1. Vị trí và cấu tạo của Kim loại kiềm thổ
- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn; trong một chu kì, kiềm thổ đứng sau kim loại kiềm.
- Kim loại kiềm thổ gồm: Beri (Be); Magie (Mg); Canxi (Ca); Stronti (Sr); Bari (Ba); Rađi (Ra) (Rađi là nguyên tố phóng xạ không bền).
- Cấu hình electron: Kim loại kiềm thổ là những nguyên tố s. Lớp ngoài cùng của nguyên tử có 2e ở phân lớp ns2. So với những electron khác trong nguyên tử thì hai eletron ns2 ở xa hạt nhân hơn cả, chúng dễ tách khỏi nguyên tử.
- Các cation M2+ của kim loại kiềm thổ có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm đứng trước nó trong bảng tuần hoàn.
- Số oxi hóa: Các kim loại kiềm thổ có điện tích duy nhất là 2+. Vì vậy, trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2.
- Thế điện cực chuẩn: Các cặp oxi hóa – khử M2+/M của kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực chuẩn rất âm.
2. Tính chất của Kim loại kiềm thổ
Tính chất vật lí
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp (trừ Beryllium )
- Độ cứng tuy có cao hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp.
- Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm (trừ bari ).
Tính chất hóa học
- Các kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh, nhưng yếu hơn so với kim loại kiềm. Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng dần từ Be đến Ba.
- Tác dụng với nước
+ Ca, Sr, Ba tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
+ Mg không tan trong nước lạnh, tan trong nước nóng tạo thành MgO.
Mg + H2O → MgO + H2
+ Be không tan trong nước dù ở nhiệt độ cao vì có lớp oxit bền bảo vệ. Nhưng Be có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc kiềm nóng chảy tạo berilat:
Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2
Be + 2NaOHnóng chảy → Na2BeO2 + H2
- Tác dụng với phi kim
+ Khi bị đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy và tạo ra oxit.
2Mg+O2to→ 2MgO
+ Các kim loại kiềm thổ đều có phản ứng mãnh liệt với halogen, nitơ, lưu huỳnh, photpho, cacbon, silic trong điều kiện nhiệt độ cao.
Ca+Cl2to→ CaCl2Mg+Sito→ Mg2Si
- Tác dụng với axit
+ Các kim loại kiềm thổ đều khử được H+ trong các dung dịch axit (H2SO4 loãng, HCl) thành khí hiđro.
Ca + HCl → CaCl2 + H2↑
3. Ứng dụng của Kim loại kiềm thổ
Ứng dụng trong công nghiệp
- Kim loại Be được dùng làm chất phụ gia để chế tạo những hợp kim có tính đàn hồi cao, bền chắc, không bị ăn mòn.
- Kim loại Mg dùng để chế tạo những hợp kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo máy bay, tên lửa, ôtô,... Kim loại Mg còn được dùng để tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ. Bột Mg trộn với chất oxi hoá dùng để chế tạo chất chiếu sáng ban đêm.
- Kim loại Ca dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép. Canxi còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ. Canxi hoặc hợp chất của canxi dùng trong sản xuất xi măng, vôi trong xây dựng.
- Kim loại Bari sử dụng trong chế tạo hợp kim. Hợp chất BaSO4 được sử dụng làm chất cản quang phóng xạ trong chụp X-quang. BaCO3 sử dụng trong sản xuất thủy tinh. BaNO3 sử dụng trong chế tạo pháo hoa…
- Stronti: Ứng dụng trong nghiên cứu chế tạo hợp kim. Muối của Stronti là thành phần dùng để sản xuất pháo hoa.
Vai trò trong y học và đời sống
+ Canxi: Không chỉ là thành phần chính của xương và răng, canxi còn đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của cơ bắp và hệ thần kinh. Các sản phẩm bổ sung canxi được sử dụng rộng rãi để phòng ngừa loãng xương và hỗ trợ sức khỏe tổng thể.
+ Magie: Giúp điều hòa huyết áp, kiểm soát lượng đường trong máu và hỗ trợ chức năng của hệ miễn dịch. Magie được ứng dụng trong sản xuất thuốc kháng axit, thuốc nhuận tràng và thuốc chống trầm cảm.
+ Bari (Ba): Bari sulfat được sử dụng làm chất cản quang trong chụp X-quang đường tiêu hóa.