و هیدروکسیدهای کلسیم، استرانسیوم، باریم و رادیوم با تشکیل یک محیط به شدت قلیایی در آب محلول هستند. بنابراین به آنها فلزات قلیایی خاکی می گویند.

تفاوت در خواص کاتیون های منیزیم و کلسیم در یک محیط آبی با تفاوت در چگالی بار مثبت در سطح آنها همراه است. از آنجایی که کاتیون Mg 2+ شعاع کمتری نسبت به Ca 2+ دارد (به ترتیب 66 و 99 بعد از ظهر)، بهتر هیدراته می شود و علاوه بر این، اوربیتال های اتمی آزاد آن در سطح بیرونی، از جمله اوربیتال های 3d، قادر به برهم کنش با جفت‌های تنها الکترون مولکول‌های آب، مجتمع‌های آبی نسبتاً پایدار 2+ را تشکیل می‌دهند. بنابراین، در پوسته هیدراتاسیون کاتیون منیزیم، مولکول های آب (t = 7 10-5 s) بسیار قوی تر از پوسته هیدراتاسیون کاتیون کلسیم (t = 2 10-8 s) حفظ می شوند. این داده ها نشان دهنده توانایی بیشتر کاتیون منیزیم برای تشکیل پیوندهای کووالانسی در مقایسه با کاتیون کلسیم است. در این راستا کاتیون های منیزیم بر خلاف کاتیون های کلسیم قابلیت هیدرولیز دارند

اگرچه توانایی کمپلکس شدن کاتیون منیزیم بیشتر از کاتیون کلسیم است، اما Ca 2+ برخلاف کاتیون های K + و Na + کمپلکس های نسبتاً قوی با اسیدهای آمینه و پروتئین ها تشکیل می دهد. علاوه بر این، کاتیون Mg 2 + یک عامل کمپلکس سفت‌تر است و Ca 2 + نرم‌تر است، بنابراین Mg 2 + لیگاندهای حاوی اکسیژن و فسفات را بیشتر دوست دارد و Ca 2 + حاوی اکسیژن و نیتروژن را دوست دارد. لیگاندها این تمایل به تشکیل کمپلکس است که از ویژگی های این کاتیون ها در شرایط بدن است.

بخش عمده ای از کاتیون های منیزیم واقع در خارج از استخوان ها در داخل سلول ها متمرکز شده است. یون های منیزیم نقش مهمی در حفظ فشار اسمزی داخل سلول ها دارند. بخش عمده منیزیم خون به شکل یونیزه شده، یعنی به صورت یون آبی (60-55 درصد)، تقریباً 30 درصد با پروتئین ها مرتبط است و 10 تا 15 درصد آن بخشی از ترکیبات پیچیده با فسفولیپیدها و نوکلئوتیدها است. .

به دلیل تشکیل کمپلکس، کاتیون های منیزیم یکی از فعال کننده های اصلی فرآیندهای آنزیمی هستند. بنابراین، آنزیم های فسفوریلاسیون اکسیداتیو، تکثیر DNA و معدنی شدن استخوان را فعال می کنند. علاوه بر این، با کمک کاتیون های منیزیم، ریبوزوم ها از RNA و پروتئین ها تشکیل شده و فرآیند سنتز پروتئین در آنها فعال می شود. در مایع درون سلولی، یون‌های Mg2+ با آنیون‌های ATP و ADP که شکل فعال این سوبستراها هستند، کمپلکس‌هایی را تشکیل می‌دهند و هیدرولیز فعال آن‌ها را همراه با آزاد شدن انرژی و همچنین مشارکت در واکنش‌های فسفوریلاسیون افزایش می‌دهند.

همه این داده ها نشان دهنده میل ترکیبی بالای کاتیون های Mg 2 + برای اتم های اکسیژن فسفات ها است.

