CHƯƠNG 7: NGUYÊN TỐ NHÓM IA VÀ NHÓM IIA

BÀI 25: NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

I. Đơn chất nhóm IIA

1. Đặc điểm chung

- Là nguyên tố s, đứng ngay sau nguyên tố kim loại kiềm ở mỗi chu kì.

- Dễ tách electron hóa trị ra khỏi nguyên tử ⇒ thể hiện tính khử mạnh.

- Số oxi hóa: +2.

2. Trạng thái tự nhiên

- Chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.

- Magnesium và calcium phổ biến trong vỏ Trái Đất, có nhiều trong khoáng vật như MgCO₃.CaCO₃ (dolomite), CaCO₃ (calcite), Ca₃(PO₄)₂ (phosphorite),…

3. Tính chất vật lí

- Kim loại nhóm IIA có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IA, nhưng tương đối thấp so với nhiệt độ nóng chảy của các kim loại khác.

- Kim loại nhóm IIA đều là kim loại nhẹ, có khối lượng riêng tương đối nhỏ.

4. Tính chất hóa học

- Có tính khử mạnh, chỉ kém kim loại nhóm IA.

- Tác dụng với oxygen:

+ Ở điều kiện thường, trong không khí beryllium bền do có lớp màng oxide bảo vệ, magnesium bị oxi hóa chậm, các kim loại khác bị oxi hóa nhanh tạo thành oxide, bề mặt kim loại chuyển dần sang màu xám.

+ Khi đốt nóng trong không khí, beryllium phản ứng chậm với oxygen, các kim loại khác phản ứng mạnh với oxygen cho màu ngọn lửa đặc trưng (calcium cho màu đỏ cam, strontium cho màu đỏ son, barium cho màu lục).

- Tác dụng với nước: sản phẩm tạo thành càng dễ tan thì càng dễ giải phóng khỏi bề mặt kim loại, tạo điều kiện để kim loại tiếp tục phản ứng với nước.

5. Ứng dụng

- Be dùng để chế tạo hợp kim có độ bền cơ học, không bị ăn mòn, khó nóng chảy,….

- Mg dùng để chế tạo hợp kim làm vật liệu sản xuất ô tô, máy bay, chi tiết máy,…

II. Hợp chất của kim loại nhóm IIA

1. Đặc điểm chung

- Tính tan trong nước của hợp chất kim loại nhóm IIA:

+ Muối carbonate: MgCO₃ ít tan; CaCO₃, SrCO₃ và BaCO₃ không tan.

+ Muối sulfate: MgSO₄ tan, CaSO₄ và SrSO₄ ít tan, BaSO₄ không tan.

+ Muối nitrate: đều dễ tan.

- Nhận biết bằng màu ngọn lửa:

+ Ca²⁺: ngọn lửa có màu đỏ cam.

+ Sr²⁺: ngọn lửa có màu đỏ son.

+ Ba²⁺: ngọn lửa có màu lục.

2. Một số hợp chất quan trọng

a) Muối carbonate và nitrate

- Muối carbonate của kim loại nhóm IIA tan dần trong nước có hòa tan khí carbon dioxide:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇌ Ca(HCO₃)₂

- Muối nitrate của kim loại nhóm II bị phân hủy nhiệt tạo thành oxide:

M(NO₃)₂(s) to→ MO(s) + 2NO₂(g) + 12O₂(g)

b) Nhận biết từng ion riêng rẽ Ca²⁺, Ba²⁺, SO42-, CO32- trong dung dịch

- Kiểm tra sự có mặt của ion Ca²⁺, Ba²⁺, SO42-, CO32- trong dung dịch thông qua phản ứng trao đổi để tạo thành kết tủa CaSO₄, BaSO₄ và CaCO₃.

3. Ứng dụng

- Một số ứng dụng của nguyên, vật liệu chứa calcium:

+ Đá vôi: Sản xuất vôi sống, xi măng, vật liệu xây dựng,…

+ Vôi sống: Khử chua; sát trùng, tẩy uế; hút ẩm trong công nghiệp;…

+ Vôi, nước vôi: Khử chua, làm mềm nước cứng,…

+ Thạch cao: Vật liệu xây dựng, phấn viết bảng,…

+ Apatite: Sản xuất phân lân,…

+ Calcium phosphate, hydroxyapatite tham gia cấu tạo xương và răng.

III. Nước cứng

1. Khái niệm, phân loại

a) Khái niệm

- Nước chứa nhiều ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước cứng.

- Nước chứa ít hoặc không chứa các ion Ca²⁺ và Mg²⁺ được gọi là nước mềm.

b) Phân loại

- Căn cứ vào thành phần của anion gốc acid tạo muối với ion Ca²⁺ và Mg²⁺, nước cứng được phân làm ba loại: nước cứng có tính cứng tạm thời, nước cứng có tính cứng vĩnh cửu và nước có tính cứng toàn phần.

- Nước tự nhiên thường có tính cứng toàn phần (có cả tính cứng tạm thời và tính cứng vĩnh cửu).

2. Tác hại của nước cứng

- Nồi hơi dễ bị đóng cặn gây tốn nhiên liệu và không an toàn.

- Đường ống dẫn nước dễ bị đóng cặn làm giảm lưu lượng nước hoặc tắc đường ống.

- Giặt bằng xà phòng sẽ tạo ra muối ít tan bám vào quần áo, xà phòng tạo ít bọt, tốn xà phòng, quần áo mau hỏng.

- Nấu ăn bằng nước cứng làm cho thực phẩm lâu chín, giảm mùi vị.

3. Làm mềm nước cứng

- Nguyên tắc: làm giảm nồng độ các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước cứng.

- Phương pháp làm mềm nước cứng:

+ Phương pháp kết tủa: chuyển các cation Ca²⁺ và Mg²⁺ vào hợp chất không tan.

+ Phương pháp trao đổi ion: thay thế cation Ca²⁺ và Mg²⁺ bằng các cation khác.