§44. Магний. Щелочноземельные металлы

Урок №41

Тема: Сравнительная характеристика кальция и магния и их соединений
Цель урока: познакомиться с важнейшими соединениями Ca и Mg, нахождением их в природе, их применением.
Задачи:
Образовательные :

Познакомить учащихся с представителями соединений металлов Ca и Mg.

Продолжить обучение учащихся пользоваться периодической системой.

Совершенствовать умения составления уравнений химических реакций.
Способствовать развитию практических умений при работе на интерактивной доске.

Воспитательные :

Показать значимость химических знаний для современного наукоемкого производства и успешной адаптации будущих специалистов в современном обществе.

Развивающие :

Способствовать продолжению развития устойчивого интереса к химической науке и практике.

Развивать память и внимание учащихся.
Оборудование: ПСХЭ, учебник

Ход урока:

Орг момент

Актуализация знаний:

Письменно:

Осуществите превращения: Na→Na 2 O 2 →Na 2 O→NaOH→Na 3 PO 4 →NaNO 3.. Укажите типы реакции. №3,5 стр 151

Устно: строение атомов натрия и калия

Физические и химические свойства, проверка д\з №6 стр 151

На местах:№7 стр 151

Изучение нового материал

Магний.
В природе магний - горы доломита
Нагромождает в горные хребты.
В асбесте, тальке он, и в магнезите,
В голубизне морских глубин.
Он символом земной жизни
На голубой планете стал,
Ведь магний это фотосинтез
И жизнь зеленого листа.
Без магния нет хлорофилла
И жизни как таковой
Он чудодейственная сила
В нем жизни всей круговорот
Химически он энергичен,
И химикам помог не раз
Внеси его хоть в пламя спички
Он вспыхнет и сгорит тотчас.
Сплав с алюминием легчайший
Дает он марки «Электрон»,
В когорту сплавов им крылатых
Как равноценный входит он.
А ты в аптеку загляни-ка
И убедиться сам изволь!
Там магний тоже знаменитость
Ведь он - слабительная соль!

Кальций.

Взметнулись ввысь ажурные громады
Кирпичной кладки стройные ряды,
Вот в облицовке поражает мрамор
Оттенков нежностью своих
Расцвеченный моллюска панцирь,
Коралл, ракушки завиток –
Все это многоликий кальций,
Ему в строительстве почет.
Животным он каркас надежный
В соединениях дает.
И поражает облицовкой
Он нас на станциях метро.
И если кальций ниже нормы
Окажется у нас в крови
Кровотечением опасным
Даже царапина грозит.
В земной коре его немало,
В достатке гипс и известняк.
Слагают горы мел и мрамор,
В морской воде он и в костях.

Сравнительная характеристика кальция и магния

Строение атома (2 уч-ся у доски) Валентность 2 и СО +2 20 Ca 2e-, 8e-, 8e-, 2e- …3s23p63d0 / 4s2	12 Mg 2e-, 8e-, 2e- 1s2 / 2s22p6 / 3s2
Нахождение в природе Самостоятельная работа с учебником стр 155, выписать важнейшие соединения
Физические свойства Кальций – металл серебристо-белого цвета, очень легкий (ρ = 1,55 г./см3), как и щелочные металлы, но несравненно тверже их и имеет гораздо более высокую температуру плавления, равную 851 0С.	Белый металл, легкий. На воздухе быстро покрывается тонкой пленкой оксида, поэтому становится матовым. Температура плавления 651С
Химические свойства Подобно щелочным металлам кальций является сильным восстановителем, что схематически можно изобразить так: аналогично и для магния
Обнаружение соединений Соединения кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет. Как и щелочные металлы, металлический кальций обычно хранят под слоем керосина.	Соединения магния при добавлении щелочей образуют белый студенистый осадок Mg(OH)2
Получение: Кальций и магний получают в промышленности путем электролиза расплава солей
Важнейшие соединения кальция и магния Самостоятельная работа с учебником стр 158

Закрепление

Выполнение лабораторной работы №6

д\з параграф 5.4 стр 155-162, №4 стр 162

Урок №41

Тема: Сравнительная характеристика кальция и магния и их соединений Цель урока: познакомиться с важнейшими соединениями Ca и Mg, нахождением их в природе, их применением. Задачи: Образовательные :

Познакомить учащихся с представителями соединений металлов Ca и Mg.

