Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Group 2 · ⁨المجموعة 2⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 10 · ⁨الموضوع 10⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:01

المجموعة 2

قبل أشعة السينية للمعدة، يُطلب من المريض شرب سائل أبيض كثيف. إنه مليء بالباريوم — وأيونات الباريوم سامّة. ابتلع ملح ذائب للباريوم…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

10.1

The Group 2 metals · ⁨فلزات المجموعة 2⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe, and write equations for, the reactions of the elements with oxygen, water and dilute hydrochloric and sulfuric acids
  2. describe, and write equations for, the reactions of the oxides, hydroxides and carbonates with water and dilute hydrochloric and sulfuric acids
  3. describe, and write equations for, the thermal decomposition of the nitrates and carbonates, to include the trend in thermal stabilities
  4. 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
  5. state the variation in the solubilities of the hydroxides and sulfates
العربية
  1. وصف وكتابة معادلات تفاعل العناصر مع الأكسجين والماء وأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة
  2. وصف وكتابة معادلات تفاعل أكاسيد الهيدروكسيدات والكربونات مع الماء وأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة
  3. وصف وكتابة معادلات التحلل الحراري للنترات والكربونات، بما في ذلك اتجاه الثبات الحراري
  4. وصف والتنبؤ من خلال اتجاهات الخواص الفيزيائية والكيميائية للعناصر المشاركة في التفاعلات في 10.1.1 والمركبات المشاركة في 10.1.2 و10.1.3 و10.1.5
  5. بيان التغير في ذوبانية الهيدروكسيدات والكبريتات

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

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.

العربية
أصخر الجير الساحلية من كربونات الكالسيوم
الجير هو كربونات الكالسيوم — مركب من فلز المجموعة 2 الكالسيوم.

المجموعة 2 تحتوي على الفلزات المغنيسيوم والكالسيوم والسترونشيوم والباريوم. جميعها possesses two outer electrons، تفقدها لتكوين أيونات $2+$. عند النزول أسفل المجموعة، تصبح الذرات أكبر وتكون الإلكترونات الخارجية أسهل في الفقدان، لذلك تصبح الفلزات أكثر نشاطًا — تزداد نشاطها كلما نزلنا في المجموعة.

ذرات المجموعة 2 تكبر من المغنيسيوم حتى الباريوم، بجانب سهم هبوطي مكتوب عليه يزداد النشاط
يزداد النشاط نزولاً في المجموعة 2: الذرات الأكبر تمسك بإلكتروناتها الخارجية الثنائية بشكل أقل قوة، لذا تفقد بسهولة أكبر

تفاعلات العناصر

مع الأكسجين، تحترق لتكوين أكسيد:

$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
شريط من المغنيسيوم ممسوق بملاقط يحترق بضوء أبيض زاهٍ، مطلقًا دخانًا أبيض من أكسيد المغنيسيوم
يحترق المغنيسيوم في الهواء بلهب أبيض لامع، مكونًا أكسيد المغنيسيوم الأبيض

مع الماء، تكون هيدروكسيد وهيدروجين. يزداد سرعة التفاعل نزولاً في المجموعة:

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

المغنيسيوم بطيء مع الماء البارد لكنه يتفاعل بسرعة مع البخار، مُعطي $\text{MgO}$ و$\text{H}_2$.

مع حمض الهيدروكلوريك المخفف أو حمض الكبريتيك المخفف، تكون ملحًا وهيدروجين:

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

مع حمض الكبريتيك يتباطأ التفاعل نزولاً في المجموعة، لأن الكبريتات المتكونة (مثل $\text{BaSO}_4$) غير قابلة للذوبان وتغطي الفلز.

تفاعلات المركبات

الأكاسيد والهيدروكسيدات قاعدية. تتفاعل مع الماء والأحماض المخففة:

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

الكربونات تتفاعل مع الأحماض المخففة لتعطي ملحًا وماءً وثاني أكسيد الكربون:

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

التحلل الحراري

التحلل الحراري يعني تكسير مركب عن طريق تسخينه.

  • تتكسر الكربونات إلى الأكسيد وثاني أكسيد الكربون:
$$\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$$
  • تتكسر النترات إلى الأكسيد وغاز ثاني أكسيد النيتروجين البني والأكسجين:
$$2\text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow 2\text{CaO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2$$

الثبات الحراري لكل من الكربونات والنترات يزداد نزولاً في المجموعة. أيون الفلز الأكبر يسحب أقل على أيون الكربونات أو النترات، لذا يكون المركب أصعب في التكسير — يحتاج إلى درجة حرارة أعلى. لذا تتحلل كربونات المغنيسيوم بسهولة أكبر، وكربونات الباريوم هي الأصعب.

