Hensikten med leksjonen: Gi en generell beskrivelse av jordalkalimetaller i lys av generelle, spesielle og individuelle i tre former for eksistens av kjemiske elementer: atomer, enkle stoffer og komplekse stoffer.
Leksjonens mål:
Ved å bruke kjemien til elementene i denne gruppen, gjenta hovedmønstrene for endringer i egenskapene til elementene i PSCE langs vertikalen (gruppen).
Vurder de karakteristiske egenskapene til enkle stoffer og forbindelser dannet av elementer fra gruppe 2 i hovedundergruppen.
Hvilken praktisk betydning har forbindelsene av disse metallene?
Utvikling av elevenes kjemiske evner ved hjelp av utviklende læringsoppgaver.
Videreutvikling av evnen til å generalisere og trekke konklusjoner.
Utstyr og reagenser:
kalsium, vann, fenolftalein, pinsett, kniv, reagensrør.
Timeplan:
1. Organisatorisk øyeblikk.
2. Arbeid med et nytt tema.
Lysbilde 3: Hvorfor er ikke beryllium og magnesium klassifisert som jordalkalimetaller, selv om de er i samme gruppe med disse metallene?
Atomene til disse grunnstoffene inneholder to elektroner på det ytre energinivået, som de gir fra seg under kjemiske interaksjoner, og er derfor de sterkeste reduksjonsmidlene. I alle forbindelser viser de en oksidasjonstilstand på +2.
Lysbilde 4: Atomene til disse elementene er bare litt mindre i størrelse enn atomene til de tilsvarende alkalimetallene, og i denne forbindelse bør metallene i hovedundergruppen til gruppe 2 ligne dem i kjemisk aktivitet og andre egenskaper.
Lysbilde 5: Elevene fullfører oppgave nr. 1.
Lysbilde 6:Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller er like enkle stoffer.
Beryllium.
Lysbilde 7: Magnesium
Lysbilde 8: Kalsium
Lysbilde 9: Strontium
Lysbilde 10: Barium
Lysbilde 11: Radium
Lysbilde 12: Deres tetthet øker fra beryllium til barium, og smeltepunktet synker tvert imot. Flammefarging av jordalkalimetallsalter.
Lysbilde 13: Kjemiske egenskaper.
Lysbilde 14: Interaksjon av metaller med atmosfærisk oksygen.
Jordalkaliske metaller reagerer med atmosfærisk oksygen og blir dekket med en oksidfilm (med unntak av barium, en blanding av oksid og peroksid), så de lagres under et lag med parafin eller i forseglede ampuller.
Lysbilde 15: Interaksjon med ikke-metaller.
Reaksjonen skjer vanligvis ved oppvarming.
Interaksjon av metaller med vann.
Av alle metaller i hovedundergruppen i gruppe 2 er det bare beryllium som ikke samhandler med vann (den beskyttende filmen på overflaten forhindrer det), magnesium reagerer sakte med det, resten av metallene reagerer voldsomt.
Demonstrasjon av erfaring: Interaksjon av kalsium med vann.
Vi skriver reaksjonsligningen:
Ca + 2 HOH = Ca (OH) 2 + H 2
Lesket kalk
La oss huske reaksjonen mellom alkalimetaller og vann.
Opprinnelsen til navnet jordalkalimetaller skyldes det faktum at hydroksydene deres er alkalier, og oksidene er like i ildfasthet som oksidene av aluminium og jern, som tidligere bar det vanlige navnet "jordarter".
Lysbilde 16: Elevene fullfører oppgave nr. 2
Lysbilde 17: Forbindelser av beryllium, magnesium og jordalkalimetaller
Oksydene til disse metallene er harde, hvite, ildfaste stoffer som er motstandsdyktige mot høye temperaturer. Utviser grunnleggende egenskaper, bortsett fra beryllium, som er amfoterisk i naturen
Lysbilde 18: Interaksjon av oksider med vann.
Magnesiumoksid er inaktivt i reaksjon med vann; alle andre oksider reagerer veldig voldsomt med det. Dette frigjør en betydelig mengde energi. Derfor kalles reaksjonen av kalsiumoksid med vann lesket kalk, og det resulterende kalsiumhydroksidet kalles lesket kalk. Oksider oppnås ved å brenne karbonater:
CaCO 3 = CaO + CO 2
Bløtkalk
MgCO 3 = MgO + CO 2
Magnesia
Lysbilde 19: Interaksjon av hydroksyder med syrer.
Siden mange jordalkalimetallsalter er uløselige, kan nøytraliseringsreaksjonen være ledsaget av frigjøring av et bunnfall.
Lysbilde 20: Salter.
Lysbilde 21: Elevene fullfører oppgave nr. 3, nr. 4, nr. 5.
Praktisk betydning av kalsium-, magnesium- og bariumforbindelser.
Lysbilde 22: Kalsiumkarbonat. En av de vanligste forbindelsene på jorden. Kjente mineraler som inneholder det er kritt, marmor og kalkstein.
Det viktigste av disse mineralene er kalkstein. Ingen konstruksjon kan fullføres uten. Kalkstein er en råvare for produksjon av sement, lesket og brent kalk, glass m.m. Naturlig kritt er rester av skjell fra eldgamle dyr. Et av eksemplene på bruken du kjenner godt er skolekritt og tannkrem. Kritt brukes til produksjon av papir, gummi og også til kalking. Marmor er mineralet til skulptører, arkitekter og flisleggere.
Lysbilde 23: OJSC Turgoyak Mining Administration
Produserer kalksteinflux. De største marmorforekomstene i regionen er Koelginskoye (Etkulsky-distriktet), Balandinskoye (Sosnovsky-distriktet), Ufaleyskoye (området av byen V. Ufaley).
Lysbilde 24: Praktisk bruk av magnesiumkarbonat.
Lysbilde 25: Praktisk påføring av magnesiumsulfat.
Lysbilde 26: Praktisk bruk av kalsiumfosfat.