Продолжить обучение учащихся пользоваться периодической системой.

Совершенствовать умения составления уравнений химических реакций.
Способствовать развитию практических умений при работе на интерактивной доске.

Воспитательные :

Показать значимость химических знаний для современного наукоемкого производства и успешной адаптации будущих специалистов в современном обществе.

Развивающие :

Способствовать продолжению развития устойчивого интереса к химической науке и практике.

Развивать память и внимание учащихся.
Оборудование: ПСХЭ, учебник

Ход урока:

Орг момент

Актуализация знаний:

Письменно:

Осуществите превращения: Na→Na 2 O 2 →Na 2 O→NaOH→Na 3 PO 4 →NaNO 3.. Укажите типы реакции. №3,5 стр 151

Устно: строение атомов натрия и калия

Физические и химические свойства, проверка д\з №6 стр 151

На местах:№7 стр 151

Изучение нового материал

Магний.
В природе магний - горы доломита
Нагромождает в горные хребты.
В асбесте, тальке он, и в магнезите,
В голубизне морских глубин.
Он символом земной жизни
На голубой планете стал,
Ведь магний это фотосинтез
И жизнь зеленого листа.
Без магния нет хлорофилла
И жизни как таковой
Он чудодейственная сила
В нем жизни всей круговорот
Химически он энергичен,
И химикам помог не раз
Внеси его хоть в пламя спички
Он вспыхнет и сгорит тотчас.
Сплав с алюминием легчайший
Дает он марки «Электрон»,
В когорту сплавов им крылатых
Как равноценный входит он.
А ты в аптеку загляни-ка
И убедиться сам изволь!
Там магний тоже знаменитость
Ведь он - слабительная соль!

Кальций.

Взметнулись ввысь ажурные громады
Кирпичной кладки стройные ряды,
Вот в облицовке поражает мрамор
Оттенков нежностью своих
Расцвеченный моллюска панцирь,
Коралл, ракушки завиток –
Все это многоликий кальций,
Ему в строительстве почет.
Животным он каркас надежный
В соединениях дает.
И поражает облицовкой
Он нас на станциях метро.
И если кальций ниже нормы
Окажется у нас в крови
Кровотечением опасным
Даже царапина грозит.
В земной коре его немало,
В достатке гипс и известняк.
Слагают горы мел и мрамор,
В морской воде он и в костях.

Сравнительная характеристика кальция и магния

Кальций

Магний

Строение атома (2 уч-ся у доски)

Валентность 2 и СО +2

20 Ca 2e-, 8e-, 8e-, 2e-

…3s23p63d0 / 4s2

12 Mg 2e-, 8e-, 2e-

1s2 / 2s22p6 / 3s2

Нахождение в природе

Самостоятельная работа с учебником стр 155, выписать важнейшие соединения

Физические свойства

Кальций – металл серебристо-белого цвета, очень легкий (ρ = 1,55 г./см3), как и щелочные металлы, но несравненно тверже их и имеет гораздо более высокую температуру плавления, равную 851 0С.

Белый металл, легкий. На воздухе быстро покрывается тонкой пленкой оксида, поэтому становится матовым. Температура плавления 651С

Химические свойства Подобно щелочным металлам кальций является сильным восстановителем, что схематически можно изобразить так:

аналогично и для магния

Обнаружение соединений

Соединения кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет. Как и щелочные металлы, металлический кальций обычно хранят под слоем керосина.

