Hóa học - Phân nhóm IA

PHÂN NHÓM IA Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Mục tiêu 1. Xác định được vị trí trong bảng HTTH, đặc điểm cấu trúc electron của các kl trong nhóm, nó liên quan như thế nào đến nguyên tử,phân tử 2. Các đơn chất, hợp chất của nhóm IA,IIA có tính chất cơ bản nào, dựa vào cơ sở lý thuyết để giải thích những tính chất đó 3. Một số ứng dụng và vai trò sinh học của đơn chất cũng như hợp chất trong nhóm  3Li : [He] 2s 1  11Na : [Ne] 3s 1  19K : [Ar] 4s 1  37Rb : [Kr] 5s 1  55Cs : [Xe] 6s 1  87Fr : [Rn] 7s 1 1. Cấu hình e và vị trí trong bảng HTTH I A II A III B IV B V B VI B VII B VIII B I B II B III A IV A V A VI A VII A VIII A 1 1 2 1 H H He 1.008 1.008 4.0026 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Li Be B C N O F Ne 6.939 9.0122 10.811 12.011 14.007 15.999 18.998 20.183 11 12 13 14 15 16 17 18 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 22.99 24.312 26.982 28.086 30.974 32.064 35.453 39.948 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.102 40.08 44.956 47.89 50.942 51.996 54.938 55.847 58.932 58.71 63.54 65.37 69.72 72.59 74.922 78.96 79.909 83.8 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.468 87.62 88.906 91.224 92.906 95.94 * 98 101.07 102.91 106.42 107.9 112.41 114.82 118.71 121.75 127.61 126.9 131.29 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 6 Cs Ba **La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132.91 137.33 138.91 178.49 180.95 183.85 186.21 190.2 192.22 195.08 196.97 200.29 204.38 207.2 208.98 * 209 * 210 * 222 87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 111 112 114 116 118 7 Fr Ra ***Ac Rf Ha Sg Ns Hs Mt Uun Uuu Unb Uuq Uuh Uuo * 223 226.03 227.03 * 261 * 262 * 263 * 262 * 265 * 268 * 269 * 272 * 277 *285 *289 *293 Based on symbols used by ACS S.M.Condren 1999 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 * Designates that **Lanthanum Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu all isotopes are Series 140.12 140.91 144.24 * 145 150.36 151.96 157.25 158.93 162.51 164.93 167.26 168.93 173.04 174.97 radioactive 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 *** Actinium Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Series 232.04 231.04 238.03 237.05 * 244 * 243 * 247 * 247 * 251 * 252 * 257 * 258 * 259 * 260  Xác định vị trí trong bảng HTTH Bước 1: Viết cấu hình theo mức năng lượng Bước 2 : Xác định Số ô = số Z Chu kỳ = số lớp lớn nhất (n) Phân nhóm/nhóm : * Nếu e cuối cùng ∊ phân lớp s hoặc p Thì nguyên tố đó ∊ phân nhóm chính (A) nsxnpy số nhóm = x + y 2. Đặc điểm của nguyên tử Li Na K Rb Cs Fr r kl (A 0 ) 1,55 1,89 2,36 2,48 2,68 2,80 r + (A 0 ) 0,68 0,98 1,33 1,49 1,65 1,75 I (eV) 5,39 5,14 4,34 4,18 3,89  (Pauling) 1,0 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7  Kim loaïi kieàm coù caáu truùc maïng laäp phöông taâm khoái  Kim loaïi kieàm taïo lieân keát ion, caùc hôïp chaát kim loaïi kieàm coù maïng tinh theå ion.  Khi ñoát chaùy, ngoïn löûa coù maøu ñaëc tröng. Na : vaøng K : tím Li : ñoû tía Rb, Cs: tím hoàng 3. Tính chất hoá học của kim loại  Nguyên tử KLK chỉ có 1e lớp ngoài cùng, nên chúng dễ nhường 1e để đạt cấu trúc bền vững của khí hiếm.  