Lysbilde 27: Praktisk bruk av bariumsulfat.
Lysbilde 28: Oppsummering av leksjonen.
Elevene leverer arbeidet sitt til læreren for kontroll. Evaluering av resultater i neste leksjon.
Lysbilde 29: Lekser.
Lekser: avsnitt 12, nr. 3,5,7.
Oppgaver om emnet: "Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller"
*****
F.I. studenter__________________________klasse_______________
1. Sammenlign atomene til elementene ved å sette tegn eller = i stedet for *
a) kjernefysisk ladning: Ca * Mg, Be * Ba, Mg * Al, K * Ca
b) antall elektroniske lag: Ca * Mg, Be * Ba, Mg * Al
c) antall elektroner i det ytre nivå: Ca * Mg, Be * Ba, Mg * Al
d) reduserende egenskaper: Ca * Mg, Be * Ba
2. Legg til reaksjonsligningene og utlign:
a) Mg + S = ………
b) Vær + N 2 = …………..
c) Ca + O 2 = …………
d) Ca + S = ………….
Navngi reaksjonsproduktene.
3.Sett inn en karakteristikk som forener de angitte objektene:
a) MgO, CaO, SrO, BaO tegn_______________
b) Vær 0 Vær 2+, Mg 0 Mg 2+, Ca 0 Ca 2+ tegn__________________________
c) Ca, Sr, Ba, Ra tegn______________________________
a) ja, du kan
b) skjer rolig
d) generell forgiftning
Oppgaver om emnet: "Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller."
***
Fulle navn på studenter__________________________klasse_______
1.Hvilken av utsagnenestemmer ikke:
a) jordalkalimetaller inkluderer ikke beryllium og magnesium
b) reduserende egenskaper er mer uttalt i beryllium, fordi ladningen til atomkjernen er mindre enn ladningen til de andre elementene i gruppe 2 i hovedundergruppen
c) jordalkalimetaller er kalsium, strontium, barium, radium
2.Sett inn de manglende formlene for stoffene i reaksjonsligningene. Navngi reaksjonsproduktene:
a) Ca + …. =CaS
b) ….+ Cl 2 = Mg Cl 2
c) Vær + ….. = Vær 3 N 2
Ikke glem å ringe!
Match nummeret på navnet på stoffet med den tilsvarende bokstaven i formelen:
Lesket kalk
Bariumklorid
Bløtkalk
Magnesia
Kalsiumsulfid
4. Er det mulig å ta biter av jordalkalimetall med hendene for å eksperimentere:
a) ja, du kan
b) nei, disse metallene interagerer med vann på huden på hendene, noe som kan forårsake brannskader
c) nei, fordi det er ikke hygienisk, metallet kan være forurenset
d) nei, fordi jordalkalimetaller har et lavt smeltepunkt og kan smelte i hendene
5. Oppløsningen av kalsiumoksid i vann kan være ledsaget av:
a) koking og spruting av blandingen
b) skjer rolig
c) irritasjon av de øvre luftveiene
d) generell forgiftning
Oppgave ***** - for "sterke studenter"
*** - for "svake" elever
Det forventes arbeid i grupper på 2 personer.
Teknologisk leksjonskart
"Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller".
| Fag, klasse | Kjemi, 9. klasse |
| Leksjonens tema | Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller. |
| Relevans av å bruke IKT-verktøy | Ved å bruke en presentasjon kan du Implementere prinsippene om klarhet, tilgjengelighet og systematisk presentasjon av materiale. Ferdigheter og evner til informasjon og mental aktivitet dannes. |
| Hensikten med leksjonen | Gi en generell beskrivelse av jordalkalimetaller i lys av generelle, spesielle og individuelle i tre former for eksistens av kjemiske elementer: atomer, enkle stoffer og komplekse stoffer. |
| Leksjonens mål | Pedagogisk: 1. Ved å bruke kjemien til elementene i denne gruppen, gjenta hovedmønstrene for endringer i egenskapene til elementene i PSCE langs vertikalen (gruppen). 2. Vurder de karakteristiske egenskapene til enkle stoffer og forbindelser dannet av elementer fra gruppe 2 i hovedundergruppen. Utviklingsmessig : Utvikling av elevenes kjemiske evner ved hjelp av utviklende læringsoppgaver. Pedagogisk:
Å dyrke en følelse av den praktiske betydningen av forbindelser av jordalkalimetaller og magnesium. |
| Nødvendig maskinvareprogramvare | Kjemilærers arbeidsstasjon, multimediaprojektor, lerret.MS PowerPoint. |
| Undervisningsmetoder - i henhold til kilden til ervervet kunnskap - verbale, visuelle, praktiske, problem-søk; til didaktiske formål - oppdatering, læring av nytt stoff. Tverrfaglige forbindelser – biologi, lokalhistorie. Organisasjonsstruktur for timen
|
|
| 1. stadie | Organisering av tid |
| Etappens varighet | 2 minutter |
| Mål | Gjør elevene klare til å jobbe i klassen. |
| Form for organisering av studentaktiviteter | Sjekker beredskap for timen, hilser læreren. |
| | Hils på elevene, formidle emnet og målene for leksjonen. |
| Trinn 2 | Dannelse av ny kunnskap |
| Etappens varighet | 3 minutter |
| Mål | Finn ut hvorfor beryllium og magnesium er i samme undergruppe med jordalkalimetaller, selv om de ikke tilhører dem; hvilke strukturelle trekk ved atomer har de; |
| | Frontal |
| | Informerer |
| Hovedaktiviteter til en lærer | |
| Studentaktiviteter | |
| Trinn 3 | |
| Etappens varighet | 5 minutter |
| Mål | Konsolidering av ny kunnskap. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Gruppe. |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Kontrollere. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | |
| Studentaktiviteter | Arbeid med kort. |
| Trinn 4 | Dannelse av ny kunnskap. |
| Etappens varighet | 5 minutter. |
| Mål | Finn ut hva enkle stoffer er - beryllium, magnesium, kalsium, strontium, barium, radium. Finn ut mønstrene for endringer i tetthet og smeltetemperaturer og finn ut egenskapene til fargen på flammen når salter av disse elementene legges til den. Gjør deg kjent med de kjemiske egenskapene til disse enkle stoffene. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Frontal |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Historie, samtale, presentasjonsdemonstrasjon. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | Informerer. |