Соединения магния при добавлении щелочей образуют белый студенистый осадок Mg ( OH )2

Получение:

Кальций и магний получают в промышленности путем электролиза расплава солей

CaCl2=Ca+Cl2

Важнейшие соединения кальция и магния

Самостоятельная работа с учебником стр 158

Закрепление

Выполнение лабораторной работы №6

д\з параграф 5.4 стр 155-162, №4 стр 162

В организме взрослого человека содержится катионов маг­ния около 20 г, а кальция - 1000 г. Половина количества ка­тионов магния и почти 99 % кальция находится в костной тка­ни, остальное - в мягких тканях. Суточная потребность в ка­тионах магния составляет около 0,3 г, кальция - 1 г, причем у женщин в период беременности потребность в катионах каль­ция возрастает в 3-4 раза.

Магний и кальций - элементы ПА группы периодической системы. Атомы элементов этой группы имеют во внешнем слое два электрона на s-подуровне (12Mg: 3s 2 ; 20Cа: 4s 2), которые они стремятся отдать в соединениях партнеру. При этом они образуют двухзарядные катионы Mg 2+ и Са 2+ с электронной кон­фигурацией ближайшего благородного газа. Однако, в отличие от соединений элементов IA группы, свойства соединений ПА группы при движении сверху вниз изменяются более резко. Так, оксид и гидроксид бериллия амфотерны, оксид и гидроксид магния несильно проявляют основные свойства и практи­чески нерастворимы в воде, а оксиды и гидроксиды кальция, стронция, бария и радия растворимы в воде с образованием сильнощелочной среды, и поэтому они называются щелочнозе­мельными металлами.

Различие в свойствах катионов магния и кальция в водной среде связано с различием в плотности положительного заряда на их поверхности. Поскольку катион Mg 2+ имеет меньший ра­диус, чем Са 2+ (66 и 99 пм соответственно), то он гидратируется лучше, а кроме того, его свободные атомные орбитали внешнего уровня, включая Зd-орбитали, способны взаимодействовать с неподеленными парами электронов молекул воды, образуя дос­таточно устойчивые аквакомплексы 2+ . Поэтому в гидратной оболочке катиона магния молекулы воды удержива­ются (т = 7 10 -5 с) значительно сильнее, чем в гидратной оболочке катиона кальция (т = 2 10 -8 с). Эти данные указы­вают на большую способность катиона магния образовывать ковалентные связи по сравнению с катионом кальция. В связи с этим катионы магния, в отличие от катионов кальция, способ­ны к гидролизу

Хотя комплексообразующая способность катиона магния больше, чем у катиона кальция, но и Са 2+ , в отличие от катио­нов К + и Na + , образует достаточно прочные комплексы с ами­нокислотами и белками. Причем катион Mg 2+ более жесткий комплексообразователь, а Са 2+ - более мягкий, поэтому Mg 2+ больше "любит" кислород- и фосфатсодержащие лиганды, а Са 2+ -кислород- и азотсодержащие лиганды. Именно склонность к комплексообразованию является характерной особенностью этих ка­тионов в условиях организма.

Основная масса катионов магния, находящегося вне костей, сосредоточена внутри клеток. Ионы магния играют важную роль в поддержании осмотического давления внутри клеток. Основная масса магния в крови содержится в ионизованной форме, т. е. в виде акваиона (55-60 %), приблизительно 30 % связано с белками, а 10-15 % входит в состав комплексных со­единений с фосфолипидами и нуклеотидами.

Катионы магния за счет комплексообразования являются одним из основных активаторов ферментативных процессов. Так, они активируют ферменты окислительного фосфорилирования, репликации ДНК и минерализации костной ткани. Кро­ме того, с помощью катионов магния формируются рибосомы из РНК и белков и в них активируется процесс синтеза белков. Во внутриклеточной жидкости ионы Mg 2+ образуют комплексы с анионами АТФ и АДФ, которые являются активной формой этих субстратов, способствуя их активному гидролизу, сопровождающемуся выделением энергии, а также участию в реак­циях фосфорилирования:

Все эти данные свидетельствуют о большом сродстве катионов Mg 2+ к атомам кислорода фосфатов.