Có năng lượng ion hóa nhỏ  Vì vậy KLK có tính khử rất mạnh . Tính khử tăng dần từ Li đến C M  M+ + e 3.1) Taùc duïng vôùi phi kim a) Vôùi O 2 2Na + O2(oxi khô) → Na2O2 (natri peoxit) 4Na + O2(kk khô) → 2Na2O (natri oxit) b) Với clo 2Na + Cl2 → 2NaCl +1 o 3.2) Taùc duïng vôùi axit 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 M + 2H+  M+ + H2 o +1 Pứ xảy ra rất mãnh liệt, gây nổ nguy hiểm Phản ứng với acid có tính oxy hóa ở H+: HCllg,H2SO4lg 3.3) Tác dụng với nước, ancol 2Na + 2 H2O → 2NaOH + H2 2Na + 2 CH3OH → 2CH3ONa + H2 Do đó để bảo quản KLK, người ta ngâm chìm chúng trong dầu hỏa 4. Hôïp chaát 4.1 Oxit M 2 O  Li 2 O phaûn öùng chaäm vôùi nöôùc, coøn caùc M 2 O khaùc phaûn öùng raát maïnh vôùi nöôùc vaø toûa ra nhieàu nhieät M 2 O + H 2 O  2MOH 4.2 Peroxit M 2 O 2  Chaát raén, huùt aåm maïnh, chaûy röûa trong khoâng khí, phaûn öùng maïnh vôùi nöôùc giaûi phoùng khí oxy. Na 2 O 2 + 2H 2 O  H 2 O 2 + 2NaOH  Phaûn öùng vôùi CO 2 giaûi phoùng oxy 2Na 2 O 2 +2CO 2  2Na 2 CO 3 +O 2 4.3 Hydroxit  Deã tan trong nöôùc vaø laø caùc baz maïnh  Phaûn öùng vôùi haàu heát caùc chaát coù baûn chaát axit (CO 2 , HCl, HNO 3 )  Chuùng aên moøn maïnh vaûi, da, giaáy vaø caùc chaát höõu cô khaùc.  Caùc MOH (tröø LiOH) khoâng bò phaân huûy bôûi nhieät 2LiOH = Li 2 O + H 2 O 4.4. Muối  Là các hợp chất ion có cấu trúc tinh thể, to nc cao  Dễ tan trong nước (trừ LiF, Li2CO3 )  Muối hydrocarbonat dễ phân hủy khi đun nóng, muối carbonat bền với nhiệt. 2MHCO3 = M2CO3 + CO2 + H2O 4.5 Điều chế kim loại kiềm  Nguyeân taéc: M + + e  M  Phöông phaùp: Ñieän phaân noùng chaûy Khöû caùc ion kim loaïi kieàm Na nóng chảy MX MOH 2MX đpnc 2M + X2 2MOH đpnc 2M + 1/2O2 +H2O Na  Điện phân nóng chảy các muối clorid hay hydroxyd thu được kim loại kiềm 2NaCl = Na + Cl2 4KOH = 4K + O2 + 2H2O  Điện phân dung dịch có vách ngăn muối clorid thu được hydroxyd  Hoặc Na2CO3 + Ca(OH)2 = NaOH + CaCO3   22 ñpmnx HCl2NaOH2HOH2NaCl 4.6 Ứng dụng ,trạng thái tự nhiên Dùng điều chế hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp. Kim loại Cs dùng chế tạo tế bào quang điện. Hợp kim Li- Al siêu nhẹ được dùng trong kĩ thuật hàng không Ứng dụng: b). Trạng thái tự nhiên Trong tự nhiên,KLK chỉ tồn tại ở dạng hợp chất - Trong töï nhieân, caùc nguyeân toá IA chæ toàn taïi: NaCl, KCl (trong nöôùc bieån hoaëc muoái moû), Na 2 SO 4 .10H 2 O (muoái gaube), xinvinit NaCl.KCl, arnalit KCl.MgCl 2 .6H 2 O. -Rb vaø Cs laø nhöõng nguyeân toá raát phaân taùn. 5. Vai trò sinh học trong y dược  Li2CO3 làm thuốc chống loạn tâm thần. Điều trị và phòng bệnh hưng cảm – trầm cảm.  NaCl làm thuốc cung cấp chất điện giải. Đây là dd gần giống với dd ngoại bào của cơ thể. NaCl 0,9% đẳng trương với dịch cơ thể.  KCl chất điện giải dùng điều trị giảm kali máu. PHÂN NHÓM IIA Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 1. Đặc điểm chung của nguyên tử Be Mg Ca Sr Ba Ra r kl 1,13 1,60 1,97 2,15 2,21 2,35 r 2+ 0,34 0,74 1,04 1,20 1,33 1,14 I 1 9,32 7,64 6,11 5,69 5,21 5,18 I 2 18,2 15,0 11,9 11,0 10,0 10,1  1,5 1,2 1,0 0,9 0,9 0,9 2. Tính chaát hoùa hoïc của kim loại  Khi chaùy Be, Mg: Ca: maøu ñoû gạch, Sr : ñoû thẫm, Ba: vaøng luïc.  Chaát khöû maïnh, phaûn öùng tröïc tieáp vôùi nhieàu không kl  ÔÛ nhieät ñoä thöôøng: Ca, Ba, Sr phaûn öùng vôùi O 2 , S, Hal 2 .  Khi ñoát noùng, phaûn öùng vôùi N 2 , H 2 , C.  