Buzz
1. Các nguyên tố thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn:
Hàm fx không khả dụng. Do đó, tôi phải viết theo cách này; nhiều người đã liên hệ với bộ phận kỹ thuật.
- Tổng quan
Vị trí: Nhóm IIA nằm ở cột thứ hai trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
Các nguyên tố tiêu biểu: Nhóm IIA bao gồm các nguyên tố như: Beri (Be), Magie (Mg), Canxi (Ca), Stronti (Sr), Bari (Ba), và Radi (Ra).
- Đặc điểm cấu hình electron chung
+ Lớp electron ngoài cùng: Mỗi nguyên tố trong nhóm IIA có 2 electron ở lớp ngoài cùng. Cấu hình electron của chúng là ns².
+ Tính kim loại: Với 2 electron ở lớp ngoài cùng, các nguyên tố này dễ dàng nhường đi 2 electron để đạt cấu hình giống khí hiếm, vì vậy chúng có tính kim loại mạnh. Tính kim loại tăng dần từ Beri đến Bari.
+ Tính khử: Nguyên tố nhóm IIA có khả năng khử mạnh mẽ, tăng theo thứ tự từ Beri đến Bari. Điều này giải thích tại sao chúng dễ dàng tham gia vào các phản ứng hóa học, đặc biệt là các phản ứng oxi hóa khử.
2. Số lượng electron ở lớp ngoài cùng của nguyên tử kim loại nhóm IIA:
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng đặc trưng
Các nguyên tử kim loại nhóm IIA đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns².
+ n: đại diện cho số lớp electron, tăng dần theo thứ tự của các nguyên tố trong nhóm.
+ s²: cho thấy có 2 electron ở phân lớp s của lớp ngoài cùng.
Ví dụ
Berili (Be): 1s² 2s²
- Giải thích vì sao các nguyên tố nhóm IIA có 2 electron ở lớp ngoài cùng
+ Cấu hình electron ổn định: Các nguyên tử thường có xu hướng đạt được cấu hình electron ổn định của khí hiếm gần nhất.
+ Nhường 2 electron: Để đạt cấu hình ổn định, các nguyên tử kim loại nhóm IIA thường nhường 2 electron ở lớp ngoài cùng. Khi đó, cấu hình electron của chúng tương tự như khí hiếm trước đó.
+ Tính kim loại: Khả năng dễ dàng nhường electron là đặc điểm của kim loại. Do đó, tất cả các nguyên tố nhóm IIA đều có tính kim loại.
- Mối liên hệ giữa cấu hình electron và tính chất hóa học
+ Tính khử mạnh: Với 2 electron ngoài cùng dễ nhường, các kim loại nhóm IIA có tính khử mạnh mẽ. Tính khử tăng dần từ trên xuống dưới trong nhóm.
+ Tạo hợp chất ion: Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tử kim loại nhóm IIA thường nhường 2 electron để hình thành cation mang điện tích 2+. Các cation này kết hợp với anion của nguyên tố khác để tạo thành hợp chất ion.
+ Phản ứng với nước: Hầu hết các kim loại nhóm IIA phản ứng với nước để tạo ra dung dịch bazơ và giải phóng khí hiđro. Khả năng phản ứng với nước tăng theo mức độ khử của các kim loại.
+ Phản ứng với oxi: Các kim loại nhóm IIA dễ dàng phản ứng với oxi để tạo thành oxit. Các oxit này có tính bazơ.
3. Các đặc điểm hóa học nổi bật của kim loại nhóm IIA:
- Tính khử mạnh mẽ:
+ Các kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh do có 2 electron ở lớp ngoài cùng dễ dàng nhường đi để đạt cấu hình ổn định của khí hiếm.
+ Khả năng khử của kim loại tăng dần từ Be đến Ba.
Tạo hợp chất có số oxi hóa +2:
+ Trong các hợp chất, kim loại kiềm thổ luôn có số oxi hóa +2.
- Phản ứng với phi kim:
+ Với oxi: Khi bị đốt nóng, tất cả kim loại kiềm thổ cháy trong oxi tạo thành oxit.
Ví dụ: 2Mg + O2 → 2MgO
+ Đối với halogen: Phản ứng với halogen tạo thành muối halogenua.
Ví dụ: Ca + Cl2 → CaCl2
- Phản ứng với nước:
+ Ca, Sr, Ba phản ứng với nước ở nhiệt độ bình thường tạo ra dung dịch bazơ tương ứng và giải phóng khí hydro.
Ví dụ: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
+ Be và Mg gần như không phản ứng với nước ở nhiệt độ bình thường vì có lớp oxit bảo vệ.
- Phản ứng với axit:
+ Các kim loại kiềm thổ phản ứng với dung dịch axit (HCl, H₂SO₄ loãng) và giải phóng khí hydro.
Ví dụ: Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
- Phản ứng với dung dịch muối:
+ Kim loại có hoạt động mạnh hơn sẽ đẩy kim loại kém hoạt động ra khỏi dung dịch muối.
Ví dụ: Ca + CuSO4 → CaSO4 + Cu
4. Ứng dụng của kim loại nhóm IIA:
Ứng dụng trong ngành công nghiệp:
- Sản xuất hợp kim:
+ Beri: Sản xuất hợp kim có độ bền cơ học cao và khả năng chịu nhiệt tốt, được ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ và chế tạo lò phản ứng hạt nhân.