В то же время катионы Mg 2+ комплексуются и с атомами азота. Так, в хлорофилле растений Mg 2+ занимает центральное место в порфириновом лиганде, образуя с его четырьмя атома­ми азота четыре связи. За счет комплексообразования магния с белками происходит активация многих ферментов.

Ионы магния подавляют в мозгу центры регуляции дыха­ния и кровеносных сосудов, вызывая понижение артериального давления крови. Они также способствуют выведению холесте­рина из организма, усилению перистальтики кишечника и сек­реции желчи.

В отличие от ионов магния, катионы кальция преимущест­венно сосредоточены в межклеточных жидкостях. Обмен каль­ция в организме контролируется гормонами паращитовидных и щитовидной желез, а также витамином D. При понижении концентрации ионов Са 2+ в плазме крови интенсифицируется выделение гормона паращитовидных желез, под влиянием ко­торого остеокласты усиливают растворение минеральных соеди­нений в костях, что повышает содержание Са 2+ в плазме крови. В свою очередь, при увеличении уровня Са 2+ в плазме крови гормон щитовидной железы активирует работу остеобластов по отложению кальция в костной ткани. Поступление кальция из пищи осложняется плохим его всасыванием из-за образования в желудочно-кишечном тракте практически нерастворимых фос­фата кальция Са3(Р04)2 и кальциевых солей жирных кислот Ca(C n H2n+1COO) 2 . В процессах всасывания кальция из желудка и кишечника существенную роль играет витамин D.

Основным минеральным компонентом костной ткани явля­ется гидрофосфат кальция Са5(Р0 4)3ОН (гидроксоапатит). Кост­ная ткань обеспечивает поддержание концентрации ионов Са 2+ в биологических жидкостях на определенном уровне, поэтому ее можно рассматривать как кальциевый буфер организма. Процессы обмена кальция с участием костной ткани были под­робно рассмотрены в разд. 11.4.

Костная ткань содержит в небольших количествах катионы практически всех металлов, встречающихся в организме, вы­полняя функцию минерального депо. В заметных количествах в костную ткань включаются все элементы группы ПА, из кото­рых катионы Ве 2+ , Sr 2+ и Ва 2+ приводят к патологическим из­менениям (разд. 11.4). Из дополнительных анионов костная ткань может содержать карбонат- и фторид-ионы, последний входит в состав зубной эмали (Ca5(P0 4) 3 F). Замена гидроксогруппы на фторид-анион значительно повышает твердость и снижает растворимость костной ткани.

Ионы кальция участвуют в передаче нервного импульса, со­кращении мышц, регуляции сердечного ритма, а также в про­цессе свертывания крови, активируя превращение протромбина в тромбин и ускоряя превращение фибриногена в фибрин, что способствует агрегации тромбоцитов. Катионы кальция пони­жают возбудимость ЦНС, поэтому уменьшение их содержания в организме проявляется в судорогах. Ионы кальция влияют на кислотно-основной баланс организма, действие эндокринных же­лез, а также обладают противовоспалительным и антиаллерги­ческим действием. Они являются биологическими антагониста­ми ионов натрия, калия и магния.

Общая концентрация ионов кальция в плазме крови состав­ляет 2,5* 10 -3 М, из них 40 % связано в комплексы с белками, 14 % - в комплексы с лактатами и цитратами и 46 % находит­ся в ионизованной форме. При высокой концентрации ионизо­ванного кальция в плазме (гиперкальциемия) назначают внутрь фосфат натрия, который предотвращает всасывание кальция, поступающего с пищей. Если концентрация в плазме превысит 3,75*10 -3 М, то, учитывая опасность остановки сердца, немед­ленно вводят внутривенно смесь фосфатов натрия и калия. Для связывания кальция также используются соли лимонной кисло­ты (цитрат натрия), которые предотвращают свертывание крови при ее консервации на станциях переливания крови. В народ­ной медицине лимоны применяют для уменьшения отложения солей.

