Kim loại kiềm thổ là gì? Cách điều chế và ứng dụng

Kim loại kiềm thổ bao gồm các nguyên tố nằm trong nhóm IIA của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Vậy kim loại kiềm thổ là gì? Cách điều chế và ứng dụng như thế nào? Các bạn hãy cùng LabVIETCHEM tìm hiểu.

1. Kim loại kiềm thổ là gì?

Kim loại kiềm thổ là các nguyên tố trong nhóm IIA của bảng tuần hoàn. Bao gồm 6 nguyên tố được sắp xếp theo thứ tự tăng dần: Beri - Magie - Canxi - Stronti - Bari - Radi.

Chỉ có Bari được phát hiện từ quặng Uranium. Đây cũng là nguyên tố phóng xạ mà chu kỳ bán rã khá ngắn.

Các kim loại được gọi là kiềm thổ bởi vì chúng đều sở hữu các tính chất tự nhiên giữa các loại đất hiếm và các chất kiềm. Bao gồm cả oxit của kim loại đất hiếm và kim loại kiềm.

Kim loại kiềm thổ thuộc nhóm IIA của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

2. Các kim loại kiềm thổ phổ biến hiện nay

Trong tự nhiên, kim loại kiềm thổ không tồn tại dưới dạng đơn chất. Hầu hết chúng đều kết hợp với các gốc hóa học khác. Ở vỏ Trái Đất, các kim loại này chiếm 4,16%. Trong đó:

- Stronti chiếm 0,6%.

- Bari chiếm 1,4%.

- Magnesi chiếm 31%.

- Canxi chiếm 67%.

- Radi và Beri chiếm một lượng rất nhỏ, không đáng kể.

3. Các tính chất đặc trưng của kim loại kiềm thổ

Tính chất của kim loại kiềm thổ là:

3.1. Tính chất vật lý

Kim loại kiềm thổ khá mềm, độ cứng thấp và giảm dần từ Beri đến Bari. Chúng có màu xám nhạt hoặc trắng bạc.

Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy nhỏ hơn các nguyên tố khác (trừ kim loại kiềm).

Sự biến đổi của các kim loại kiềm thổ không tuân theo một trật tự nhất định. Trong đó, Ba có cấu tạo là hình lập phương tâm khối, Ca - Sr có hình lập phương tâm diện, còn Be - Mg là hình lục phương.

Nguyên tố

Khối lượng riêng

Nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt độ sôi (K)

Độ cứng Mohs

Điện trở suất

Beri

1,85 g/cm³

1560 °K ​(1287 °C, ​2349 °F)

2742 °K ​(2469 °C, ​4476 °F)

5,5

ở 20 °C: 36 n Ω·m

Magnesi

1,737 g/cm³

923 °K ​(650 °C, ​1202 °F)

1363 °K ​(1091 °C, ​1994 °F)

1-2,5

ở 20 °C: 43,9 Ω·m

Canxi

1,55 g/cm³

1115 °K ​(842 °C, ​1548 °F)

1757 °K ​(1484 °C, ​2703 °F)

1,75

ở 20 °C: 33,6 n Ω·m

Stronti

2,6 g/cm³

1050 °K ​(777 °C, ​1431 °F)

1655 °K ​(1382 °C, ​2520 °F)

1,5

ở 20 °C: 132 n Ω·m

Bari

3,62g/cm³

1000 °K ​(727 °C, ​1341 °F)

2118 °K ​(1845 °C, ​3353 °F)

1,25

ở 20 °C: 332 nΩ·m

Radi

5,5 g/ cm³

973 °K ​(700 °C, ​1292 °F)

2010 °K ​(1737 °C, ​3159 °F)

ở 20 °C: 1 µ Ω·m

Màu sắc của kim loại kiềm thổ trắng bạc hoặc xám nhạt

3.2. Tính chất hóa học

Kim loại kiềm thổ ở lớp ngoài cùng thừa 2 electron nên có tính khử mạnh. Tính chất này sẽ tăng dần theo chiều bán kính nguyên tử từ Be đến Ba. Một số tính chất hóa học của kim loại kiềm thổ như sau:

Tác dụng với dung dịch axit

Trong điều kiện thường, kim loại kiềm thổ tác dụng với axit tạo ra muối và giải phóng khí hidro. Ngoài ra, còn tác dụng với axit đặc HNO3 hoặc H2SO4.

Phương trình phản ứng:

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

Mg + H2SO4(đ,n) → MgSO4 + SO2+ H2O

4Ca + 10HNO3 → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Kim loại kiềm thổ tác dụng với nước

Kim loại kiềm thổ tan trong nước với đặc trưng riêng tùy từng loại:

- Mg không xảy ra phản ứng với nước lạnh. Nếu cho Mg tác dụng với nước nóng sẽ tan chậm và kết quả tạo thành Magie oxit, giải phóng khí hidro. Phương trình phản ứng có thể xảy ra theo 2 trường hợp sau:

Mg + H2O → MgO + H2↑

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑

- Ba, Sr và Ca dễ dàng tác dụng với nước. Kết thúc phản ứng thu được dung dịch kiềm.

- Canxi tác dụng tốt với nước để tạo thành dung dịch kiềm. Phương trình phản ứng:

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

- Beri không tan trong nước nhưng tan nhanh trong dung dịch kiềm nóng và kiềm mạnh. Phương trình phản ứng:

Be + 2 NaOH nóng chảy → Na2BeO2 + H2

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2

Tác dụng với phi kim

- Kim loại kiềm thổ tạo ra muối sau khi phản ứng với photpho, lưu huỳnh, halogen... Phương trình:

Mg + Si →Mg2Si hoặc Ca + Cl2 →CaCl2

- Khi bị đốt nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ sẽ phản ứng và tạo ra oxit. Phương trình:

2Ca + O2 → 2 CaO

- Các oxit bền dễ bị kim loại kiềm thổ tạo phản ứng khử:

2Mg + CO2 → 2MgO + C

2Be + TiO2 → 2BeO + Ti

4. Điều chế kim loại kiềm thổ bằng phương pháp nào?

Kim loại kiềm thổ có phản ứng hóa học khá mạnh nên thường tồn tại dưới dạng hợp chất. Chỉ cần điện phân nóng chảy muối của từng loại là có thể điều chế kim loại kiềm thổ dễ dàng. Các phản ứng điều chế như sau:

MgCl2 → Mg+Cl2

CaCl2 → Ca+Cl2

5. Ứng dụng của kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm thổ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Bao gồm:

Stronti

- Ứng dụng trong nghiên cứu các chất dẫn truyền thần kinh và chế tạo hợp kim.

- Muối của Stronti là thành phần dùng để sản xuất pháo hoa.

Bari

- Bari được dùng để chế tạo hợp kim và là thành phần trong quá trình sản xuất thủy tinh, pháo hoa.

- Trong y tế, hợp chất BaSO4 dùng làm chất cản quang phóng xạ.

Beri

- Beri được sử dụng trong sản xuất các điện cực hàn điểm, thiết bị đo độ dẫn điện và chế tạo hợp kim.

- Beri được dùng trong thiết bị phản xạ, thiết bị phát hiện tia X...

Canxi

- Ứng dụng sản xuất vôi và xi măng trong xây dựng.

- Được dùng trong điều chế các kim loại Thori, Urani.

- Canxi có vai trò quan trọng với hoạt động của con người như: Chức năng đông cầm máu, cấu tạo xương, răng...

Canxi ứng dụng trong sản xuất xi măng

Magie

- Magie được dùng để chế tạo phụ tùng, linh kiện của tên lửa, máy bay, ô tô... bởi tính chất bền và nhẹ.

- Khử lưu huỳnh trong quặng sắt.

- Hợp chất của Magie có tính chịu lửa tốt nên được sử dụng trong các lò luyện kim.

6. Kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ có gì khác nhau?

Kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ có nhiều điểm khác nhau. Bảng dưới đây sẽ làm rõ sự khác nhau giữa 2 nhóm kim loại này.

Tiêu chí so sánh

Kim loại kiềm thổ

Kim loại kiềm

Định nghĩa

Nằm trong nhóm IIA

Nằm trong nhóm IA

Phản ứng với nước

Chỉ có Ca, Ba, Sr tác dụng với nước

Mg không tan trong nước và tan chậm trong nước nóng

Be không tan trong nước

Có phản ứng tạo ra dung dịch kiềm và giải phóng khí Hidro

Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy

Thấp

Thấp hơn kim loại kiềm thổ

7. Địa chỉ cung ứng hóa chất uy tín, giá tốt?

LabVIETCHEM chuyên cung cấp các loại hóa chất, dụng cụ phòng thí nghiệm chính hãng, chất lượng tốt. Với nhiều năm kinh nghiệm, công ty sẵn sàng đáp ứng mọi yêu cầu của khách hàng. Đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp sẽ tư vấn và giải đáp mọi thắc mắc để khách hàng đưa ra lựa chọn phù hợp. Vì thế, đây sẽ là địa chỉ tin cậy, uy tín, giá tốt mà các bạn đang tìm kiếm.

Kim loại kiềm thổ là các chất hóa học có vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như nghiên cứu khoa học. Các bạn hãy liên hệ với LabVIETCHEM theo số hotline 0826 020 020 nếu có nhu cầu mua hóa chất để được báo giá chi tiết và hướng dẫn đặt hàng.