| Studentaktiviteter | Arbeid i notatbøker, skriv inn grunnleggende konsepter. |
| Trinn 5 | Differensiert arbeid i grupper. |
| Etappens varighet | 5 minutter |
| Mål | Konsolidering av ny kunnskap. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Gruppe. |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Kontrollere. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | Gir individuell kontroll. |
| Studentaktiviteter | Arbeid med kort. |
| Etappe 6 | Dannelse av ny kunnskap. |
| Etappens varighet | 10 minutter |
| Mål | Finn ut hva forbindelsene til disse metallene er: oksider, baser, salter; egenskaper ved deres kjemiske egenskaper. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Frontal. |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Informerer. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | Historie, samtale, presentasjonsdemonstrasjon. |
| Studentaktiviteter | Arbeid i notatbøker, skriv inn grunnleggende konsepter. |
| Etappe 7 | Differensiert arbeid i grupper. |
| Etappens varighet | 5 minutter. |
| Mål | Konsolidering av ny kunnskap. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Gruppe. |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Kontrollere. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | Gir individuell kontroll. |
| Studentaktiviteter | Arbeid med kort. |
| Etappe 8 | Dannelse av ny kunnskap |
| Etappens varighet | 5 minutter |
| Mål | Bli kjent med den praktiske anvendelsen av magnesiumsalter og jordalkalimetaller, vurder bruken av kalsiumforbindelser (Berezovsky-bruddet) ved å bruke eksemplet med byen Miass. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Frontal. |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Historie, samtale, presentasjonsdemonstrasjon. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | Informerer. |
| Studentaktiviteter | Arbeid i notatbøker, skriv inn grunnleggende konsepter. |
| Etappe 9 | Siste del |
| Etappens varighet | 5 minutter |
| Mål | Oppsummering: analyser og evaluer suksessen med å oppnå målene og målene for leksjonen. |
| Form for organisering av pedagogiske aktiviteter til studenter | Frontal. |
| Lærerens funksjon på dette stadiet | Informere: formidle resultatene av differensierte oppgaver ved neste leksjon. |
| Hovedaktiviteter til en lærer | En melding om oppnåelse av mål, en analyse av effektiviteten av leksjonen, instruksjoner om å fullføre lekser. |
| Studentaktiviteter | Opptak av lekser. |
Bibliografi
Gabrielyan O.S. "Kjemi. 9. klasse" M.: Bustard 2009.
Dendeber S.V., Klyuchnikova O.V. "Moderne teknologier i ferd med å undervise i kjemi" M.: LLC 5 for kunnskap, 2008.
Denisova V.G. «Master er en kjemilærerklasse. Grader 8-11" M.: Globus, 2010
Struktur og egenskaper til atomer. Beryllium Be, magnesium Mg og jordalkalimetaller: kalsium Ca, strontium Sr, barium Ba og radium Ra er elementer i hovedundergruppen til gruppe II (gruppe IIA) i D. I. Mendeleevs periodiske system. Atomene til disse grunnstoffene inneholder to elektroner på det ytre energinivået, som de gir fra seg under kjemiske interaksjoner, og er derfor de sterkeste reduksjonsmidlene. I alle forbindelser har de en oksidasjonstilstand på +2.
Når atomnummeret øker fra topp til bunn i en undergruppe, øker de reduserende egenskapene til elementene, noe som er assosiert med en økning i radiene til atomene deres.
Radium er et radioaktivt grunnstoff, innholdet i naturen er lavt.
Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller er enkle stoffer. Strontium er et lett sølvhvitt metall, og har en gylden fargetone. Det er mye hardere enn barium, men barium er mykere enn bly.
I luft ved vanlige temperaturer er overflaten av beryllium og magnesium dekket med en beskyttende oksidfilm. Jordalkaliske metaller samhandler med atmosfærisk oksygen mer aktivt, så de lagres under et lag med parafin eller i forseglede kar, som alkalimetaller.
Når de varmes opp i luft, brenner alle de aktuelle metallene (vi betegner dem M) kraftig for å danne oksider:
Forbrenningsreaksjonen av magnesium er ledsaget av en blendende blits; tidligere ble den brukt ved fotografering av gjenstander i mørke rom. For tiden brukes en elektrisk blits.
Beryllium, magnesium og alle jordalkalimetaller reagerer når de varmes opp med ikke-metaller - klor, svovel, nitrogen, etc., og danner henholdsvis klorider, sulfider og nitrider:
Ved høye temperaturer oksideres metaller fra hovedundergruppen til gruppe II (gruppe IIA) i D. I. Mendeleevs periodiske system med hydrogen til hydrider:
Hydrider er faste saltlignende forbindelser av metaller med hydrogen, lik halogenider - forbindelser av metaller med halogener. Nå ble det åpenbart klart for deg hvorfor hydrogen også er i hovedundergruppen til gruppe VII (gruppe VIIA).
Av alle metallene i hovedundergruppen til gruppe II (Gruppe IIA) i D. I. Mendeleevs periodiske system, er det bare beryllium som praktisk talt ikke samhandler med vann (den beskyttende filmen på overflaten forhindrer det), magnesium reagerer sakte med det, de gjenværende metallene reagerer voldsomt med vann under normale forhold ( Fig. 54):
Ris. 54.
Interaksjon med vann av metaller fra hovedundergruppen til gruppe II (gruppe IIA) i det periodiske systemet til D. I. Mendeleev
Som aluminium er magnesium og kalsium i stand til å redusere sjeldne metaller - niob, tantal, molybden, wolfram, titan, etc. - fra oksidene deres, for eksempel:
Slike metoder for å produsere metaller, i analogi med aluminotermi, kalles magnesium og kalsiotermi.
