Номер 1, страница 147 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 31. Общая характеристика элементов главной подгруппы II группы. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 1, страница 147.

Условие.

1. Дайте общую характеристику элементов главной подгруппы II группы.

Решение.

Решение 2.

Решение

Элементы главной подгруппы II группы (или группы 2 по современной классификации IUPAC) включают бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радиоактивный радий (Ra). За исключением бериллия, их называют щелочноземельными металлами.

Положение в периодической системе и строение атомов

Все элементы IIA группы являются s-элементами. На их внешнем энергетическом уровне находятся два электрона. Общая электронная формула валентных электронов — $ns^2$, где $n$ — номер периода. Например, для кальция (Ca), который находится в 4-м периоде, конфигурация валентных электронов — $4s^2$.
Сверху вниз по группе наблюдаются следующие закономерности:
- Увеличивается число электронных слоев, что приводит к увеличению атомного радиуса.
- Уменьшается энергия ионизации (энергия, необходимая для отрыва валентных электронов), так как внешние электроны слабее связаны с ядром.
- Уменьшается электроотрицательность, что свидетельствует об усилении металлических и восстановительных свойств.
Из-за наличия двух валентных электронов, которые атомы легко отдают, для этих элементов характерна единственная и постоянная степень окисления в соединениях +2.

Физические свойства

Все элементы IIA группы — твёрдые при обычных условиях вещества, металлы серебристо-белого цвета. Они обладают металлической кристаллической решёткой, что обусловливает их хорошую электро- и теплопроводность. По сравнению со щелочными металлами (I группа), они более твёрдые и тугоплавкие, так как в образовании металлической связи участвуют два электрона, а не один. Температуры плавления и кипения, а также твёрдость, в целом, уменьшаются с ростом порядкового номера (хотя у магния наблюдается аномально низкая температура плавления).

Химические свойства

Элементы IIA группы — химически активные металлы, являющиеся сильными восстановителями. Их химическая активность возрастает от бериллия к барию.
Взаимодействие с простыми веществами:
- С кислородом при нагревании образуют оксиды состава $ЭО$ (где Э - элемент II группы): $2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$. Барий также может образовывать пероксид $BaO_2$.
- С галогенами образуют галогениды состава $ЭГ_2$: $Mg + Cl_2 \rightarrow MgCl_2$.
- С водородом при нагревании образуют гидриды $ЭН_2$ (кроме Be). Это ионные соединения, в которых водород имеет степень окисления -1: $Ca + H_2 \rightarrow CaH_2$.
- С другими неметаллами (азот, сера, фосфор) также реагируют при нагревании, образуя, например, нитриды $Э_3N_2$ или сульфиды $ЭС$.

Взаимодействие со сложными веществами:
- С водой: активность взаимодействия растёт сверху вниз. Бериллий не реагирует с водой, магний — медленно с холодной и активно с горячей, а кальций, стронций и барий бурно реагируют уже с холодной водой, образуя соответствующий гидроксид и водород: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow$.
- С кислотами: все металлы активно реагируют с растворами кислот, вытесняя водород: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$.
- Бериллий проявляет амфотерные свойства, реагируя не только с кислотами, но и со щелочами: $Be + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4] + H_2 \uparrow$.

Свойства соединений:
- Оксиды ($ЭО$) и гидроксиды ($Э(ОН)_2$) изменяют свойства от амфотерных у бериллия ($BeO$, $Be(OH)_2$) к основным у магния ($MgO$, $Mg(OH)_2$) и далее к сильно щелочным у остальных элементов. Сила оснований и их растворимость в воде возрастают от $Mg(OH)_2$ к $Ba(OH)_2$.
- Соли образованы в основном ионной связью (кроме солей бериллия). Растворимость солей меняется закономерно. Например, растворимость сульфатов резко падает от $MgSO_4$ (хорошо растворим) к $BaSO_4$ (практически нерастворим), что используется в аналитической химии для обнаружения ионов $Ba^{2+}$.

Нахождение в природе

Из-за высокой химической активности в свободном виде не встречаются. Они широко распространены в природе в виде различных минералов. Кальций и магний — одни из самых распространённых элементов земной коры. Основные минералы: доломит ($CaCO_3 \cdot MgCO_3$), известняк, мрамор, мел (все — $CaCO_3$), гипс ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$), магнезит ($MgCO_3$), целестин ($SrSO_4$), барит ($BaSO_4$).

Ответ:

Элементы главной подгруппы II группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) — это s-элементы с электронной конфигурацией внешнего слоя $ns^2$. Они являются активными металлами (сильными восстановителями), проявляющими в соединениях степень окисления +2. Сверху вниз по группе их атомный радиус увеличивается, а энергия ионизации и электроотрицательность уменьшаются, что ведет к усилению металлических свойств и химической активности. Их оксиды и гидроксиды изменяют свойства от амфотерных (у Be) до сильно основных (у Ca, Sr, Ba). В природе встречаются только в виде соединений.