در همان زمان، کاتیون های Mg 2+ نیز با اتم های نیتروژن کمپلکس می شوند. بنابراین، در کلروفیل گیاه، Mg 2+ موقعیت مرکزی را در لیگاند پورفیرین اشغال می کند و با چهار اتم نیتروژن آن چهار پیوند ایجاد می کند. به دلیل کمپلکس شدن منیزیم با پروتئین ها، بسیاری از آنزیم ها فعال می شوند.

یون‌های منیزیم مراکز تنظیم تنفس و عروق خونی مغز را سرکوب می‌کنند و باعث کاهش فشار خون می‌شوند. آنها همچنین به حذف کلسترول از بدن، تقویت حرکت روده و ترشح صفرا کمک می کنند.

برخلاف یون‌های منیزیم، کاتیون‌های کلسیم عمدتاً در مایعات بین سلولی متمرکز می‌شوند. متابولیسم کلسیم در بدن توسط هورمون های غدد پاراتیروئید و تیروئید و همچنین ویتامین D کنترل می شود. هنگامی که غلظت یون های Ca 2+ در پلاسمای خون کاهش می یابد، ترشح هورمون پاراتیروئید تحت تأثیر این هورمون تشدید می شود. استئوکلاست ها باعث افزایش انحلال ترکیبات معدنی در استخوان ها می شوند که باعث افزایش محتوای Ca 2 در استخوان ها می شود. به نوبه خود، با افزایش سطح Ca 2+ در پلاسمای خون، هورمون تیروئید کار استئوبلاست ها را برای رسوب کلسیم در بافت استخوان فعال می کند. جذب کلسیم از غذا به دلیل جذب ضعیف آن به دلیل تشکیل کلسیم فسفات غیر محلول Ca3(P04)2 و نمک های کلسیم اسیدهای چرب Ca(CnH2n+1COO)2 در دستگاه گوارش پیچیده است. ویتامین D نقش مهمی در جذب کلسیم از معده و روده دارد.

جزء معدنی اصلی بافت استخوان، کلسیم هیدروژن فسفات Ca5(P04)3OH (هیدروکسی آپاتیت) است. بافت استخوان تضمین می کند که غلظت یون های Ca 2+ در مایعات بیولوژیکی در سطح مشخصی حفظ می شود، بنابراین می توان آن را به عنوان یک بافر کلسیم برای بدن در نظر گرفت. فرآیندهای متابولیسم کلسیم شامل بافت استخوانی به تفصیل در بخش مورد بحث قرار گرفت. 11.4.

بافت استخوان حاوی مقادیر کمی از کاتیون های تقریباً تمام فلزات موجود در بدن است که عملکرد یک انبار مواد معدنی را انجام می دهد. تمام عناصر گروه PA به مقدار قابل توجهی در بافت استخوان گنجانده شده اند که کاتیون های Be 2+، Sr 2+ و Ba 2+ منجر به تغییرات پاتولوژیک می شوند (بخش 11.4). از بین آنیون‌های اضافی، بافت استخوان ممکن است حاوی یون‌های کربنات و فلوراید باشد که دومی بخشی از مینای دندان است (Ca5(P04)3F). جایگزینی گروه هیدروکسو با آنیون فلوراید به طور قابل توجهی سختی را افزایش می دهد و حلالیت بافت استخوان را کاهش می دهد.

یون‌های کلسیم در انتقال تکانه‌های عصبی، انقباض عضلانی، تنظیم ضربان قلب و همچنین در فرآیند لخته شدن خون، فعال کردن تبدیل پروترومبین به ترومبین و تسریع تبدیل فیبرینوژن به فیبرین نقش دارند که باعث تجمع پلاکت‌ها می‌شود. کاتیون های کلسیم تحریک پذیری سیستم عصبی مرکزی را کاهش می دهند، بنابراین کاهش محتوای آنها در بدن خود را به صورت تشنج نشان می دهد. یون های کلسیم بر تعادل اسید و باز بدن، عملکرد غدد درون ریز تأثیر می گذارد و همچنین دارای اثرات ضد التهابی و ضد حساسیت است. آنها آنتاگونیست های بیولوژیکی یون های سدیم، پتاسیم و منیزیم هستند.

غلظت کل یون های کلسیم در پلاسمای خون 2.5 * 10 -3 است م،که 40 درصد با پروتئین ها، 14 درصد با لاکتات ها و سیترات ها کمپلکس شده و 46 درصد به صورت یونیزه شده است. هنگامی که غلظت کلسیم یونیزه شده در پلاسما زیاد باشد (هیپرکلسمی)، فسفات سدیم به صورت خوراکی تجویز می شود که مانع از جذب کلسیم از غذا می شود. اگر غلظت پلاسما از 3.75*10 -3 بیشتر شود م،سپس، با توجه به خطر ایست قلبی، مخلوطی از فسفات سدیم و پتاسیم بلافاصله به صورت داخل وریدی تجویز می شود. نمک های اسید سیتریک (سیترات سدیم) نیز برای اتصال کلسیم مورد استفاده قرار می گیرند که از لخته شدن خون در هنگام نگهداری در ایستگاه های انتقال خون جلوگیری می کند. در طب عامیانه از لیمو برای کاهش رسوب نمک استفاده می شود.

از ترکیبات زیر منیزیم و کلسیم در عمل پزشکی استفاده می شود.

اکسید منیزیمMgO(منیزیا) کربنات منیزیم پایهMg(OH)2 4MgC0 3 N 2 0(منیزیا سفید)، کربنات کلسیمCaC0 3(گچ رسوبی) آنتی اسیدهای اصلی مورد استفاده برای کاهش اسیدیته شیره معده هستند.

سولفات منیزیمMgS0 4 7N 2 0(نمک تلخ یا منیزیا) برای فشار خون بالا به عنوان ملین و عامل کلرتیک و همچنین آرامبخش برای سیستم عصبی مرکزی استفاده می شود.

کلرید کلسیمCaC1 2 6H 2 0به عنوان یک عامل ضد التهابی و ضد حساسیت، برای از بین بردن اسپاسم قلبی عروقی، برای بهبود لخته شدن خون، برای شکستگی استخوان و روماتیسم استفاده می شود.

ترکیبات کلسیم آلی:گلوتامات، گلوکونات، گلیسروفسفات، آدنوزین تری فسفات، پانتوتنات و پانگامات کلسیم به عنوان عوامل تقویت کننده عمومی استفاده می شود.

گچ2CaSO4* N 2 0به طور گسترده ای در عمل تروماتولوژیک و دندانپزشکی استفاده می شود، زیرا هنگام مخلوط شدن با آب، CaS0 4 2H 2 0 نامحلول تشکیل می شود:

در نتیجه سخت شدن سریع با افزایش جزئی حجم اتفاق می افتد که برای تثبیت شکستگی های استخوانی و برای به دست آوردن برداشت خوب در دندانپزشکی استفاده می شود.

1. بر اساس موقعیت جدول تناوبی و ایده هایی در مورد ساختار اتم ها، توضیح دهید که منیزیم و کلسیم در چه خواصی مشترک هستند. معادلات واکنش های مربوطه را بنویسید.

2. در جدول تناوبی، کلسیم در کنار پتاسیم قرار دارد، اما خواص شیمیایی آن نزدیک به سدیم است که در دوره متفاوتی قرار دارد. این موضوع را با همنشین خود در میان بگذارید.
زیرا کلسیم و سدیم دارای مقادیر الکترونگاتیوی مشابهی در مقایسه با پتاسیم هستند.

3. کلسیم تحت تأثیر محیط به کربنات کلسیم تبدیل می شود. معادلات واکنش های مربوطه را بنویسید.

4. وقتی 50 کیلوگرم کربنات کلسیم خالص کلسینه شد، جرم آن 4.4 کیلوگرم کاهش یافت. چند درصد کربنات کلسیم تجزیه شده است؟

5. 8 گرم از یک فلز با حالت اکسیداسیون 2 + با آب واکنش داده و 4.48 لیتر هیدروژن (n.s.) آزاد شد. جرم اتمی نسبی فلز را تعیین کرده و نام ببرید.

وظایف تست

1. توزیع الکترون ها بر روی لایه های یک عنصر شیمیایی که بار آن 12+ است به شرح زیر است.
2) 2, 8, 2

2. در سری Mg-Ca-Sr-Ba توانایی فلزات برای اهدای الکترون
1) تشدید می شود

3. واکنش بین منیزیم و اسید کلریدریک به عنوان واکنش طبقه بندی می شود
4) تعویض

فصل 14. شیمی عناصر s. سدیم و پتاسیم. منیزیم و کلسیم

14.1. مشخصات کلی عناصر گروه های IA و IIA

گروه IA شامل لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم و سزیم است. به این عناصر عناصر قلیایی می گویند. همین گروه شامل عنصر رادیواکتیو (ناپایدار) فرانسیم است که به طور مصنوعی کمی مطالعه شده است. گاهی اوقات هیدروژن نیز در گروه IA قرار می گیرد (به فصل 10 مراجعه کنید). بنابراین، این گروه شامل عناصری از هر یک از 7 دوره است.
گروه IIA شامل بریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم است. چهار عنصر آخر یک نام گروهی دارند - عناصر خاکی قلیایی.
وقتی صحبت می شود که چند وقت یکبار اتم های یک عنصر خاص در طبیعت یافت می شود، معمولاً نشان دهنده شیوع آن در پوسته زمین است. پوسته زمین به جو، هیدروسفر و لیتوسفر سیاره ما اشاره دارد. بنابراین، چهار عنصر از این سیزده عنصر در پوسته زمین بیشترین فراوانی را دارند: Na ( w= 2.63٪، K ( w= 2.41٪، Mg ( w= 1.95٪ و کلسیم ( w= 3.38٪. بقیه موارد بسیار کمتر رایج هستند و فرانسیم اصلاً وجود ندارد.
شعاع مداری اتم های این عناصر (به جز هیدروژن) از 1.04 A (برای بریلیم) تا 2.52 A (برای سزیم) متغیر است، یعنی برای همه اتم ها از 1 آنگستروم بیشتر است. این منجر به این واقعیت می شود که همه این عناصر عناصر تشکیل دهنده فلز واقعی هستند و بریلیم یک عنصر تشکیل دهنده فلز آمفوتریک است.
فرمول الکترونیکی ظرفیت عمومی عناصر گروه IA است ns 1، و عناصر گروه IIA - ns 2 .
اندازه بزرگ اتم ها و تعداد کم الکترون های ظرفیت منجر به این واقعیت می شود که اتم های این عناصر (به جز بریلیم) تمایل دارند الکترون های ظرفیت خود را رها کنند. اتم‌های عناصر گروه IA به آسانی الکترون‌های ظرفیت خود را از دست می‌دهند (پیوست 6 را ببینید)، در حالی که کاتیون‌های دارای بار منفرد از اتم‌های عناصر قلیایی و کاتیون‌های دارای بار مضاعف از اتم‌های عناصر قلیایی خاکی و منیزیم تشکیل می‌شوند. حالت اکسیداسیون در ترکیبات عناصر قلیایی +I و در عناصر گروه IIA +II است.
مواد سادهتشکیل شده توسط اتم های این عناصر فلزات هستند. لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم را فلزات قلیایی می نامند زیرا هیدروکسیدهای آنها قلیایی هستند. کلسیم، استرانسیم و باریم را فلزات قلیایی خاکی می نامند. فعالیت شیمیایی این مواد با افزایش شعاع اتمی افزایش می یابد.
از خواص شیمیایی این فلزات، مهمترین آنها خاصیت احیا کنندگی آنهاست. فلزات قلیایی قوی ترین عوامل کاهنده هستند. فلزات عناصر گروه IIA نیز عوامل احیا کننده بسیار قوی هستند.
همه آنها (به جز بریلیم) با آب (منیزیم هنگام جوشاندن) واکنش نشان می دهند:
2M + 2H 2 O = 2M ق+2OH ق+H2،
M + 2H 2 O = M 2 + 2OH + H 2.

