Chuyên đề 10: Kim loại kiềm . kiềm thổ và nhôm
Vấn đề 1: Lí thuyết
A. KIM LOẠI KIỀM
- Kim loại nhóm kiềm hay kim loại nhóm IA gồm Li, Na, K, Rb, Cs và Fr. Trong các kim loại này chúng ta thường gặp là Na và K.
- Các kim loại kiềm đều có cấu trúc lập phương tâm khối nên rất nhẹ, chúng dễ nóng chảy và mềm. Li là kim loại nhẹ nhất, Cs do có bán kính nguyên tử lớn nên dùng làm tế bào quang điện, Fr là nguyên tố phóng xạ.
- Kim loại kiềm là những kim loại có tính khử mạnh nhất (so với các kim loại thuộc cùng chu kì). Kim loại kiềm tác dụng được với nước (tạo thành kiềm và giải phóng khí H2); tác dụng được với nhiều phi kim; với các dung dịch axit (phản ứng với axit trước, nước sau); các dung dịch muối (kim loại kiềm phản ứng với nước trước rồi bazơ sinh ra mới tham gia vào các phản ứng khác nếu có)...
- Kim loại kiềm chỉ có thể điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối clorua hoặc hiđroxit của chúng.
Hiđroxit của các kim loại kiềm đều có dạng MOH. Đây đều là những bazơ mạnh tan tốt trong nước. Chúng làm cho quỳ tím chuyển sang màu xanh, phenolphtalein chuyển sang màu hồng. Chúng tác dụng với oxit axit tùy tỷ lệ cho ra muối axit hoặc muối trung hòa. Chúng tác dụng mạnh với axit, với dung dịch muối, với một số khí và các chất lưỡng tính...
- Hiđroxit của kim loại kiềm là hóa chất quan trọng trong các phòng thí nghiệm, và trong công nghiệp. Để điều chế chúng thường thì người ta điện phân dung dịch muối clorua bão hòa có màng ngăn.
Muối cacbonat của kim loại kiềm có hai loại là muối axit MHCO3 và M2CO3. Các muối này đều tan tốt trừ NaHCO3 ít tan. Các dung dịch muối cacbonat của kim loại kiềm đều có môi trường kiềm trong đó dung dịch muối axit có môi trường kiềm yếu hơn dung dịch muối trung hòa. Muối trung hòa là bazơ Bronsted còn muối axit là chất lưỡng tính. Trong phản ứng của muối cacbonat với dung dịch axit cần lưu ý bài toán phản ứng nối tiếp (khi cho từ từ).
B.KIM LOẠI KIỀM THỔ
- Kim loại kiềm thổ hay kim loại nhóm IIA gồm Be, Mg, Ca, Sr, Ba và Ra trong đó Radi là nguyên tố phóng xạ. Chúng ta thường gặp Mg, Ca và Ba. Đây đều là những kim loại có tính khử mạnh (nhưng yếu hơn kim loại kiềm cùng chu kì). Be và Mg có cấu trúc lục phương; Ca và Sr có cấu trúc lập phương tâm diện còn Ba có cấu trúc lập phương tâm khối.
- Các kim loại kiềm thổ tương đối nhẹ, tương đối dễ nóng chảy và tương đối mềm (so với các kim loại nói chung thì kim loại kiềm thổ nhẹ hơn, mềm hơn, dễ nóng chảy hơn nhưng nếu so với kim loại kiềm thì kim loại kiềm thổ có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, cứng hơn và nặng hơn).Trong ba kim loại thường gặp thì Ca và Ba có tính chất hóa học tương đối giống nhau (có phản ứng với nước) còn Mg thì khác hơn (không có phản ứng với nước). Cũng như kim loại kiềm các kim loại kiềm thổ chỉ có thể điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy.
Các kim loại kiềm thổ tạo thành các hiđroxit có công thức chung là M(OH)2 trong đó chỉ có Ca(OH)2, Ba(OH)2 và Sr(OH)2 tan trong nước; Mg(OH)2 kết tủa màu trắng còn Be(OH)2 có tính lưỡng tính. Ca(OH)2 hay gặp hơn cả ở dạng dung dịch chúng ta gọi là nước vôi trong, ở dạng bột gọi là vôi bột còn dạng nhão gọi là sữa vôi hay vôi tôi.
- Các hiđroxit tan có đầy đủ tính chất của một bazơ kiềm như đổi màu chỉ thị, tác dụng với axit, tác dụng với dung dịch muối và quan trọng nhất là phản ứng với oxit axit (hay gặp nhất là CO2). Mg(OH)2 không tan trong nước nhưng bị axit mạnh hòa tan và ở nhiệt độ cao phân hủy tạo thành MgO và nước. Ca(OH)2 được điều chế nhờ phản ứng tôi vôi. Ca(OH)2 có nhiều ứng dụng trong xây dựng, nông nghiệp, ...
Kim loại kiềm thổ tạo thành nhiều loại muối khác nhau trong đó quan trong nhất là muối cacbonat, muối clorua, muối sulfat; đặc biệt là muối của canxi. Các muối clorua của kim loại kiềm thổ đều tan, muối cacbonat trung hòa thì kết tủa nhưng muối cacbonat axit thì tan tốt, muối sulfat của Mg tan tốt của Ca ít tan còn của Ba không tan cả trong axit mạnh.
- CaCO3 thường gọi là đá vôi có nhiều trong tự nhiên.
-
nguon VI OLET
