กลุ่มที่ 2

Chemistry A-Level · หัวข้อ 10

ดูสไลด์ ฝึกฝน

10.1

โลหะกลุ่ม 2

หลักสูตร

อธิบายและเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาของธาตุ分别与氧气、水、稀盐酸和稀硫酸的反应
อธิบายและเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาของออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และคาร์บอเนต กับน้ำ กรดไฮโดรคลอริก และกรดซัลฟิวริก เขียวจาง
อธิบายและเขียนสมการสำหรับการ การสลายตัวด้วยความร้อน ของไนเตรตและคาร์บอเนต โดยรวมแนวโน้มของ ความเสถียรต่อความร้อน
อธิบายและทำนายจากแนวโน้มของคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของธาตุที่เกี่ยวข้องในข้อ 10.1.1 และสารประกอบที่เกี่ยวข้องในข้อ 10.1.2, 10.1.3 และ 10.1.5
บอกลักษณะการเปลี่ยนแปลงของ ความละลาย ของไฮดรอกไซด์และซัลเฟต

แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International

หน้าผาหินปูนชายฝั่งของแคลเซียมคาร์บอเนต — หินปูนคือแคลเซียมคาร์บอเนต — สารประกอบของโลหะกลุ่ม 2 คือแคลเซียม.

กลุ่ม 2 มีโลหะแมกนีเซียม แคลเซียม สตรอนเทียม และแบเรียม ทั้งสามมีอิเล็กตรอนชั้นนอกสองตัว ซึ่งพวกมันจะสูญเสียเพื่อสร้างไอออน $2+$. เมื่อ đi ลง กลุ่ม อะตอมจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและอิเล็กตรอนชั้นนอกจะสูญเสียได้ง่ายขึ้น ดังนั้นโลหะจึง reactive มากขึ้น — ความ reactive ของ нихจะเพิ่มขึ้นตามกลุ่ม.

อะตอมกลุ่ม 2 ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจากแมกนีเซียมลงไปถึงแบเรียม ถัดจากลูกศรชี้ลงที่มีป้าย reactive increases — ความ reactive เพิ่มขึ้นตามกลุ่ม 2: อะตอมที่ใหญ่กว่ายึดอิเล็กตรอนชั้นนอกสองตัวไว้ได้ไม่แน่นเท่า ทำให้สูญเสียได้ง่ายขึ้น

ปฏิกิริยาของธาตุ

กับ ออกซิเจน พวกมันเผาไหม้เพื่อสร้างออกไซด์:

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

แถบแมกนีเซียมที่ถูกจับด้วยคีมเผาไหม้อย่างสว่างไสว ให้ควันสีขาวของแมกนีเซียมออกไซด์ — แมกนีเซียมเผาไหม้ในอากาศด้วยเปลวไฟสีขาวเจิดจรัส สร้างแมกนีเซียมออกไซด์สีขาว

กับ น้ำ พวกมันสร้างไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจน. ปฏิกิริยาจะเร็วขึ้นตามกลุ่ม:

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

แมกนีเซียม reacts ช้ากับน้ำเย็นแต่ reacts รวดเร็วกับไอน้ำ ให้ $\text{MgO}$ และ $\text{H}_2$.

กับ กรดไฮโดรคลอริกหรือซัลฟิวริกเจือจาง พวกมันสร้างเกลือและไฮโดรเจน:

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

กับกรดซัลฟิวริก ปฏิกิริยาจะช้าลงตามกลุ่ม เพราะ ซัลเฟต ที่เกิด (เช่น $\text{BaSO}_4$) ไม่ละลายและเคลือบผิวโลหะ.

ปฏิกิริยาของสารประกอบ

ออกไซด์ และ ไฮดรอกไซด์ เป็นเบส. พวกมันทำปฏิกิริยากับน้ำและกรดเจือจาง:

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

คาร์บอเนต ทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางให้เกลือ น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์:

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

การแตกตัวด้วยความร้อน

การแตกตัวด้วยความร้อน หมายถึงการทำลายสารประกอบด้วยการให้ความร้อน.

คาร์บอเนตแตกตัวเป็นออกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์:

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

ไนเตรต แตกตัวเป็นออกไซด์ ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์สีน้ำตาล และออกซิเจน:

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

ความเสถียรต่อความร้อน ของทั้งคาร์บอเนตและไนเตรต เพิ่มขึ้น ตามกลุ่ม ไอออนโลหะที่ใหญ่กว่าดึงอิเล็กตรอนจากคาร์บอเนตหรือไนเตรตได้น้อยกว่า ดังนั้นสารประกอบจึงแตกตัวได้ยากกว่า — ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่า ดังนั้นแมกนีเซียมคาร์บอเนตจึงแตกตัวง่ายที่สุด และแบเรียมคาร์บอเนตเป็นที่ยากที่สุด

