Group 2 · ⁨Golongan 2⁩

A-Level Chemistry · ⁨Kimia A-Level⁩ · Topic 10 · ⁨Topik 10⁩

View Slides · ⁨Lihat Salindia⁩ Train · ⁨Latih⁩

10.1

The Group 2 metals · ⁨Logam Kelompok 2⁩

Syllabus · ⁨Silabus⁩

English

describe, and write equations for, the reactions of the elements with oxygen, water and dilute hydrochloric and sulfuric acids
describe, and write equations for, the reactions of the oxides, hydroxides and carbonates with water and dilute hydrochloric and sulfuric acids
describe, and write equations for, the thermal decomposition of the nitrates and carbonates, to include the trend in thermal stabilities
describe, and make predictions from, the trends in physical and chemical properties of the elements involved in the reactions in 10.1.1 and the compounds involved in 10.1.2, 10.1.3 and 10.1.5
state the variation in the solubilities of the hydroxides and sulfates

Bahasa Indonesia

deskripsikan, dan tuliskan persamaan untuk, reaksi unsur dengan oksigen, air, serta asam hidroklorida dan sulfat encer
deskripsikan, dan tuliskan persamaan untuk, reaksi oksida, hidroksida, dan karbonat dengan air, serta asam hidroklorida dan sulfat encer
deskripsikan, dan tuliskan persamaan untuk, dekomposisi termal nitrat dan karbonat, termasuk stabilitas termal
deskripsikan, dan buat prediksi dari, tren dalam sifat fisik dan kimia unsur yang terlibat dalam reaksi 10.1.1 dan senyawa yang terlibat dalam 10.1.2, 10.1.3, dan 10.1.5
nyatakan variasi kelarutan hidroksida dan sulfat

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Sumber: Silabus Cambridge International⁩

English

Group 族 2 holds the metals magnesium, calcium, strontium and barium. They all have two outer electrons, which they lose to form $2+$ ions. Going down the group, the atoms get larger and the outer electrons are easier to lose, so the metals get more reactive — their reactivity 反应活性 increases down the group.

Reactions of the elements

With oxygen, they burn to form an oxide:

$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$

With water, they form a hydroxide and hydrogen. The reaction gets faster down the group:

$$\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2$$

Magnesium is slow with cold water but reacts fast with steam, giving $\text{MgO}$ and $\text{H}_2$.

With dilute hydrochloric or sulfuric acid, they form a salt and hydrogen:

$$\text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \qquad \text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2$$

With sulfuric acid the reaction slows down the group, because the sulfates 硫酸盐 formed (such as $\text{BaSO}_4$) are insoluble and coat the metal.

Reactions of the compounds

The oxides 氧化物 and hydroxides 氢氧化物 are basic. They react with water and with dilute acids:

$$\text{MgO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \qquad \text{Mg(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$

The carbonates 碳酸盐 react with dilute acids to give a salt, water and carbon dioxide:

$$\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$

Thermal decomposition

Thermal decomposition 热分解 means breaking a compound apart by heating it.

the carbonates break into the oxide and carbon dioxide:

$$\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$$

the nitrates 硝酸盐 break into the oxide, brown nitrogen dioxide gas and oxygen:

$$2\text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow 2\text{CaO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2$$

The thermal stability 热稳定性 of both the carbonates and the nitrates increases down the group. A larger metal ion pulls less on the carbonate or nitrate ion, so the compound is harder to break apart — it needs a higher temperature. So magnesium carbonate decomposes most easily, and barium carbonate is the hardest.

Trends in solubility

Compound	Trend in solubility 溶解度 down the group
hydroxides	increase (Mg(OH)$_2$ almost insoluble; Ba(OH)$_2$ soluble)
sulfates	decrease (MgSO$_4$ soluble; BaSO$_4$ insoluble)

From these trends you can predict the properties of the next element down, radium, and of its compounds.