+ Magie: Tạo hợp kim nhẹ và bền, phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và các thiết bị điện tử.
- Vật liệu xây dựng:
+ Canxi: Dưới dạng đá vôi, xi măng, thạch cao,... là nguyên liệu thiết yếu trong ngành xây dựng.
+ Bari: Hợp chất bari sunfat (BaSO₄) được dùng làm chất độn trong sơn, giấy, và nhựa.
- Các ngành công nghiệp khác:
+ Hóa chất: Canxi cacbua (CaC₂) được sử dụng để sản xuất acetylene, một khí quan trọng trong ngành hóa chất.
+ Năng lượng: Magie tham gia vào quy trình sản xuất uranium.
+ Điện tử: Hợp chất bari được ứng dụng trong chế tạo ống chân không và đèn huỳnh quang.
Ứng dụng trong đời sống:
- Sinh học:
+ Canxi: Là thành phần quan trọng của xương và răng, đồng thời tham gia vào quá trình đông máu và truyền dẫn thần kinh.
+ Magie: Đóng vai trò thiết yếu trong quá trình chuyển hóa năng lượng của tế bào và giúp duy trì huyết áp ổn định.
- Y học:
+ Magie: Được dùng để điều trị các vấn đề do thiếu magie như co giật và tim đập nhanh.
+ Bari: Hợp chất bari sunfat làm chất cản quang trong chụp X-quang đường tiêu hóa.
- Nông nghiệp:
+ Canxi: Dưới dạng phân bón cung cấp canxi cho cây trồng, từ đó cải thiện năng suất.
+ Magie: Là thành phần của diệp lục, hỗ trợ quá trình quang hợp của cây.
Các ứng dụng khác:
- Ngành thực phẩm: Magie hydroxit được dùng như chất điều chỉnh độ chua.
- Mỹ phẩm: Một số hợp chất magie được áp dụng trong sản xuất kem đánh răng và sữa tắm.
- Công nghiệp giấy: Bari cacbonat được sử dụng làm chất độn trong quy trình sản xuất giấy.
5. Bài tập ứng dụng:
Câu 1: Mô tả nào sau đây không đúng với các nguyên tố nhóm IIA (kim loại kiềm thổ)?
A. Cấu hình electron của lớp ngoài cùng là ns2.
B. Tinh thể có cấu trúc lục phương.
C. Bao gồm các nguyên tố Be, Mg, Ca, Sr, Ba.
D. Mức oxy hóa đặc trưng trong các hợp chất là +2.
Hướng dẫn chi tiết:
B là sai vì trong nhóm IIA, Mg và Be có cấu trúc lục phương, trong khi Ca có cấu trúc lập phương tâm diện, còn Ba có cấu trúc lập phương tâm khối.
Đáp án là B
Câu 2: Tại sao kim loại kiềm thổ có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng thay đổi không theo quy luật cụ thể như kim loại kiềm?
A. Do kiểu mạng tinh thể khác nhau.
B. Bán kính nguyên tử khác nhau.
C. Lực liên kết kim loại yếu.
D. Bán kính ion lớn đáng kể.
Chi tiết hướng dẫn giải:
Kim loại kiềm thổ có sự thay đổi về nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, và khối lượng riêng không theo quy luật nhất định như kim loại kiềm bởi vì chúng sở hữu kiểu mạng tinh thể khác nhau.
Đáp án là A.
Câu 3: Với các chất sau: NaCl, Ca(OH)2, Na2CO3, HCl, NaHSO4, có bao nhiêu chất có khả năng làm mềm nước cứng tạm thời?
A. 1.
B. 2.
C. 3.
D. 4.
Chi tiết hướng dẫn giải:
Các chất có khả năng làm mềm nước cứng tạm thời là Ca(OH)2 và Na2CO3.
Đáp án là B.
Câu 4: Khi đốt hoàn toàn 7,2 gam kim loại M (hoá trị không đổi trong hợp chất) trong hỗn hợp khí Cl2 và O2, sau phản ứng thu được 23,0 gam chất rắn và thể tích hỗn hợp khí đã phản ứng là 5,6 lít (ở điều kiện tiêu chuẩn). Kim loại M là gì?
A. Mg.
B. Ca.
C. Be.
D. Cu.
Chi tiết hướng dẫn giải:
Số mol hỗn hợp khí tham gia phản ứng là: 5,6 : 22,4 = 0,25 mol
Ta có:
KL + O2, Cl2 sinh ra hỗn hợp chất rắn
=> m O2 + m Cl2 = 23 – 7,2 = 15,8
Gọi số mol O2, Cl2 lần lượt là x, y mol
=> Chúng ta có hệ phương trình sau:
x + y = 0,25
32x + 71y = 15,8
=> x = 0,2 ; y = 0,05
Đặt hóa trị của M trong hợp chất là x
Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có kết quả như sau:
x . n M = 2 . n Cl2 + 4 . n O2
=> x . (7,2) = 0,2 .2 + 0,05 . 4
=> M = 12n
=> M là Mg
Chọn đáp án A.