Magnesium og kalsium brukes til produksjon av sjeldne metaller og lette legeringer. For eksempel er magnesium en del av duralumin, og kalsium er en av komponentene i blylegeringer som er nødvendige for fremstilling av lagre og kabelkapper.
Forbindelser av beryllium, magnesium og jordalkalimetaller. I naturen finnes jordalkalimetaller, som alkalimetaller, bare i form av forbindelser på grunn av deres høye kjemiske aktivitet.
MO-oksider er faste hvite ildfaste stoffer som er motstandsdyktige mot høye temperaturer. De viser grunnleggende egenskaper, bortsett fra berylliumoksid, som er amfotert i naturen.
Magnesiumoksid er inaktivt i reaksjon med vann, alle andre oksider reagerer veldig voldsomt med det:
MO + H 2 O = M(OH) 2.
Oksider oppnås ved å brenne karbonater:
MSO 3 = MO + CO 2.
I ingeniørfag kalles kalsiumoksid CaO brent kalk, og MgO kalles brent magnesia. Begge disse oksidene brukes i produksjonen av byggematerialer.
Laboratorieforsøk nr. 15
Fremstilling av kalsiumhydroksid og studie av dets egenskaper
Jordalkaliske metallhydroksider er klassifisert som alkalier. Deres løselighet i vann øker i serien
Ca(OH) 2 → Sr(OH) 2 → Ba(OH) 2.
Disse hydroksydene fremstilles ved å reagere det tilsvarende oksidet med vann.
Reaksjonen av kalsiumoksid med vann er ledsaget av frigjøring av en stor mengde varme og kalles lesket kalk (fig. 55), og den resulterende Ca(OH)2 kalles lesket kalk:
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2.
Ris. 55.
Kalksekking
En gjennomsiktig løsning av kalsiumhydroksid kalles kalkvann, og en hvit suspensjon av Ca(OH) 2 i vann kalles kalkmelk. Lesket kalk er mye brukt i konstruksjon. Limemelk brukes i sukkerindustrien for å rense betejuice.
Salter av beryllium, magnesium og jordalkalimetaller oppnås ved å reagere dem med syrer. Halogenidene (fluorider, klorider, bromider og jodider) av disse metallene er hvite krystallinske stoffer, de fleste oppløselige i vann. Av sulfatene er det kun beryllium- og magnesiumsulfater som er svært løselige i vann. Løseligheten av sulfater av elementer fra hovedundergruppen til gruppe II i det periodiske systemet til D.I. Mendeleev synker fra BeSO 4 til BaSO 4. Karbonater av disse metallene er svakt løselige eller uløselige i vann.
Sulfider av jordalkalimetaller, som inneholder små mengder tungmetallurenheter, begynner etter foreløpig belysning å lyse i forskjellige farger - rød, oransje, blå, grønn. De er en del av spesielle lysende malinger kalt fosfor. De brukes til å lage lysende veiskilt, urskiver og andre produkter.
La oss vurdere de viktigste forbindelsene av elementer i hovedundergruppen til gruppe II (gruppe IIA) i D. I. Mendeleevs periodiske system.
CaCO 3 - kalsiumkarbonat - en av de vanligste forbindelsene på jorden. Du er godt klar over slike mineraler som inneholder det som kritt, marmor, kalkstein (fig. 56).
Ris. 56.
Naturlige kalsiumforbindelser: a - kritt; b - marmor; c - kalkstein; g - kalsitt
Marmor er mineralet til skulptører, arkitekter og flisleggere. Mange skulptører skapte sine vakre kreasjoner fra den (fig. 57).
Ris. 57.
Skulpturen til M. M. Antokolsky "Tsar Ivan Vasilyevich the Terrible" er laget av marmor
Veggene til det verdensberømte indiske mausoleet Taj Mahal er foret med marmor (fig. 58), og mange metrostasjoner i Moskva er foret med det (fig. 59).
Ris. 58.
Taj Mahal - mausoleum-moske, som ligger i Agra (India), laget av marmor
Ris. 59.
Moskva metrostasjon "Trubnaya" er dekorert med marmor
Det viktigste av disse mineralene er imidlertid kalkstein, uten hvilken ingen konstruksjon kan fullføres. For det første er det i seg selv en utmerket byggestein (husk de berømte Odessa-katakombene - tidligere steinbrudd der stein ble utvunnet for byggingen av byen), for det andre er det et råmateriale for å skaffe andre materialer: sement, lesket og brent kalk, glass , etc.
Kalkgrus brukes til å styrke veier, og pulver brukes til å redusere jordsurheten.
Naturlig kritt er rester av skjell fra eldgamle dyr. Et eksempel på bruken er skolestifter, tannkrem. Kritt brukes til produksjon av papir, gummi og kalk.
MgCO 2 - magnesiumkarbonat, er nødvendig i produksjon av glass, sement, murstein, så vel som i metallurgi for å omdanne gråberg, dvs. uten metallforbindelse, til slagg.
CaSO 4 - kalsiumsulfat, som finnes i naturen i form av gipsmineralet CaSO 4 2H 2 O, som er et krystallinsk hydrat. De brukes i konstruksjon og i medisin for påføring av fikserende gipsbandasjer og for å lage avtrykk (fig. 60). For å gjøre dette, bruk semi-vandig gips 2CaSO 4 H 2 O - alabaster, som, når den interagerer med vann, danner dihydratgips:
2CaSO 4 H 2 O + ZH 2 O = 2 (CaSO 4 2H 2 O).
Denne reaksjonen skjer med frigjøring av varme.
Ris. 60.
Gips brukes:
i medisin for produksjon av gipsavstøpninger (1), kunstige beklednings- og etterbehandlingssteiner (2), i konstruksjon for produksjon av skulpturer og skulpturelle elementer (3), gipsplater (4)
MgSO 4 - magnesiumsulfat, kjent som bitter, eller Epsom salt, brukes i medisin som et avføringsmiddel. Inneholdt i sjøvann og gir den en bitter smak.
BaSO 4 - bariumsulfat, på grunn av dets uløselighet og evne til å blokkere røntgenstråler, brukes i røntgendiagnostikk (“baryttgrøt”) for diagnostisering av sykdommer i mage-tarmkanalen (fig. 61).
Ris. 61. «Baritgrøt» brukes i medisin for røntgendiagnostikk
Ca 3 (PO 4) 2 - kalsiumfosfat, er en del av fosforitter (bergart) og apatitter (mineral), samt bein og tenner. Kroppen til en voksen inneholder mer enn 1 kg kalsium i form av forbindelsen Ca 3 (PO 4) 2.
Kalsium er viktig for levende organismer; det er et materiale for konstruksjon av beinskjelett. Det spiller en betydelig rolle i livsprosesser: kalsiumioner er nødvendige for hjertets funksjon og deltar i blodproppprosesser.
Kalsium utgjør mer enn 1,5 % av en persons kroppsvekt; 98 % av kalsium finnes i bein. Imidlertid er kalsium nødvendig ikke bare for dannelsen av skjelettet, men også for nervesystemets funksjon.
En person bør få 1,5 g kalsium per dag. De største mengdene kalsium finnes i ost, cottage cheese, persille og salat.
Magnesium er også et essensielt bioelement, som spiller rollen som et metabolsk stimulerende middel, som finnes i leveren, bein, blod, nervevev og hjerne. Det er mye mindre magnesium i menneskekroppen enn kalsium - bare ca 40 g. Magnesium er en del av klorofyll, og er derfor involvert i prosessene med fotosyntese. Uten klorofyll ville det ikke vært liv, og uten magnesium ville det ikke vært klorofyll, fordi det inneholder 2% av dette grunnstoffet.
Salter av jordalkalimetaller farger flammer i lyse farger, så disse forbindelsene legges til komposisjoner for fyrverkeri (fig. 62).
Ris. 62.
Alkaliske jordmetallsalter tilsettes fyrverkerisammensetninger
Oppdagelse av magnesium og kalsium. Magnesium ble først oppnådd av G. Davy i 1808 fra hvit magnesia, et mineral funnet nær den greske byen Magnesia. Navnet på det enkle stoffet og det kjemiske elementet ble gitt av navnet på mineralet.
Metallet oppnådd av G. Davy var forurenset med urenheter, og rent magnesium ble oppnådd av franskmannen A. Bussy i 1829.
Kalsium ble også først oppnådd av G. Davy i 1808. Navnet på elementet kommer fra det latinske ordet cals, som betyr "kalk, myk stein."
Nye ord og begreper
- Strukturen til beryllium- og magnesiumatomer, jordalkalimetaller.
- Kjemiske egenskaper til beryllium, magnesium og jordalkalimetaller: dannelse av oksider, klorider, sulfider, nitrider, hydrider og hydroksyder.
- Magniotermi og kalsitermi.
- Oksider av kalsium (quicklime) og magnesium (brent magnesia). 5. Kalsiumhydroksider (lesket kalk, kalkvann, kalkmelk) og andre jordalkalimetaller.
- Salter: kalsiumkarbonater (kritt, marmor, kalkstein) og magnesium; sulfater (gips, bittersalt, "baryttgrøt"); fosfater.
Atomene til disse grunnstoffene inneholder to elektroner på det ytre energinivået, som de gir fra seg under kjemiske interaksjoner, og er derfor de sterkeste reduksjonsmidlene. I alle forbindelser har de en oksidasjonstilstand på +2. Når ordenstallet øker fra topp til bunn i en undergruppe, øker de reduserende egenskapene til elementene, noe som er assosiert med en økning i radiene til atomene deres.
Radium- et radioaktivt grunnstoff, innholdet i naturen er lavt.
Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller- enkle stoffer. Strontium er et lett sølvhvitt metall, og har en gylden fargetone. Det er mye hardere enn alkalimetaller, mens barium er mykere enn bly.
I luft ved vanlige temperaturer er overflaten av beryllium og magnesium dekket med en beskyttende oksidfilm. Jordalkaliske metaller samhandler med atmosfærisk oksygen mer aktivt, så de lagres under et lag med parafin eller i forseglede kar, som alkalimetaller.
Ved oppvarming i luft brenner alle de aktuelle metallene kraftig for å danne oksider. For å skrive reaksjonsligningene bruker vi også den generelle betegnelsen for metaller M:
Forbrenningsreaksjonen av magnesium er ledsaget av en blendende blits; tidligere ble den brukt ved fotografering av gjenstander i mørke rom. For tiden brukes en elektrisk blits.
Beryllium, magnesium og alle jordalkalimetaller reagerer når de varmes opp med ikke-metaller - klor, svovel, nitrogen, etc., og danner henholdsvis klorider, sulfider, nitrider:
Av alle metaller i hovedundergruppen av gruppe II, er det bare beryllium som praktisk talt ikke samhandler med vann (det forhindres av en beskyttende film på overflaten), magnesium reagerer sakte med det, de resterende metallene reagerer voldsomt med vann under normale forhold: 
Som aluminium er magnesium og kalsium i stand til å redusere sjeldne metaller - niob, tantal, molybden, wolfram, titan, etc. - fra oksidene deres.
Slike metoder for å produsere metaller, i analogi med aluminotermi, kalles magnesium og kalsiotermi.
Magnesium og kalsium brukes til produksjon av sjeldne metaller og lette legeringer. For eksempel er magnesium en del av duralumin, og kalsium er en av komponentene i blylegeringer som er nødvendige for fremstilling av lagre og kabelkapper.
Forbindelser av beryllium, magnesium og jordalkalimetaller. I naturen finnes jordalkalimetaller, som alkalimetaller, bare i form av forbindelser på grunn av deres høye kjemiske aktivitet.
MO-oksider er faste hvite ildfaste stoffer som er motstandsdyktige mot høye temperaturer.