Be vaø Mg keùm hoaït ñoäng hôn, neân phaûn öùng ôû nhieät ñoä cao hôn. 2.1 Tác dụng với phi kim a) Với Oxy 2M + O2  2MO Vd : 2Mg + O2  2MgO ( rắn) b) Với Phi kim khác ( halogen, N2, S) M + X2  MX2 Vd : Ca + Cl2  CaCl2 ( rắn) 2.2 Tác dụng với nước Không tác dụng với nước Tác dụng chậm với nước ở nhiệt độ thường tạo Mg(OH)2.Tác dụng nhanh ở nhiệt độ cao tạo MgO. Tác dụng với nước ở nhiệt độ thường tạo dung dịch bazơ. M + H2O ￫ M(OH)2 + H2￪ Mg Ca, Sr, Ba Be Chú ý: Mg cháy trong nước: Mg + H2O(h) = MgO + H2↑ Không dùng nước dập tắt đám cháy có Mg 2.3 Tác dụng với dd axit a) Với axit HCl, H2SO4 loãng 2Ca + 2HCl  CaCl2 + H2 b) Với axit HNO3, H2SO4 đặc 4Mg + 10HNO3 (loãng)  4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 4Mg + 5H2SO4 (đặc)  4MgSO4 + H2S + 4H2O 0 +5 +2 -3 0 +6 +2 -2 2.4 Một số phản ứng khác của KL nhóm IIA a) Tác dụng với CO2 : Mg cháy trong CO2 2Mg + CO2 ￫ 2MgO + C b) Tác dụng với dd baz Chỉ có Be phản ứng được với dung dịch bazơ (NaOH, KOH, Ba(OH)2 ) để tạo ra muối berilat và khí Hidro Be + 2NaOH ￫ Na2BeO2 + H2 2.5 Điều chế Nguyên tắc chung M2+ + 2e M Phương pháp chính: Điện phân nóng chảy muối Clorua MCl2 M + Cl2 đpnc 3.1 Oxít [MO]  BeO: khoâng tan trong nöôùc.  MgO: tan raát ít trong nöôùc.  Coøn laïi töông taùc deã vôùi nöôùc taïo thaønh hydroxit. MO + H 2 O = M(OH) 2  Chuùng laø nhöõng oxit bazô. Rieâng BeO khoù tan trong axit, tan deã trong kieàm. 3. Hôïp chaát 3.2 Hydroxit [M(OH) 2 ]  Hydroxit cuûa Be vaø Mg ít tan trong nöôùc.  Ca(OH) 2 töông ñoái ít tan.  Caùc hydroxit coøn laïi tan nhieàu trong nöôùc.  Khoâng beàn nhieät. Ñun maát nöôùc bieán thaønh oxit.  Ñoä beàn nhieät taêng daàn töø Be ñeán Ba  Tính bazô taêng leân töø Be ñeán Ba.  So vôùi hydroxit kim loaïi kieàm ôû trong cuøng 1 chu kyø, tính bazô cuûa M(OH) 2 yeáu hôn.  Rieâng Be(OH) 2 coù theå taùc duïng vôùi kieàm ñaëc taïo berilat Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [Be(OH) 4 ] 3.3 Muoái  Caùc muoái clorid, bromid, iodid, nitrat, axetat ñeàu deã tan.  Muoái fluorid khoù tan tröø BeF 2 deã tan.  Muoái sunfat cuûa Be vaø Mg tan nhieàu, coøn laïi tan ít, nhaát laø BaSO 4 .  Caùc muoái carbonat khoù tan vaø bò phaân huûy khi nung noùng  Caùc muoái hydrocarbonat laø muoái tan, deã bò phaân huûy khi ñun noùng Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O  2 t 3 COMgOMgCO o 0t 4. Vai trò và ứng dụng trong y dược. Độc tính  Be Các hợp chất của Be đều rất độc, không có hợp chất nào dùng trong điều trị.  Magie - là nguyên tố sinh học, có trong nội bào, kiểm soát lượng calci thâm nhập vào tế bào thông qua kênh calci. - Là chất hoạt hóa cho khoảng 300 enzym - Tham gia vào cơ chế ổn định nồng độ Na+, K+ ở 2 bên màng tế bào - Dùng làm thuốc antacid. VD: Mg(OH)2 - Thuốc nhuận tràng, tẩy: MgSO4.7H2O - Chất làm trơn trong sản xuất thuốc viên như magie stearat ; bột talc (magie silicat),  Canxi - Ca, Mg, P tạo xương, răng - Có vai trò thiết yếu trong nhiều quá trình sinh lý: tham gia vào quá trình đông máu, điều hòa dẫn truyền thần kinh, nếu Ca2+ trong máu giảm cơ thể dễ bị co giật. - Thuốc antacid: CaCO3 - Thuốc bổ sung calci: calci clorid, calci gluconat •Bari - Hợp chất của bari độc. - Chỉ riêng BaSO4 ít tan, dùng làm thuốc dạng uống (huyền phù trong nước), có tính cản quang nên làm rõ nét ảnh chụp bằng tia X trong chẩn đoán viêm loét đường tiêu hóa