Worked example. $\text{MgCO}_3$ decomposes at about $540\ °\text{C}$ and $\text{BaCO}_3$ at about $1360\ °\text{C}$. Explain the trend and predict where $\text{CaCO}_3$ sits. Going down Group 2 the cation gets larger, so its charge is spread over a bigger surface and its polarising power falls. A less polarising cation distorts the carbonate ion less, so the $\text{C-O}$ bond is weakened less and more heat is needed to break it. Thermal stability therefore increases down the group, and $\text{CaCO}_3$, lying between Mg and Ba, decomposes at an intermediate temperature of about $900\ °\text{C}$. Argue the whole chain - cation size, then polarising power, then distortion of the anion; "it is more reactive" explains nothing here.

Bahasa Indonesia

Teka-tebing kapur pesisir kalsium karbonat — Kapur adalah kalsium karbonat — senyawa logam Kelompok 2 yaitu kalsium.

Golongan 2 mencakup logam magnesium, kalsium, stronsium, dan barium. Semua logam memiliki dua elektron terluar yang dilepaskan untuk membentuk ion $2+$. Menurun menuju bawah golongan, atom menjadi lebih besar dan elektron terluar lebih mudah dilepas, sehingga logam menjadi lebih reaktif—reaktivitas mereka meningkat ke arah bawah golongan.

Atom Golongan 2 yang semakin membesar dari magnesium hingga barium, berdampingan dengan panah ke bawah yang berlabel peningkatan reaktivitas — Reaktivitas meningkat dari atas ke bawah Kelompok 2: atom yang lebih besar menahan dua elektron valensinya kurang kuat, sehingga lebih mudah dilepas

Reaksi unsur-unsurnya

Dengan oksigen, mereka terbakar membentuk oksida:

$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$

Pita magnesium yang dipegang dengan tang menyala dengan cahaya putih terang, menghasilkan asap putih oksida magnesium — Magnesium terbakar di udara dengan nyala putih terang, membentuk oksida magnesium putih

Dengan air, mereka membentuk hidroksida dan hidrogen. Reaksi semakin cepat dari atas ke bawah:

$$\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2$$

Magnesium lambat dengan air dingin tetapi bereaksi cepat dengan uap air, menghasilkan $\text{MgO}$ dan $\text{H}_2$.

Dengan asam hidroklorik atau sulfat encer, mereka membentuk garam dan hidrogen:

$$\text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \qquad \text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2$$

Dengan asam sulfat, reaksi melambat dari atas ke bawah karena sulfat yang terbentuk (seperti $\text{BaSO}_4$) tidak larut dan melapisi logam.

Reaksi senyawa-senyawanya

Oksida dan hidroksida bersifat basa. Mereka bereaksi dengan air dan asam encer:

$$\text{MgO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \qquad \text{Mg(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$

Karbonat bereaksi dengan asam encer menghasilkan garam, air, dan karbon dioksida:

$$\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$

Dekomposisi termal

Dekomposisi termal berarti memecah senyawa dengan cara memanaskannya.

karbonat pecah menjadi oksida dan karbon dioksida:

$$\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$$

nitrat pecah menjadi oksida, gas nitrogen dioksida berwarna cokelat, dan oksigen:

$$2\text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow 2\text{CaO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2$$

Stabilitas termal baik karbonat maupun nitrat meningkat dari atas ke bawah. Ion logam yang lebih besar menarik lebih lemah pada ion karbonat atau nitrat, sehingga senyawa lebih sulit dipecah — membutuhkan suhu lebih tinggi. Jadi magnesium karbonat paling mudah terurai, dan barium karbonat paling sulit.

Ion magnesium kecil yang sangat mendistorsi ion karbonat di samping ion barium besar yang hampir tidak mendistorsinya — Stabilitas termal naik dari atas ke bawah: kation kecil memolarisasi (mendistorsi) ion karbonat lebih banyak, melemahkannya sehingga lebih mudah terurai

Tren kelarutan

Senyawa	Tren kelarutan dari atas ke bawah
hidroksida	meningkat (Mg(OH)$_2$ hampir tidak larut; Ba(OH)$_2$ larut)
sulfat	menurun (MgSO$_4$ larut; BaSO$_4$ tidak larut)

Dua garis skala logaritma yang saling bersilangan: kelarutan hidroksida naik dari Mg ke Ba dan kelarutan sulfat turun — Dari atas ke bawah Kelompok 2, hidroksida menjadi lebih larut sementara sulfat menjadi kurang larut (perhatikan skala log)

Dari tren-tren ini Anda dapat memprediksi sifat elemen berikutnya dari atas, radium, dan senyawa-senyawanya.

Contoh terpecahkan. $\text{MgCO}_3$ terurai pada sekitar $540\ °\text{C}$ dan $\text{BaCO}_3$ pada sekitar $1360\ °\text{C}$. Jelaskan tren ini dan ramalkan posisi $\text{CaCO}_3$. Turun Group 2, kation menjadi lebih besar, sehingga muatannya tersebar di permukaan yang lebih luas dan daya polarisasinya menurun. Kation dengan daya polarisasi lebih rendah mendistorsi ion karbonat lebih sedikit, sehingga ikatan $\text{C-O}$ melemah lebih sedikit dan membutuhkan lebih banyak panas untuk memutusnya. Oleh karena itu, stabilitas termal menurun ke bawah grup, dan $\text{CaCO}_3$, yang terletak antara Mg dan Ba, terurai pada suhu perantara sekitar $900\ °\text{C}$. Argumenkan seluruh rantai - ukuran kation, kemudian daya polarisasi, kemudian distorsi anion; "lebih reaktif" tidak menjelaskan apa-apa di sini.

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Group 2 reactivity ladder · ⁨Tangga reaktivitas Golongan 2⁩

Move down Group 2 and see why reactions become more vigorous. · ⁨Gerak turun Golongan 2 dan lihat mengapa reaksi menjadi lebih vigorous.⁩

Explore · ⁨Jelajahi⁩

Group 2 trend lab · ⁨Lab tren Golongan 2⁩

Compare thermal stability and solubility trends down Group 2. · ⁨Bandingkan tren stabilitas termal dan kelarutan ke bawah Golongan 2.⁩

Vocabulary · ⁨Kosa kata⁩ Train · ⁨Latih⁩

English	Bahasa Indonesia
group/ɡruːp/	kelompok
reactivity/rɪəkˈtɪvɪti/	keaktivkan
sulfate/ˈsʌlfeɪt/	sulfat
oxide/ˈɒksaɪd/	oksida
hydroxide/haɪˈdrɒksaɪd/	hidroksida
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/	karbonat
thermal decomposition/ˈθɜːml ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/	dekomposisi termal
nitrate/ˈnaɪtreɪt/	nitrat
thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/	kestabilan haba
solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/	kebolehlarutan

10.1

Exam tips · ⁨Tips ujian⁩

English

Reactivity increases down Group 2: ionisation energy falls as atoms get larger, so electrons are lost more easily.
Reactions with water become more vigorous down the group; Mg reacts slowly with cold water but fast with steam (→ MgO).
Hydroxides get more soluble down the group; sulfates get less soluble ($\text{BaSO}_4$ insoluble — the basis of the sulfate test).
Write equations with the correct $+2$ ion and state the observations (fizzing, dissolving).

Bahasa Indonesia

Reaktivitas meningkat ke bawah Group 2: energi ionisasi turun saat atom membesar, sehingga elektron lebih mudah dilepas.
Reaksi dengan air menjadi lebih bertenaga ke bawah grup; Mg bereaksi lambat dengan air dingin tetapi cepat dengan uap (→ MgO).
Hidroksida menjadi lebih larut ke bawah grup; sulfat menjadi kurang larut ($\text{BaSO}_4$ tidak larut — dasar uji sulfat).
Tulis persamaan dengan ion $+2$ yang benar dan nyatakan pengamatan (berbusa, melarut).