De viser grunnleggende egenskaper, bortsett fra berylliumoksid, som er amfotert i naturen.
Magnesiumoksid er inaktivt i reaksjon med vann, alle andre oksider reagerer veldig voldsomt med det:
MO + H20 = M(OH)2
Oksider oppnås ved å brenne karbonater: MC03 = MO + C02
I ingeniørfag kalles kalsiumoksid CaO brent kalk, og MgO kalles brent magnesia. Begge disse oksidene brukes i produksjonen av byggematerialer.
Jordalkaliske metallhydroksider er klassifisert som alkalier. Deres løselighet i vann øker fra Ca(OH)2 til Ba(OH)2. Disse hydroksydene fremstilles ved å reagere det tilsvarende oksidet med vann.
Leksjonens innhold leksjonsnotater støttende frame leksjon presentasjon akselerasjon metoder interaktive teknologier Øve på oppgaver og øvelser selvtestverksteder, treninger, case, oppdrag lekser diskusjonsspørsmål retoriske spørsmål fra studenter Illustrasjoner lyd, videoklipp og multimedia fotografier, bilder, grafikk, tabeller, diagrammer, humor, anekdoter, vitser, tegneserier, lignelser, ordtak, kryssord, sitater Tillegg sammendrag artikler triks for nysgjerrige cribs lærebøker grunnleggende og tilleggsordbok over begreper andre Forbedre lærebøker og leksjonerrette feil i læreboka oppdatere et fragment i en lærebok, elementer av innovasjon i leksjonen, erstatte utdatert kunnskap med ny Kun for lærere perfekte leksjoner kalenderplan for året, metodiske anbefalinger, diskusjonsprogram Integrerte leksjoner15. Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller
Hovedundergruppen av gruppe II inkluderer beryllium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) og radium (Ra). Kalsium, strontium, barium og radium er jordalkalimetaller. Det første elementet i denne undergruppen, beryllium, er i de fleste egenskaper mye nærmere aluminium enn de høyere analogene til gruppen den tilhører. Det andre elementet i denne gruppen, magnesium, er på noen måter vesentlig forskjellig fra jordalkalimetallene i en rekke kjemiske egenskaperAtomer av gruppe II-elementer har to elektroner på det ytre energinivået, som de gir fra seg under kjemiske interaksjoner, og er derfor de sterkeste reduksjonsmidlene. I alle forbindelser har de en oksidasjonstilstand på +2.
I redoksreaksjoner oppfører alle metaller i undergruppen seg som sterke reduksjonsmidler, men noe svakere enn alkalimetallene. Dette forklares med det faktum at atomene i gruppe II-metaller har mindre atomradier. Når atomnummeret til et grunnstoff øker, blir tapet av elektroner lettere, og derfor øker de metalliske egenskapene.
Beryllium, magnesium og jordalkalimetaller er enkle stoffer. Lette sølvhvite metaller, med unntak av strontium, som har en gylden fargetone.
For eksempel er kalsium et sølvhvitt og ganske hardt metall, lett. Smelte- og kokepunktene er høyere enn for alkalimetaller.SidenSiden kalsium har 2 elektroner på energinivået, er oksidasjonstilstanden i alle forbindelser alltid +2. Kalsium oksiderer i luft, så det lagres i lukkede beholdere, vanligvis i parafin.
La oss vurdere de kjemiske egenskapene til denne gruppen metaller ved å bruke kalsium som et eksempel.
Fra et biologisk synspunkt spiller kalsium en viktig rolle for planter, dyr og mennesker. I kroppen vår er det en del av beinene. Kalsium gir beinhardhet. For eksempel, under normale forhold reagerer kalsium med
halogener, og med svovel, nitrogen og karbon - ved oppvarming.Når kalsium reagerer med klor, dannes kalsiumklorid.
Ca + C.I. 2 = CaCl 2 (kalsium pluss klor to er lik kalsium klor to)
Når kalsium reagerer med svovel, dannes kalsiumsulfid.
MEDen + S = CaS
(kalsium pluss svovel er lik kalsium es)
Når kalsium reagerer med nitrogen, dannes kalsiumnitrid.
(tre kalsium pluss en to pil kalsium tre og to)
Disse reaksjonene oppstår ved oppvarming.
Kalsium (Ca) å være et aktivt metall fortrenger hydrogen fra vann:
MEDen+ 2H 2 O =Ca(HAN) 2 +H 2
(kalsium pluss to som to o pil kalsium o som to ganger pluss som to opp pil)
Men ikke alle metaller i hovedundergruppenIIgrupper i det periodiske system reagerer likt med vann: beryllium interagerer praktisk talt ikke med vann, fordi interaksjonen forhindres av en beskyttende film på overflaten, reaksjonen av magnesium med vann går ganske sakte, mens andre metaller interagerer med vann på en lignende måte som kalsium.
Når det varmes opp i luft, brenner kalsium og danner kalsiumoksid:
2Cen+ O 2 = 2 CaOM
(to kalsium pluss o to er lik to kalsium o)
Når kalsium reagerer med karbon, danner det kalsiumkarbid CaC 2
MEDen+ 2C =CaMED 2
(kalsium pluss to er pil kalsium er to)
På grunn av deres høye kjemiske aktivitet finnes jordalkalimetaller i naturen bare i form av forbindelser.
Oksider av disse metallene er faste, hvite, ildfaste stoffer som er motstandsdyktige mot høye temperaturer. Vis grunnleggende egenskaper. Unntaket er berylliumoksid, som er amfotert i naturen.
La oss se på oksider med kalsium som eksempel.
Kalsiumoksid (teknisk navn: brent kalk, brent kalk) er et hvitt pulver.
Kalsiumoksid reagerer kraftig med vann for å danne kalsiumhydroksid:
CaO + H 2 O = Ca( ÅH) 2 + Q
(kalsium o pluss aske to o er lik kalsium o aske to ganger pluss ku)
Reaksjonen av kalsiumoksid med vann er ledsaget av frigjøring av en stor mengde varme og kalles kalkslekking, og den resulterende Ca(OH) 2 - lesket kalk.