ไอออนแมกนีเซียมขนาดเล็กบิดเบี้ยวนิయามคาร์บอเนตอย่างแรง ถัดจากไอออนแบเรียมขนาดใหญ่ที่บิดเบี้ยวนิยามนั้นน้อยมาก — ความเสถียรต่อความร้อนเพิ่มขึ้นตามกลุ่ม:แคทไอออนขนาดเล็กทำให้ニयามคาร์บอเนตเกิดการโพลาไรซ์ (บิดเบี้ยว) มากกว่า ทำให้ weakened sehingga it decomposes more easily

แนวโน้มในการละลาย

สารประกอบ	แนวโน้มของ การละลาย ตามกลุ่ม
ไฮดรอกไซด์	เพิ่มขึ้น (Mg(OH)$_2$ ไม่ละลายเกือบ; Ba(OH)$_2$ ละลาย)
ซัลเฟต	ลดลง (MgSO$_4$ ละลาย; BaSO$_4$ ไม่ละลาย)

เส้นสองเส้นบนสเกล log ตัดกัน: การละลายของไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้นจาก Mg ไปยัง Ba และการละลายของซัลเฟตลดลง — ตามกลุ่ม 2 ไฮดรอกไซด์จะละลายได้ดีขึ้นในขณะที่ซัลเฟตจะละลายได้น้อยลง (สังเกตสเกล log)

จากแนวโน้มเหล่านี้คุณสามารถคาดการณ์คุณสมบัติของธาตุถัดไป down, เรเดียม, และสารประกอบของมัน.

ตัวอย่างที่แสดงวิธีทำ. $\text{MgCO}_3$ สลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ $540\ °\text{C}$ และ $\text{BaCO}_3$ ที่อุณหภูมิประมาณ $1360\ °\text{C}$ อธิบายแนวโน้มและทำนายตำแหน่งของ $\text{CaCO}_3$ เมื่อพิจารณา ลง กลุ่ม 2 ไอออนบวกมีขนาด ใหญ่ขึ้น ทำให้ประจุกระจายอยู่บนพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้น ส่งผลให้ พลังการขั้ว ของมันลดลง ไอออนบวกที่มีพลังการขั้วน้อยกว่าจะทำให้ไอออนคาร์บอเนตบิดเบี้ยวน้อยลง ดังนั้นพันธะ $\text{C-O}$ จึงอ่อนล้าลงน้อยกว่า และต้องใช้ความร้อนมากขึ้นในการสลายตัว ดังนั้น ความเสถียรต่อความร้อนจึง เพิ่มขึ้นตามกลุ่ม และ $\text{CaCO}_3$ ซึ่งอยู่ระหว่าง Mg และ Ba จะสลายตัวที่อุณหภูมิระดับกลางประมาณ $900\ °\text{C}$ ให้ให้เหตุผลเชื่อมโยงทั้งลำดับ: ขนาดไอออนบวก, ตามด้วยพลังการขั้ว, ตามด้วยการบิดเบี้ยวของไอออนลบ; คำว่า "มันมีปฏิกิริยามากขึ้น" ไม่ได้อธิบายกรณีนี้เลย

สำรวจ

บันไดความไวต่อปฏิกิริยาของหมู่ที่ 2

เลื่อนลงหมู่ที่ 2 เพื่อดูว่าทำไมปฏิกิริยาจึงรุนแรงขึ้น

สำรวจ

กลุ่ม 2 การทดลองแนวโน้ม

เปรียบเทียบความเสถียรต่อความร้อนและแนวโน้มความสามารถในการละลายตามหมู่ที่ 2

คำศัพท์ ฝึกฝน

English	ไทย
group/ɡruːp/	กลุ่ม
reactivity/rɪəkˈtɪvɪti/	ปฏิกิริยา
sulfate/ˈsʌlfeɪt/	ซัลเฟต
oxide/ˈɒksaɪd/	ออกไซด์
hydroxide/haɪˈdrɒksaɪd/	ไฮดรอกไซด์
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/	คาร์บอเนต
thermal decomposition/ˈθɜːml ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/	การสลายตัวด้วยความร้อน (Thermal Decomposition)
nitrate/ˈnaɪtreɪt/	ไนเตรต
thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/	ความเสถียรทางความร้อน
solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/	ความละลาย

10.1

ข้อแนะนำสำหรับการสอบ

ปฏิกิริยา เพิ่มขึ้นตาม กลุ่ม 2: พลังงานไอออไนเซชันลดลงเมื่ออะตอมมีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้สูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายขึ้น
ปฏิกิริยากับน้ำจะ รุนแรงขึ้น ตามกลุ่ม; Mg ปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้ช้าแต่ปฏิกิริยากับไอน้ำได้เร็ว (→ MgO)
ไฮดรอกไซด์มี ความละลายได้มากขึ้น ตามกลุ่ม; ซัลเฟตมี ความละลายได้น้อยลง ($\text{BaSO}_4$ ไม่ละลาย — เป็นพื้นฐานของการทดสอบซัลเฟต)
เขียนสมการโดยใช้อิออน $+2$ ที่ถูกต้อง และระบุข้อสังเกต (ฟองอากาศ, การละลาย)