در مورد منیزیم، کلسیم و استرانسیم، به دلیل حلالیت کم هیدروکسیدهای حاصل، واکنش با تشکیل رسوب همراه است:

M2 + 2OH = Mg(OH) 2

فلزات قلیایی با اکثر نافلزات واکنش نشان می دهند:
2M + H2 = 2MH (هنگامی که گرم می شود)،
4M + O 2 = 2M 2 O (M – Li)،
2M + Cl 2 = 2MCl (در شرایط عادی)،
2M + S = M 2 S (وقتی گرم می شود).

از فلزات قلیایی، وقتی در اکسیژن می سوزند، اکسید معمولی فقط لیتیوم را تشکیل می دهد. فلزات قلیایی باقیمانده پراکسید (M 2 O 2) یا تشکیل می دهند سوپراکسیدها(MO 2 - ترکیبات حاوی یون سوپراکسید با بار رسمی -1 ه).
مانند فلزات قلیایی، فلزات عناصر گروه IIA با بسیاری از نافلزات واکنش نشان می دهند، اما در شرایط شدیدتر:
M + H 2 = MH 2 (هنگامی که گرم می شود، به جز بریلیم)،
2M + O 2 = 2MO (در شرایط عادی؛ Be و Mg - هنگام گرم شدن)،
M + Cl 2 = MCl 2 (در شرایط عادی)،
M + S = MS (هنگامی که گرم می شود).
برخلاف فلزات قلیایی، آنها اکسیدهای معمولی را با اکسیژن تشکیل می دهند.
فقط منیزیم و بریلیم به آرامی با اسیدها واکنش نشان می دهند.
بریلیم با محلول های قلیایی غلیظ واکنش می دهد:
Be + 2OH + 2H 2 O = 2 + H 2

مطابق با موقعیت آنها در سری ولتاژ، فقط بریلیم و منیزیم با محلول های نمکی واکنش می دهند.
فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به عنوان عوامل کاهنده قوی، بسیاری از فلزات کمتر فعال را از ترکیبات خود کاهش می دهند، به عنوان مثال، هنگام گرم شدن، واکنش های زیر رخ می دهد:
4Na + MnO 2 = 2Na 2 O + Mn;
2Ca + SnO 2 = 2CaO + Sn.
روش صنعتی تولید مشترک برای تمام فلزات قلیایی و فلزات گروه IIA الکترولیز نمک های مذاب است.
به جز بریلیم اکسیدهااز تمام عناصر مورد نظر اکسیدهای اساسی هستند و هیدروکسیدها- بازهای قوی (در بریلیم این ترکیبات آمفوتریک هستند، هیدروکسید منیزیم یک باز ضعیف است).
تقویت خواص اساسی هیدروکسیدها با افزایش عدد اتمی یک عنصر در یک گروه به راحتی در سری هیدروکسیدهای عناصر گروه IIA مشاهده می شود. Be(OH)2 یک هیدروکسید آمفوتریک، Mg(OH)2 یک باز ضعیف، Ca(OH)2، Sr(OH)2 و Ba(OH)2 بازهای قوی هستند، اما با افزایش عدد اتمی حلالیت آنها افزایش می یابد. و Ba(OH) 2 را می توان به عنوان قلیایی طبقه بندی کرد.

