Kim loại kiềm thổ

I. Vị trí - Cấu hình electron nguyên tử

- Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA gồm   Be, Mg, Ca, Sr, Ba
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng của KLKT :  ns2 (n là số thứ tự của lớp).
- Cấu tạo mạng tinh thể:         Be, Mg : lục phương
                                                Ca, Sr   : lập phương tâm diện
                                                 Ba        : lập phương tâm khối.  

II. Tính chất vật lý

Ngoại trừ Be, các kim loại trong nhóm II_A đều có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp. Tất cả đều thuộc dạng kim loại nhẹ (khối lượng riêng nhỏ).

III. Tính chất hóa học

Do cấu hình electron của lớp vỏ nguyên tử ngoài cùng của các kim loại trong phân nhóm II_A đều có dạng là ns², bán kính nguyên tử tương đối lớn, năng lượng ion hóanhỏ nên kim loại phân nhóm II_A đều dễ nhường 2 electron để trở thành cation M²⁺:

M     -   2e     →          M²⁺

Vậy kim loại phân nhóm II_A có tính khử rất mạnh (chỉ thua kim loại kiềm) tức là rất dễ bị oxi hóa.

1. Khử các phi kim

a. Khử oxi của không khí
Khi bị nung nóng tất cả kim loại thuộc nhóm II_A đều bị cháy trong oxi của không khí:

M    +    1/2 O₂  →  MO

BeO và MgO coi như không tan trong nước. Còn CaO, SrO, BaO tan nhiều trong nước do chúng phản ứng với nước tạo ra dung dịch có OH^- tự do tức là dung dịch kiềm:                                              

CaO   +  H₂O →   Ca²⁺   +  2OH^-
BaO   +  H₂O  →  Ba²⁺   +  2OH^-

 b. Khử các phi kim khác

M    +   H₂     →   MH₂  (hydrua kim loại kiềm thổ)
M    +   Cl₂  →  MCl₂ (clorua kim loại kiềm thổ)
M    +   S     →   MS: sulfua
3M    +    N₂    →    M₃N₂: nitrua 

2. Khử dung dịch axít

a. Khử H⁺ của dung dịch HCl, CH₃COOH, H₂SO₄ loãng:
                         M    +   2H⁺   →     M²⁺   +      H₂↑
  Ví dụ              Mg  +  2(H⁺  +  Cl^-)  →  (Mg²⁺  +  2Cl^-)   +  H₂↑
 b. Khử  N⁺⁵ của HNO₃ và S⁺⁶  của H₂SO₄ đậm đặc:
   Ví dụ             4M     +   10HNO₃   →  4M(NO₃)₂  + NH₄NO₃  +  3H₂O
                        Mg     +   2H₂SO₄ (đ)  →  MgSO₄   +  SO₂       +  2H₂O

3. Khử H⁺¹ của H₂O

Nhiệt độ thường Be, Mg coi như không tác dụng với H₂O vì có lớp BeO, MgO không tan trong nước che phủ bề mặt kim loại.
Riêng 3 oxit CaO, BaO, SrO tan được trong nước vì chúng tác dụng với nước tạo ra dung dịch Ca(OH)₂,Ba(OH)₂, Sr(OH)₂ đó là các dung dịch kiềm (có OH^- tự do) nên Ca, Ba, Sr còn được gọi là ba kim loại kiềmthổ.
Vậy 3 kim loại kiềm thổ khử H⁺¹ của H₂O tạ ra dung dịch kiềm và giải phóng khí H₂:         
            M  +  2H₂O →  (M²⁺    +  2OH^-)   +   H₂↑
Ví dụ:   Ca  +  2H₂O →  (Ca²⁺  +  2OH^-)    +  H₂↑

4. Khử H⁺¹ của H₂O trong dung dịch kiềm:      

Vì Be(OH)₂ là hydoxit lưỡng tính không tan trong nước nhưng tan được trong dung dịch kiềm (OH^-), nên cùng với các kim loại kiềm thổ như Ca, Sr, Ba; kim loại Be cũng khử được H⁺¹ của nước nhưng với điều kiệnphải có OH^- trong nước.

Lưu ý: Một kim loại tác dụng được với nước thì cũng tác dụng được với mọi dung dịch có dung môi là nước.

IV. Điều chế 

Vì các kim loại M thuộc phân nhóm IIA có tính khử rất mạnh, tức là các cation M²⁺ tương ứng có tính oxi hóa rất yếu nên ta không thể dùng các chất khử công nghiệp thông thường như C, CO, H₂ để khử các cation này mà phải dùng catot của bình điện phân để khử các cation này ở trạng thái nóng chảy mà thông thường là điện phân muối MCl₂ nóng chảy. 
Ví dụ1: điều chế Mg:     MgCl₂  → Mg   +   Cl₂↑
Ví dụ 2: Điều chế Ca:    CaCl₂   → Ca  +  Cl₂↑

Có thể bạn quan tâm:

• lý thuyết kim loại kiềm
• Điều chế kim loại