В медицинской практике используются следующие соедине­ния магния и кальция.

Оксид магния MgO (жженая магнезия), основной карбонат магния Mg(OH) 2 4MgC0 3 Н 2 0 (белая магнезия), кальция кар­бонат СаС0 3 (мел осажденный) являются основными антацидными средствами, применяемыми для уменьшения кислотности желудочного сока.

Магния сульфат MgS0 4 7Н 2 0 (горькая соль или магнезия) используется при гипертонии как слабительное и желчегонное средство, а также как успокаивающее средство для ЦНС.

Кальций хлористый СаС1 2 6Н 2 0 применяют как противо­воспалительное и антиаллергическое средство, для снятия сер­дечно-сосудистого спазма, для улучшения свертывания крови, при переломах костей и ревматизме.

Органические соединения кальция: глютаминат, глюконат, глицерофосфат, аденозинтрифосфат, пантотенат и пангамат Са применяются как общеукрепляющие средства.

Гипс 2CaSO4 * Н 2 0 широко используется в травматологиче­ской и стоматологической практике, так как при замешивании его с водой образуется нерастворимый CaS0 4 2Н 2 0:

В результате происходит быстрое затвердение с некоторым уве­личением объема, что используется для фиксации при перело­мах костей и получения хороших слепков в стоматологии.

1. На основе положения в периодической таблице и представлений о строении атомов поясните, какие свойства магния и кальция являются общими. Составьте уравнения соответствующих реакций.

2. В периодической таблице кальций находится рядом с калием, однако его химические свойства более близки к свойствам натрия, который находится в другом периоде. Обсудите этот вопрос с соседом по парте.
Т.к. у кальция и натрия близкие значения электроотрицательности, по сравнению с калием.

3. Под воздействием окружающей среды кальций превращается в карбонат кальция. Составьте уравнения соответствующих реакций.

4. При прокаливании 50 кг чистого карбоната кальция его масса уменьшилась на 4,4 кг. Сколько процентов карбоната кальция разложилось?

5. 8 г металла со степенью окисления +2 прореагировало с водой и выделилось 4,48 л водорода (н.у.). Определите относительную атомную массу металла и назовите его.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Распределение электронов по слоям химического элемента, заряд которого +12, следующее
2) 2, 8, 2