أيون مغنيسيوم صغير يشوه بقوة أيون الكربونات بجوار أيون باريوم كبير لا يشوهه إلا قليلاً
يزداد الثبات الحراري نزولاً في المجموعة: الكاتيون الصغير يستقطب (يشوه) أيون الكربونات أكثر، مما يضعفه ليتحلل بسهولة أكبر

اتجاهات الذوبانية

مركب اتجاه الذوبانية نزولاً في المجموعة
هيدروكسيدات تزيد (Mg(OH)$_2$ شبه غير قابل للذوبان؛ Ba(OH)$_2$ قابل للذوبان)
كبريتات تتناقص (MgSO$_4$ قابل للذوبان؛ BaSO$_4$ غير قابل للذوبان)
خطين بمقياس لوغاريتمي يتقاطعان: ذوبانية الهيدروكسيدات تتزايد من Mg إلى Ba وذوبانية الكبريتات تتناقص
نزولاً في المجموعة 2 تصبح الهيدروكسيدات أكثر ذوبانية بينما تصبح الكبريتات أقل ذوبانية (لاحظ المقياس اللوغاريتمي)

من هذه الاتجاهات يمكن التنبؤ بخصائص العنصر التالي نزولاً، الراديوم، ومركباته.

مثال محلول. $\text{MgCO}_3$ يتحلل عند حوالي $540\ °\text{C}$ و$\text{BaCO}_3$ عند حوالي $1360\ °\text{C}$. اشرح الاتجاه وتنبأ بموقع $\text{CaCO}_3$. نزولاً في المجموعة 2 يصبح الكاتيون أكبر، فتنتشر شحنته على مساحة أكبر ويقل قوة الاستقطاب. الكاتيون الأقل استقطاباً يشوه أيون الكربونات أقل، لذا يُضعف الرابطة $\text{C-O}$ بشكل أقل وتُحتاج حرارة أكبر لكسرها. لذلك تزداد الثبات الحراري نزولاً في المجموعة، و$\text{CaCO}_3$، الواقع بين المغنيسيوم والباريوم، يتحلل عند درجة حرارة وسطى تبلغ حوالي $900\ °\text{C}$. برهن على السلسلة كاملة - حجم الكاتيون، ثم قوة الاستقطاب، ثم تشوه الأنيون؛ "إنه أكثر نشاطاً" لا يفسر شيئاً هنا.

Explore · ⁨استكشف⁩

Group 2 reactivity ladder · ⁨سلم نشاط المجموعة 2⁩

Move down Group 2 and see why reactions become more vigorous. · ⁨انزل في المجموعة 2 لترى لماذا تصبح التفاعلات أكثر عنفاً.⁩

Explore · ⁨استكشف⁩

Group 2 trend lab · ⁨مختبر اتجاهات المجموعة 2⁩

Compare thermal stability and solubility trends down Group 2. · ⁨قارن اتجاهات الثبات الحراري والذوبانية عبر المجموعة 2.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
group/ɡruːp/ مجموعة
reactivity/rɪəkˈtɪvɪti/ النشاط الكيميائي
sulfate/ˈsʌlfeɪt/ كبريتات
oxide/ˈɒksaɪd/ أكسيد
hydroxide/haɪˈdrɒksaɪd/ هيدروكسيد
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ كربونات
thermal decomposition/ˈθɜːml ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ تحلل حراري
nitrate/ˈnaɪtreɪt/ نترات
thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/ الثبات الحراري
solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/ ذوبانية
10.1

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

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).
العربية
  • يزيد التفاعل بالانتقال أسفل المجموعة 2: تنخفض طاقة التأين كلما كبرت الذرات، لذا تُفقَد الإلكترونات بسهولة أكبر.
  • تصبح التفاعلات مع الماء أكثر حدة بالانتقال أسفل المجموعة؛ يتفاعل المغنيسيوم ببطء مع الماء البارد لكن بسرعة مع البخار (→ MgO).
  • الهيدروكسيدات تصبح أكثر ذوبانية نزولاً في المجموعة؛ الكبريتات تصبح أقل ذوبانية ($\text{BaSO}_4$ غير قابل للذوبان — وهو أساس اختبار الكبريتات).
  • اكتب المعادلات مع أيون $+2$ الصحيح واذكر الملاحظات (الفوران، الذوبان).

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP