Перед рентгеном желудка пациента просят выпить густую белую жидкость. Она насыщена барием, а ионы бария токсичны. Проглотите растворимую соль бария…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)
10.1
The Group 2 metals · Металлы Группы 2
Syllabus · Программа
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
Русский
описывать и писать уравнения реакций элементов с кислородом, водой и разбавленными соляной и серной кислотами
описывать и писать уравнения реакций оксидов, гидроксидов и карбонатов с водой и разбавленными соляной и серной кислотами
описывать и писать уравнения термического разложения нитратов и карбонатов, включая тенденцию в термической стабильности
описывать и делать прогнозы на основе закономерностей физических и химических свойств элементов, участвующих в реакциях из пункта 10.1.1, и соединений, участвующих в реакциях из пунктов 10.1.2, 10.1.3 и 10.1.5
указывать изменение растворимости гидроксидов и сульфатов
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа 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.
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.
Русский
Известняк — это карбонат кальция, соединение металла кальция Группы 2.
Группа 2 включает магний, кальций, стронций и барий. У всех них два валентных электрона, которые они отдают, образуя ионы $2+$. При движении вниз по группе атомы увеличиваются в размере, а внешние электроны легче отщепляются, поэтому металлы становятся более реакционноспособными — их реакционная способность возрастает вниз по группе.
Реакционная способность возрастает вниз по Группе 2: более крупные атомы слабее удерживают свои два внешних электрона, поэтому они отщепляются легче
При реакции с серной кислотой реакция замедляется вниз по группе, потому что образующиеся сульфаты (например, $\text{BaSO}_4$) нерастворимы и покрывают металл.
Реакции соединений
Оксиды и гидроксиды являются основными. Они реагируют с водой и разбавленными кислотами:
Термическая устойчивость как карбонатов, так и нитратов возрастает вниз по группе. Больший ион металла слабее притягивает карбонат- или нитрат-ион, поэтому соединение труднее разложить — требуется более высокая температура. Так, карбонат магния разлагается最容易, а карбонат бария —最难分解。
Термическая устойчивость возрастает вниз по группе: малый катион поляризует (искажает) карбонат-ион сильнее, ослабляя его, поэтому он разлагается легче
Закономерности растворимости
Соединение
Закономерность растворимости вниз по группе
гидроксиды
увеличивается (Mg(OH)$_2$ почти нерастворим; Ba(OH)$_2$ растворим)
Вниз по Группе 2 гидроксиды становятся более растворимыми, а сульфаты — менее растворимыми (обратите внимание на логарифмическую шкалу)
По этим закономерностям можно предсказать свойства следующего элемента вниз — радия — и его соединений.
Разбор примера.$\text{MgCO}_3$ разлагается приблизительно при $540\ °\text{C}$, а $\text{BaCO}_3$ — при $1360\ °\text{C}$. Объясните эту закономерность и определите, где находится $\text{CaCO}_3$. При движении вниз по Группе 2 катион становится больше, поэтому его заряд распределяется по большей поверхности, и его поляризующая способность снижается. Меньее поляризующий катион меньше искажает карбонат-ион, поэтому связь в $\text{C-O}$ ослабляется меньше, и для её разрыва требуется больше тепла. Следовательно, термическая стабильность возрастает вниз по группе, и $\text{CaCO}_3$, находящийся между Mg и Ba, разлагается при промежуточной температуре около $900\ °\text{C}$. Аргументируйте всю цепочку причинно-следственных связей: размер катиона → поляризующая способность → искажение аниона; фразу «он более реакционноспособен» здесь использовать нельзя.
Explore · Исследовать
Group 2 reactivity ladder · Лестница реактивности 2-й группы
Move down Group 2 and see why reactions become more vigorous. · Двигаясь вниз по 2-й группе, посмотрите, почему реакции становятся более бурными.
Explore · Исследовать
Group 2 trend lab · Лабораторная работа по тенденциям 2-й группы
Compare thermal stability and solubility trends down Group 2. · Сравните тенденции термической стабильности и растворимости вниз по 2-й группе.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Выберите один, и сайт будет вести вас — конспекты, работы, видео и практика откроются там.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Введите запрос для поиска заметок, уроков, кода, словаря и вопросов с реальных экзаменов по всем предметам.