Lesket kalk er et hvitt fast stoff, løselig i vann. En løsning av lesket kalk i vann kalles kalkvann. Løsningen har alkaliske egenskaper.
La oss se på alkaliske egenskaper ved å bruke et eksempel:
Ca( ÅH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2 O
(kalsium o aske to ganger pluss tse o to piler kalsium tse o tre nedoverpiler pluss som to o)
Når karbonmonoksid føres gjennom kalkvannIV) løsningen blir uklar
(kalsium tse o tre pluss tse o to pluss som to eller to piler rettet motsatt av hverandre kalsium som tse o tre to ganger)
Ved videre overføring merker vi at gruen forsvinner.
Salter av beryllium, magnesium og jordalkalimetaller oppnås ved å reagere dem med syrer.
Kalsiumsalter inkluderer kalsiumkarbonat.Kalsiumkarbonat har følgende formel -CaCO3 (kalsium tse eller tre)
Den finnes i kalkstein, kritt og marmor. Marmor er mye brukt i skulptur og arkitektur; ingen konstruksjon kan gjøres uten kalkstein, fordi... den i seg selv er en utmerket byggestein og brukes til å produsere materialer som glass, sement, lesket og brent kalk. I naturen er kritt restene av skjellene til eldgamle dyr, det kan sees på skolen (skolestifter), det brukes i tannkrem, i papirproduksjon og i hvitvasking.
Kalsiumsulfat forekommer naturlig som et mineralgips -CaSO 4 *2 H 2 OM (kalsium es o fire multipliser to aske to o).
Brenne gips ved 150-180C 0 få hvitt pulver - brent gips eller alabast
CaSO4*0,5 H2O(kalsium es o fire multipliser null komma fem aske to o).
Hvis alabast blandes med vann, stivner den raskt og blir tilbake til gips.
For eksempel,
CaSO4*0,5 H2О +1,5H2O =CaSO4* 2 H2O
(kalsium es o fire ganger null komma fem aske to o pluss ett komma fem aske to o er lik kalsium es o fire gange to aske to o)
Kalsiumsulfat er mye brukt i konstruksjon for fremstilling av skulpturer og skulpturelle elementer, for bekledning og etterbehandling, og i medisin for fremstilling av gipsavstøpninger.
Til familien jordalkalielementer inkluderer kalsium, strontium, barium og radium. D.I. Mendeleev inkluderte magnesium i denne familien. Jordalkaliske grunnstoffer kalles fordi deres hydroksyder, som alkalimetallhydroksider, er løselige i vann, dvs. de er alkalier. "...De kalles jordaktige fordi de i naturen finnes i tilstanden til forbindelser som danner en uløselig masse av jord, og de selv, i form av oksider RO, har et jordaktig utseende," forklarte Mendeleev i "Fundamentals of Kjemi."
Generelle kjennetegn ved elementer i gruppe IIa
Metaller i hovedundergruppen til gruppe II har den elektroniske konfigurasjonen av det ytre energinivået ns², og er s-elementer.
Doner enkelt to valenselektroner, og har i alle forbindelser en oksidasjonstilstand på +2
Sterke reduksjonsmidler
Aktiviteten til metaller og deres reduserende evne øker i serien: Be–Mg–Ca–Sr–Ba
Jordalkaliske metaller inkluderer bare kalsium, strontium, barium og radium, sjeldnere magnesium
Beryllium er nærmere aluminium i de fleste eiendommer
Fysiske egenskaper til enkle stoffer
Jordalkaliske metaller (sammenlignet med alkalimetaller) har høyere temperaturer. og kokepunkt, ioniseringspotensialer, tettheter og hardhet.
Kjemiske egenskaper til jordalkalimetaller + Be
1. Reaksjon med vann.
Under normale forhold er overflaten av Be og Mg dekket med en inert oksidfilm, slik at de er motstandsdyktige mot vann. Derimot løses Ca, Sr og Ba i vann for å danne alkalier:
Mg + 2H 2 O – t° → Mg(OH) 2 + H 2
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
2. Reaksjon med oksygen.
Alle metaller danner oksider RO, bariumperoksid - BaO 2:
2Mg + O2 → 2MgO
Ba + O 2 → BaO 2
3. De danner binære forbindelser med andre ikke-metaller:
Be + Cl 2 → BeCl 2 (halogenider)
Ba + S → BaS (sulfider)
3Mg + N2 → Mg3N2 (nitrider)
Ca + H 2 → CaH 2 (hydrider)
Ca + 2C → CaC 2 (karbider)
3Ba + 2P → Ba 3P 2 (fosfider)
Beryllium og magnesium reagerer relativt sakte med ikke-metaller.
4. Alle jordalkalimetaller løses opp i syrer:
Ca + 2HCl → CaCl2 + H2
Mg + H 2 SO 4 (fortynnet) → MgSO 4 + H 2
5. Beryllium oppløses i vandige løsninger av alkalier:
Be + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2
6. Flyktige forbindelser av jordalkalimetaller gir flammen en karakteristisk farge:
kalsiumforbindelser er mursteinrøde, strontiumforbindelser er karminrøde, og bariumforbindelser er gulgrønne.
Beryllium er, i likhet med litium, et av s-elementene. Det fjerde elektronet som vises i Be-atomet er plassert i 2s-orbitalen. Ioniseringsenergien til beryllium er høyere enn til litium på grunn av den høyere kjerneladningen. I sterke baser danner den berylat-ionet BeO 2-2. Følgelig er beryllium et metall, men dets forbindelser er amfotere. Selv om beryllium er et metall, er det betydelig mindre elektropositivt enn litium.
Den høye ioniseringsenergien til berylliumatomet er merkbart forskjellig fra andre elementer i PA-undergruppen (magnesium og jordalkalimetaller). Kjemien ligner stort sett på aluminium (diagonal likhet). Dermed er dette et element med amfotere kvaliteter i dets forbindelser, blant hvilke de grunnleggende fortsatt dominerer.