2. В ряду Mg-Ca-Sr-Ba способность металлов отдавать электроны
1) усиливается

3. Реакцию между магнием и соляной кислотой относят к реакциям
4) замещения

Глава 14. Химия s-элементов. Натрий и калий. Магний и кальций

14.1. Общая характеристика элементов IA и IIA групп

В IA группу входят литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Эти элементы называют щелочными элементами. В эту же группу входит искусственно полученный малоизученный радиоактивный (неустойчивый) элемент франций. Иногда в IA группу включают и водород (см.главу 10). Таким образом, в эту группу входят элементы каждого из 7 периодов.
Во IIA группу входят бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Последние четыре элемента имеют групповое название – щелочноземельные элементы.
Говоря о том, сколь часто встречаются природе атомы того, или иного элемента, обычно указывают его распространенность в земной коре. Под земной корой понимают атмосферу, гидросферу и литосферу нашей планеты. Так, в земной коре наиболее распространены четыре из этих тринадцати элементов: Na (w =2,63 %), K (w = 2,41 %), Mg (w = 1,95 %) и Ca (w = 3,38 %). Остальные встречаются значительно реже, а франций вообще не встречается.
Орбитальные радиусы атомов этих элементов (кроме водорода) изменяются от 1,04 А (у бериллия) до 2,52 А (у цезия), то есть у всех атомов превышают 1 ангстрем. Это приводит к тому, что все эти элементы представляют собой элементы, образующие истинные металлы, а бериллий – элемент, образующий амфотерный металл.
Общая валентная электронная формула элементов IA группы – ns 1 , а элементов IIА группы – ns 2 .
Большие размеры атомов и незначительное число валентных электронов приводят к тому, что атомы этих элементов (кроме бериллия) склонны отдавать свои валентные электроны. Наиболее легко отдают свои валентные электроны атомы элементов IA группы (см. приложение 6), при этом из атомов щелочных элементов образуются однозарядные катионы, а из атомов щелочноземельных элементов и магния – двухзарядные катионы. Степени окисления в соединениях у щелочных элементов равна +I, а у элементов IIA группы – +II.
Простые вещества , образуемые атомами этих элементов, – металлы. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций называют щелочными металлами, так как их гидроксиды представляют собой щелочи. Кальций, стронций и барий называют щелочноземельными металлами. Химическая активность этих веществ увеличивается по мере увеличения атомного радиуса.
Из химических свойств этих металлов наиболее важны их восстановительные свойства. Щелочные металлы – сильнейшие восстановители. Металлы элементов IIA группы также довольно сильные восстановители.
Все они (кроме бериллия) реагируют с водой (магний при кипячении):
2M + 2H 2 O = 2M aq + 2OH aq + H 2 ,
M + 2H 2 O = M 2 + 2OH + H 2 .

В случае магния, кальция и стронция из-за малой растворимости образующихся гидроксидов реакция сопровождается образованием осадка:

M 2 + 2OH = Mg(OH) 2

Щелочные металлы реагируют с большинством неметаллов:
2M + H 2 = 2MH (при нагревании),
4M + O 2 = 2M 2 O (M – Li),
2M + Cl 2 = 2MCl (при обычных условиях),
2M + S = M 2 S (при нагревании).

Из щелочных металлов, сгорая в кислороде, обычный оксид образует только литий. Остальные щелочные металлы образуют пероксиды (M 2 O 2) или надпероксиды (MO 2 – соединения, содержащие надпероксид-ион с формальным зарядом –1 е ).
Как и щелочные металлы, металлы элементов IIA группы реагируют со многими неметаллами, но при более жестких условиях:
M + H 2 = MH 2 (при нагревании; кроме бериллия),
2M + O 2 = 2MO (при обычных условиях; Be и Mg – при нагревании),
M + Cl 2 = MCl 2 (при обычных условиях),
M + S = MS (при нагревании).
В отличие от щелочных металлов с кислородом они образуют обычные оксиды.
С кислотами спокойно реагирует только магний и бериллий, остальные простые вещества очень бурно, часто со взрывом.
Бериллий реагирует с концентрированными растворами щелочей:
Be + 2OH + 2H 2 O = 2 + H 2

В соответствии с положением в ряду напряжений с растворами солей реагируют только бериллий и магний, остальные металлы в этом случае реагируют с водой.
Являясь сильными восстановителями, щелочные и щелочноземельные металлы восстанавливают многие менее активные металлы из их соединений, например, при нагревании протекают реакции:
4Na + MnO 2 = 2Na 2 O + Mn;
2Ca + SnO 2 = 2CaO + Sn.
Общий для всех щелочных металлов и металлов IIA группы промышленный способ получения – электролиз расплавов солей.
Кроме бериллия оксиды всех рассматриваемых элементов – основные оксиды, а гидроксиды – сильные основания (у бериллия эти соединения амфотерные, гидроксид магния – слабое основание).
Усиление основных свойств гидроксидов с увеличением порядкового номера элемента в группе легко прослеживается в ряду гидроксидов элементов IIA группы. Be(OH) 2 – амфотерный гидроксид, Mg(OH) 2 – слабое основание, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 и Ba(OH) 2 сильные основания, но с увеличением порядкового номера растет их растворимость, и Ba(OH) 2 уже можно отнести к щелочам.