سوپراکسیدها
1. فرمول های الکترونیکی مختصر و نمودارهای انرژی اتم های عناصر گروه های IA و IIA را بسازید. الکترون های بیرونی و ظرفیتی را نشان دهید.
2. هیدروژن به چه دلایلی در گروه IA و به چه دلایلی در گروه VIIA قرار می گیرد؟
3. برای واکنش مواد زیر با اکسیژن اضافی معادلات ایجاد کنید: Li, Na, K, LiH, NaH, Li 3 N, Na 2 C 2.
4. بلورهای یک ماده معین از یون های باردار منفرد تشکیل شده اند. هر یون حاوی 18 الکترون است. الف) ساده ترین فرمول ماده را بسازید. ب) فرمول های الکترونیکی مختصر یون ها؛ ج) معادله یکی از واکنش های تولید این ماده. د) دو معادله واکنش شامل این ماده.

14.2. سدیم و پتاسیم

سدیم و پتاسیم مهمترین عناصر قلیایی هستند.
مواد سادهکه توسط این عناصر تشکیل شده اند، فلزات نقره ای نرم و قابل ذوبی هستند که به راحتی با چاقو بریده می شوند و به سرعت در هوا اکسید می شوند. آنها در زیر یک لایه نفت سفید ذخیره می شوند. نقطه ذوب سدیم 98 درجه سانتیگراد و پتاسیم 64 درجه سانتیگراد است.
اکسیدهااین عناصر اکسیدهای پایه معمولی هستند. آنها بسیار مرطوب هستند: با جذب آب، به هیدروکسید تبدیل می شوند.
هیدروکسیدهاسدیم و پتاسیم قلیایی هستند. اینها مواد کریستالی جامد و بی رنگی هستند که بدون تجزیه ذوب می شوند. آنها مانند اکسیدها بسیار مرطوب هستند: آب را جذب می کنند و به محلول های غلیظ تبدیل می شوند. هم هیدروکسیدهای جامد و هم محلول‌های غلیظ آن‌ها مواد بسیار خطرناکی هستند: اگر با پوست تماس پیدا کنند، زخم‌هایی ایجاد می‌کنند که به سختی التیام می‌یابند و استنشاق گرد و غبار آنها منجر به آسیب به دستگاه تنفسی می‌شود. هیدروکسید سدیم (نام های بی اهمیت - سود سوزآور، سود سوزآور) یکی از مهمترین محصولات صنایع شیمیایی است - برای ایجاد یک محیط قلیایی در بسیاری از صنایع شیمیایی استفاده می شود. هیدروکسید پتاسیم (نام بی اهمیت "پتاسیم سوزاننده") برای تولید سایر ترکیبات پتاسیم استفاده می شود.
اکثریت نمک های متوسطسدیم و پتاسیم موادی از نظر حرارتی پایدار هستند و فقط در دماهای بسیار بالا تجزیه می شوند. با حرارت دادن متوسط، تنها نمک های اکسواسید هالوژنه، نیترات ها و برخی ترکیبات دیگر تجزیه می شوند:

NaClO 4 = NaCl + 2O 2;
8NaClO 3 = 6NaClO 4 + 2NaCl.
2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2;
Na 2 = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O.

نمک های اسیدی در هنگام گرم شدن کمتر پایدار هستند، همه آنها تجزیه می شوند:

2NaHS = Na 2 S + H 2 S;
2NaHSO 4 = Na 2 S 2 O 7 + H 2 O ;
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 .
NaH 2 PO 4 = NaPO 3 + H 2 O;
Na 2 HPO 4 = Na 4 P 2 O 7 + H 2 O.

این عناصر نمک های اساسی را تشکیل نمی دهند.

از بین نمک ها، مهمترین آنها کلرید سدیم - نمک خوراکی است. این نه تنها جزء ضروری مواد غذایی است، بلکه یک ماده خام برای صنایع شیمیایی نیز می باشد. از آن هیدروکسید سدیم، جوش شیرین (NaHCO 3)، سودا (Na 2 CO 3) و بسیاری دیگر از ترکیبات سدیم به دست می آید. نمک های پتاسیم از کودهای معدنی ضروری هستند.
تقریبا تمام نمک های سدیم و پتاسیم محلول هستند، بنابراین در دسترس هستند واکنش های کیفیروی یون های این عناصر نیست. (واکنش‌های کیفی، واکنش‌های شیمیایی هستند که تشخیص اتم‌ها یا یون‌های هر عنصر شیمیایی در یک ترکیب را ممکن می‌سازند، و در عین حال ثابت می‌کنند که این اتم‌ها یا یون‌ها هستند که کشف شده‌اند، نه سایرین که از نظر خواص شیمیایی مشابه آنها هستند. واکنش نیز نامیده می‌شود. وجود یون‌های سدیم یا پتاسیم در یک ترکیب را می‌توان با رنگ‌آمیزی شعله بی‌رنگ در هنگام افزودن نمونه آزمایشی به آن تعیین کرد: در مورد سدیم، شعله زرد می‌شود. و در مورد پتاسیم بنفشه.

واکنش های کیفی
معادلات واکنشی را بنویسید که خواص شیمیایی الف) سدیم، ب) هیدروکسید پتاسیم، ج) کربنات سدیم، د) هیدروسولفید سدیم را مشخص می کند.
رنگ آمیزی شعله با نمک های سدیم و پتاسیم

14.3. منیزیم و کلسیم

مواد ساده منیزیم و کلسیم فلز هستند. کلسیم به سرعت در هوا اکسید می شود، اما منیزیم در این شرایط بسیار پایدارتر است - فقط از سطح اکسید می شود. کلسیم در زیر لایه ای از نفت سفید ذخیره می شود. نقطه ذوب منیزیم و کلسیم به ترتیب 650 و 851 درجه سانتیگراد است. منیزیم و کلسیم مواد بسیار سخت تری نسبت به فلزات قلیایی هستند. چگالی کم منیزیم (1.74 گرم بر سانتی متر مکعب) با استحکام قابل توجه امکان استفاده از آلیاژهای آن را در صنعت هوانوردی فراهم می کند.
منیزیم و کلسیم هر دو عوامل کاهنده قوی هستند (مخصوصاً وقتی حرارت داده می شود). آنها اغلب برای کاهش سایر فلزات کمتر فعال از اکسیدهایشان (منیزیم در آزمایشگاه و کلسیم در صنعت) استفاده می شوند.
منیزیم و کلسیم از معدود فلزاتی هستند که با نیتروژن واکنش می دهند. هنگامی که گرم می شوند، نیتریدهای Mg 3 N 2 و Ca 3 N 2 را با آن تشکیل می دهند. بنابراین وقتی در هوا می سوزند، منیزیم و کلسیم به مخلوطی از اکسیدها و نیتریدها تبدیل می شوند.
کلسیم به راحتی با آب واکنش نشان می دهد، اما منیزیم فقط زمانی که جوشانده شود واکنش نشان می دهد. در هر دو مورد، هیدروژن آزاد می شود و هیدروکسیدهای نامحلول تشکیل می شوند.
اکسیدهامنیزیم و کلسیم مواد یونی هستند. در رفتار شیمیایی آنها اکسیدهای اساسی هستند. اکسید منیزیم با آب واکنش نشان نمی دهد، اما اکسید کلسیم (نام بی اهمیت "آهک سریع") به شدت واکنش می دهد و گرما آزاد می کند. هیدروکسید کلسیم به دست آمده را در صنعت «آهک خاموش» می نامند.
هیدروکسیدمنیزیم در آب نامحلول است، با این حال یک پایه است. هیدروکسید کلسیم به طور قابل توجهی در آب محلول است. محلول اشباع شده آن "آب آهک" نامیده می شود، این محلول قلیایی است (رنگ نشانگرها را تغییر می دهد). هیدروکسید کلسیم در حالت خشک و به خصوص در حالت مرطوب، دی اکسید کربن هوای اطراف را جذب کرده و به کربنات کلسیم تبدیل می شود. این خاصیت آهک کنده برای قرن‌ها در ساختمان‌سازی مورد استفاده قرار گرفته است: آهک کنده به عنوان جزء اصلی جزئی از ملات‌های آهکی ساختمانی بوده که امروزه تقریباً به طور کامل با ملات‌های سیمانی جایگزین شده‌اند. هر دو هیدروکسید با حرارت متوسط ​​بدون ذوب تجزیه می شوند.
نمک هامنیزیم و به خصوص کلسیم در بسیاری از مواد معدنی سنگ ساز یافت می شود. از میان این سنگ ها، معروف ترین سنگ ها گچ، مرمر و سنگ آهک است که ماده اصلی آن کربنات کلسیم است. کربنات های کلسیم و منیزیم با حرارت دادن به اکسیدها و دی اکسید کربن مربوطه تجزیه می شوند. با آب حاوی دی اکسید کربن محلول، این کربنات ها واکنش داده و محلول هایی از کربنات های هیدروژن را تشکیل می دهند، به عنوان مثال:

MCO 3 + CO 2 + H 2 O = M 2 + 2HCO 3.

هنگامی که گرم می شوند، و حتی زمانی که سعی می شود با حذف آب در دمای اتاق، بی کربنات ها را از محلول جدا کنند، با واکنش معکوس تجزیه می شوند:

M 2 + 2HCO 3 = MCO 3 + CO 2 + H 2 O.

سولفات کلسیم هیدراته CaSO 4 · 2H 2 O یک ماده کریستالی بی رنگ است که کمی در آب محلول است. هنگامی که حرارت داده می شود، تا حدی آبگیری می شود و به هیدرات کریستالی از ترکیب 2CaSO 4 · H 2 O تبدیل می شود. نام بی اهمیت هیدرات دی هیدرات گچ و همی هیدرات آلاباستر است. هنگامی که آلاباستر با آب مخلوط می شود، هیدراته می شود و یک توده متراکم و جامد از گچ را تشکیل می دهد. این خاصیت آلاباستر در پزشکی (گچ گیری) و ساختمان سازی (پارتیشن های گچی تقویت شده، عیوب آب بندی) کاربرد دارد. مجسمه سازان برای ساختن مدل ها و قالب های گچی از سنگ ترمز استفاده می کنند.
کاربید کلسیم (استیلنید) CaC 2. فرمول ساختاری (Ca2) (CC). از پخت آهک زنده با زغال سنگ بدست می آید:

CaO + 3C = CaC 2 + CO

این ماده یونی نمک نیست و به طور کامل توسط آب هیدرولیز می شود و استیلن را تشکیل می دهد که برای مدت طولانی به این ترتیب به دست می آمد:

CaC 2 + 2H 2 O = C 2 H 2 + Ca(OH) 2.

یون منیزیم هیدراته 2 یک اسید کاتیونی است (پیوست 13 را ببینید)، بنابراین نمک های منیزیم محلول تحت هیدرولیز قرار می گیرند. به همین دلیل، منیزیم می تواند تشکیل شود نمک های اساسیبرای مثال Mg(OH)Cl. یون کلسیم هیدراته یک اسید کاتیونیک نیست.
کلسیم موجود در ترکیب را می توان با رنگ شعله تشخیص داد. رنگ شعله نارنجی مایل به قرمز است. یک واکنش کیفی به یون‌های Ca 2، Sr 2 و Ba 2، که با این حال، به فرد اجازه نمی‌دهد این یون‌ها را از یکدیگر متمایز کند - رسوب سولفات‌های مربوطه با محلول رقیق اسید سولفوریک (یا هر محلول سولفات). در محیط اسیدی):

M 2 + SO 4 2 = MSO 4.

1-چرا منیزیم و کلسیم یون های باردار تشکیل نمی دهند؟
2. معادلات توصیفی برای تمام واکنش های داده شده در پاراگراف بنویسید.
3. معادلات واکنشی را ایجاد کنید که خواص شیمیایی الف) کلسیم، ب) اکسید کلسیم، ج) هیدروکسید منیزیم، د) کربنات کلسیم، ه) کلرید منیزیم را مشخص می کند.
بررسی خواص ترکیبات منیزیم و کلسیم