- décrire, et écrire les équations, des réactions des éléments avec l'oxygène, l'eau et les acides chlorhydrique et sulfurique dilués
- décrire, et écrire les équations, des réactions des oxydes, hydroxydes et carbonates avec l'eau et les acides chlorhydrique et sulfurique dilués
- décrire, et écrire les équations, de la décomposition thermique des nitrates et carbonates, y compris la tendance en stabilité thermique
- décrire, et faire des prédictions à partir des, tendances des propriétés physiques et chimiques des éléments impliqués dans les réactions de 10.1.1 et des composés impliqués dans 10.1.2, 10.1.3 et 10.1.5
- énoncer la variation des solubilités des hydroxydes et sulfates
Groupe 2
Chimie A-Level · Sujet 10
8:01
Groupe 2
Avant une radiographie du stomach, le patient demande de boire un liquide blanc épais. Il est plein de baryum — et les ions baryum sont toxiques. Avaler un sel soluble de baryum…
Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés
10.1
Les métaux du groupe 2
Programme
Source : Programme Cambridge International
Le Groupe 族 2 contient les métaux magnésium, calcium, strontium et baryum. Ils possèdent tous deux électrons de valence, qu'ils perdent pour former des ions $2+$. En descendant dans le groupe, les atomes deviennent plus grands et les électrons externes sont plus faciles à perdre, donc les métaux deviennent plus réactifs — leur réactivité 反应活性 augmente en descendant dans le groupe.
Reactions of the elements
With oxygen, they burn to form an oxide:
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
Avec l'eau, ils forment un hydroxyde et de l'hydrogène. La réaction s'accélère en descendant dans le groupe :
$$\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2$$
Magnesium est lent avec l'eau froide mais réagit vite avec la vapeur, donnant $\text{MgO}$ et $\text{H}_2$.
Avec l'acide chlorhydrique ou sulfurique dilué, ils forment un sel et de l'hydrogène :
$$\text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \qquad \text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2$$
Avec l'acide sulfurique, la réaction ralentit en descendant dans le groupe, car les sulfates 硫酸盐 formés (tels que $\text{BaSO}_4$) sont insolubles et enrobent le métal.
Reactions of the compounds
Les oxides 氧化物 et les hydroxides 氢氧化物 sont basiques. Ils réagissent avec l'eau et les acides dilués :
$$\text{MgO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \qquad \text{Mg(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$
Les carbonates 碳酸盐 réagissent avec les acides dilués pour donner un sel, de l'eau et du dioxyde de carbone :
$$\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$
Thermal decomposition
La décomposition thermique signifie la rupture d'un composé par chauffage.
- les carbonates se décomposent en oxyde et dioxyde de carbone :
$$\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$$
- les nitrates se décomposent en oxyde, gaz dioxyde d'azote brun et oxygène :
$$2\text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow 2\text{CaO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2$$
La thermal stability 热稳定性 des carbonates et des nitrates augmente sur le groupe. Un ion métallique plus grand exerce moins d'attrait sur l'ion carbonate ou nitrate, donc le composé est plus difficile à rompre — il nécessite une température plus élevée. Ainsi, le carbonate de magnésium se décompose le plus facilement, et le carbonate de baryum est le plus difficile.
Trends in solubility
| Composé | Trend in solubility 溶解度 down the group |
|---|---|
| hydroxides | augmenter (Mg(OH)$_2$ almost insoluble; Ba(OH)$_2$ soluble) |
| sulfates | diminuer (MgSO$_4$ soluble; BaSO$_4$ insoluble) |
À partir de ces tendances, vous pouvez prédire les propriétés de l'élément suivant en dessous, le radium, et de ses composés.
Exemple résolu. $\text{MgCO}_3$ se décompose à environ $540\ °\text{C}$ et $\text{BaCO}_3$ à environ $1360\ °\text{C}$. Expliquez la tendance et prévoyez où $\text{CaCO}_3$ se situe. En descendant le groupe 2, le cation devient plus grand, sa charge est donc répartie sur une surface plus grande et son pouvoir polarisant diminue. Un cation moins polarisant déforme moins l'ion carbonate, de sorte que la liaison $\text{C-O}$ est affaiblie moins fortement et qu'il faut plus de chaleur pour la rompre. La stabilité thermique augmente donc en descendant dans le groupe, et $\text{CaCO}_3$, situé entre Mg et Ba, se décompose à une température intermédiaire d'environ $900\ °\text{C}$. Argumentez toute la chaîne : taille du cation, puis pouvoir polarisant, puis déformation de l'anion ; « il est plus réactif » n'explique rien ici.
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Échelle de réactivité du groupe 2
Descendez le groupe 2 et voyez pourquoi les réactions deviennent plus vigoureuses.
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Lab sur la tendance du groupe 2
Comparez les tendances de stabilité thermique et de solubilité le long du groupe 2.
Vocabulaire
Entrainer
| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| group/ɡruːp/ | 族 | zú |
| reactivity/rɪəkˈtɪvɪti/ | 反应活性 | fǎn yìng huó xìng |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 硫酸盐 | liú suān yán |
| oxide/ˈɒksaɪd/ | 氧化物 | yǎng huà wù |
| hydroxide/haɪˈdrɒksaɪd/ | 氢氧化物 | qīng yǎng huà wù |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 碳酸盐 | tàn suān yán |
| thermal decomposition/ˈθɜːml ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ | 热分解 | rè fēn jiě |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸盐 | xiāo suān yán |
| thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/ | 热稳定性 | rè wěn dìng xìng |
| solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/ | 溶解度 | róng jiě dù |
10.1
Conseils d'examen
- La réactivité augmente en descendant le groupe 2 : l'énergie d'ionisation diminue lorsque les atomes s'agrandissent, de sorte que les électrons sont perdus plus facilement.
- Les réactions avec l'eau deviennent plus vigoureuses en descendant le groupe ; Mg réagit lentement avec l'eau froide mais rapidement avec la vapeur (→ MgO).
- Les hydroxydes deviennent plus solubles en descendant le groupe ; les sulfates deviennent moins solubles ($\text{BaSO}_4$ insoluble — base du test des sulfates).
- Écrivez les équations avec le bon $+2$ ion et indiquez les observations (effervescence, dissolution).
Leçons interactives sur ce sujet
Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.