НАДПЕРОКСИДЫ
1.Составьте сокращенные электронные формулы и энергетические диаграммы атомов элементов IA и IIA групп. Укажите внешние и валентные электроны.
2.По каким причинам водород помещают в IA группу, а по каким – в VIIA группу?
3.Составьте уравнения реакций следующих веществ с избытком кислорода: Li, Na, K, LiH, NaH, Li 3 N, Na 2 C 2 .
4.Кристаллы некоторого вещества состоят из однозарядных ионов. В состав каждого иона входит по 18 электронов. Составьте а) простейшую формулу вещества; б) сокращенные электронные формулы ионов; в) уравнение одной из реакций получения этого вещества; г) два уравнения реакций с участием этого вещества.

14.2. Натрий и калий

Натрий и калий – важнейшие щелочные элементы.
Простые вещества , образуемые этими элементами, – мягкие легкоплавкие серебристые металлы, легко режутся ножом, быстро окисляются на воздухе. Хранят их под слоем керосина. Температура плавления натрия 98 °С, а калия 64 °С.
Оксиды этих элементов типичные основные оксиды. Они очень гигроскопичны: поглощая воду, превращаются в гидроксиды.
Гидроксиды натрия и калия – щелочи. Это твердые бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся без разложения. Как и оксиды, они очень гигроскопичны: поглощая воду, превращаются в концентрированные растворы. Как твердые гидроксиды, так и их концентрированные растворы – очень опасные вещества: при попадании на кожу вызывают труднозаживающие язвы, вдыхание их пыли приводит к поражению дыхательных путей. Гидроксид натрия (тривиальные названия – едкий натр, каустическая сода) относится к важнейшим продуктам химической промышленности – с его помощью создается щелочная среда во многих химических производствах. Гидроксид калия (тривиальное название – "едкое кали") используют для производства других соединений калия.
Большинство средних солей натрия и калия термически устойчивые вещества и разлагаются только при очень высоких температурах. При умеренном нагревании разлагаются только соли галогенсодержащих оксокислот, нитраты и некоторые другие соединения:

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 .

Кислые соли менее устойчивы, при нагревании все они разлагаются:

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 .

Основных солей эти элементы не образуют.

Из солей наибольшее значение имеет хлорид натрия – поваренная соль. Это не только необходимая составная часть пищи, но и сырье для химической промышленности. Из него получают гидроксид натрия, питьевую соду (NaHCO 3), соду (Na 2 CO 3) и многие другие соединения натрия. Соли калия – необходимые минеральные удобрения.
Почти все соли натрия и калия растворимы, поэтому доступных качественных реакций на ионы этих элементов не. (Качественными реакциями называют химические реакции, позволяющие обнаружить в соединении атомы или ионы какого-либо химического элемента, доказав при этом, что обнаружен именно эти атомы или ионы, а не какие-нибудь другие, похожие на них по химическим свойствам. Также называют реакции, позволяющие обнаружить какое-либо вещество в смеси) Определить наличие в соединении ионов натрия или калия можно по окрашиванию бесцветного пламени при внесении в него исследуемого образца: в случае натрия пламя окрашивается в желтый цвет, а в случае калия – в фиолетовый.

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства а) натрия, б) гидроксида калия, в) карбоната натрия, г) гидросульфида натрия.
Окрашивание пламени солями натрия и калия

14.3. Магний и кальций

Простые вещества магний и кальций – металлы. Кальций быстро окисляется на воздухе, а магний в этих условиях значительно устойчивее – он окисляется лишь с поверхности. Кальций хранят под слоем керосина. Температуры плавления магния и кальция – 650 и 851 °С соответственно. Магний и кальций значительно более твердые вещества, чем щелочные металлы. Невысокая плотность магния (1,74 г/см 3) при значительной прочности дает возможность использовать его сплавы в авиационной промышленности.
И магний, и кальций – сильные восстановители (особенно при нагревании). Их часто используют для восстановления других, менее активных, металлов из их оксидов (магний – в лаборатории, а кальций – в промышленности).
Магний и кальций – одни из немногих металлов реагирующих с азотом. При нагревании они образует с ним нитриды Mg 3 N 2 и Ca 3 N 2 . Поэтому, сгорая на воздухе, магний и кальций превращаются в смесь оксидов с нитридами.
Кальций легко реагирует с водой, а магний – только при кипячении. В обоих случаях выделяется водород и образуются малорастворимые гидроксиды.
Оксиды магния и кальция – ионные вещества; по химическому поведению они – основные оксиды. Оксид магния с водой не реагирует, а оксид кальция (тривиальное название – "негашеная известь") реагирует бурно с выделением теплоты. Образующийся гидроксид кальция в промышленности называют "гашеной известью".
Гидроксид магния нерастворим в воде, тем не менее он является основанием. Гидроксид кальция заметно растворим в воде; его насыщенный раствор называют "известковой водой", это щелочной раствор (изменяет окраску индикаторов). Гидроксид кальция в сухом, а особенно во влажном состоянии поглощает углекислый газ из окружающего воздуха и превращается в карбонат кальция. Это свойство гашеной извести много веков использовалось в строительстве: гашеная известь как основной компонент входила в состав строительных известковых растворов, в настоящее время почти полностью замененных цементными. Оба гидроксида при умеренном нагревании, не плавясь, разлагаются.
Соли магния и особенно кальция входят в состав многих породообразующих минералов. Из этих горных пород наиболее известны мел, мрамор и известняк, основным веществом которых является карбонат кальция. Карбонаты кальция и магния при нагревании разлагаются на соответствующие оксиды и углекислый газ. С водой, содержащей растворенный диоксид углерода, эти карбонаты реагируют, образуя растворы гидрокарбонатов, например:

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

При нагревании, и даже при попытке выделить гидрокарбонаты из раствора, удаляя воду при комнатной температуре, они разлагаются по обратной реакции:

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

Гидратированный сульфат кальция CaSO 4 ·2H 2 O представляет собой бесцветное кристаллическое вещество малорастворимое в воде. При нагревании оно частично обезвоживается, переходя в кристаллогидрат состава 2CaSO 4 ·H 2 O. Тривиальное название двуводного гидрата – гипс, а полуводного – алебастр. При смешивании алебастра с водой он гидратируется, при этом образуется плотная твердая масса гипса. Это свойство алебастра используется в медицине (гипсовые повязки) и строительстве (армированные гипсовые перегородки, заделка дефектов). Скульпторы используют алебастр для изготовления гипсовых моделей и форм.
Карбид (ацетиленид) кальция CaC 2 . Структурная формула (Ca 2)( CC ). Получают спеканием негашеной извести с углем:

CaO + 3C = CaC 2 + CO

Это ионное вещество не является солью и полностью гидролизуется водой с образованием ацетилена, который долгое время и получали таким способом:

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

Гидратированный ион магния 2 – катионная кислота (см. приложение 13), поэтому растворимые соли магния подвергаются гидролизу. По этой же причине магний может образовывать основные соли , например, Mg(OH)Cl. Гидратированный ион кальция не является катионной кислотой.
Кальций в соединении может быть обнаружен по окрашиванию пламени. Цвет пламени – оранжево-красный. Качественная реакция на ионы Ca 2 , Sr 2 и Ba 2 , не позволяющая однако различить эти ионы между собой – осаждение соответствующих сульфатов разбавленным раствором серной кислоты (или любым раствором сульфата в кислотной среде):

M 2 + SO 4 2 = MSO 4 .

1.Почему магний и кальций не образуют однозарядных ионов?
2.Составьте уравнения всех реакций, приведенных параграфе описательно.
3.Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства а) кальция, б) оксида кальция, в) гидроксида магния, г) карбоната кальция, д) хлорида магния.
Исследование свойств соединений магния и кальция