Den elektroniske konfigurasjonen av Mg: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 sammenlignet med natrium har en betydelig funksjon: det tolvte elektronet er plassert i 2s-orbitalen, hvor det allerede er en 1e - .
Magnesium- og kalsiumioner er uerstattelige elementer i enhver celles liv. Forholdet deres i kroppen må være strengt definert. Magnesiumioner er involvert i aktiviteten til enzymer (for eksempel karboksylase), kalsium - i konstruksjonen av skjelettet og metabolismen. Å øke kalsiumnivået forbedrer matabsorpsjonen. Kalsium stimulerer og regulerer hjertets funksjon. Overskuddet øker hjerteaktiviteten kraftig. Magnesium spiller en del av rollen som kalsiumantagonist. Innføring av Mg 2+ ioner under huden forårsaker anestesi uten en periode med eksitasjon, lammelse av muskler, nerver og hjerte. Å komme inn i såret i form av metall, forårsaker langsiktige ikke-helbredende purulente prosesser. Magnesiumoksid i lungene forårsaker det som kalles støperifeber. Hyppig kontakt av hudoverflaten med dens forbindelser fører til dermatitt. De mest brukte kalsiumsaltene i medisin er CaSO 4 sulfat og CaCL 2 klorid. Den første brukes til gips, og den andre brukes til intravenøse infusjoner og som et internt middel. Det bidrar til å bekjempe hevelse, betennelse, allergier, lindrer spasmer i det kardiovaskulære systemet og forbedrer blodpropp.
Alle bariumforbindelser, bortsett fra BaSO 4, er giftige. De forårsaker menegoencefalitt med skade på lillehjernen, skade på glatte hjertemuskler, lammelser, og i store doser - degenerative endringer i leveren. I små doser stimulerer bariumforbindelser beinmargsaktivitet.
Når strontiumforbindelser introduseres i magen, oppstår mageplager, lammelser og oppkast; symptomene på lesjoner ligner lesjoner fra bariumsalter, men strontiumsalter er mindre giftige. Av spesiell bekymring er utseendet i kroppen til den radioaktive isotopen av strontium 90 Sr. Det skilles ut ekstremt sakte fra kroppen, og dets lange halveringstid og derfor lange virkningsvarighet kan forårsake strålesyke.
Radium er farlig for kroppen på grunn av sin stråling og enorme halveringstid (T 1/2 = 1617 år). Opprinnelig, etter oppdagelsen og produksjonen av radiumsalter i en mer eller mindre ren form, begynte den å bli brukt ganske mye til fluoroskopi, behandling av svulster og noen alvorlige sykdommer. Nå, med bruken av andre mer tilgjengelige og billigere materialer, har bruken av radium i medisin praktisk talt opphørt. I noen tilfeller brukes det til å produsere radon og som tilsetning til mineralgjødsel.
I kalsiumatomet er fyllingen av 4s orbital fullført. Sammen med kalium danner det et par s-elementer fra den fjerde perioden. Kalsiumhydroksid er en ganske sterk base. Kalsium, det minst aktive av alle jordalkalimetaller, har en ionisk binding i forbindelsene.
I henhold til dens egenskaper inntar strontium en mellomposisjon mellom kalsium og barium.
Egenskapene til barium er nærmest egenskapene til alkalimetaller.
Beryllium og magnesium er mye brukt i legeringer. Berylliumbronser er elastiske legeringer av kobber med 0,5-3% beryllium; Luftfartslegeringer (densitet 1,8) inneholder 85-90 % magnesium ("elektron"). Beryllium skiller seg fra andre gruppe IIA-metaller - det reagerer ikke med hydrogen og vann, men det løses opp i alkalier fordi det danner et amfotert hydroksid:
Be+H2O+2NaOH=Na2+H2.
Magnesium reagerer aktivt med nitrogen:
3 Mg + N2 = Mg3N2.
Tabellen viser løseligheten av hydroksyder av gruppe II-elementer.
Tradisjonelt teknisk problem - hardheten til vannet, assosiert med tilstedeværelsen av Mg 2+ og Ca 2+ ioner i den. Fra bikarbonater og sulfater legger magnesium- og kalsiumkarbonater og kalsiumsulfat seg på veggene til varmekjeler og rør med varmt vann. De forstyrrer spesielt driften av laboratoriedestillere.
S-elementer utfører en viktig biologisk funksjon i en levende organisme. Tabellen viser innholdet.
Ekstracellulær væske inneholder 5 ganger flere natriumioner enn inne i cellene. En isotonisk løsning ("fysiologisk væske") inneholder 0,9 % natriumklorid, den brukes til injeksjoner, vask av sår og øyne osv. Hypertoniske løsninger (3-10 % natriumklorid) brukes som kremer ved behandling av purulente sår (“ trekke "puss). 98 % av kaliumionene i kroppen finnes inne i cellene og bare 2 % i ekstracellulær væske. En person trenger 2,5-5 g kalium per dag. 100 g tørkede aprikoser inneholder opptil 2 g kalium. 100 g stekte poteter inneholder opptil 0,5 g kalium. ATP og ADP deltar i intracellulære enzymatiske reaksjoner i form av magnesiumkomplekser.
Hver dag trenger en person 300-400 mg magnesium. Den kommer inn i kroppen med brød (90 mg magnesium per 100 g brød), frokostblandinger (100 g havregryn inneholder opptil 115 mg magnesium) og nøtter (opptil 230 mg magnesium per 100 g nøtter). I tillegg til å bygge bein og tenner basert på hydroksylapatitt Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, er kalsiumkationer aktivt involvert i blodpropp, overføring av nerveimpulser og muskelkontraksjon. En voksen trenger å innta omtrent 1 g kalsium per dag. 100 g hard ost inneholder 750 mg kalsium; 100 g melk - 120 mg kalsium; i 100 g kål – opptil 50 mg.
