Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Group 2 · ⁨กลุ่มที่ 2⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 10 · ⁨หัวข้อ 10⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
8:01

กลุ่มที่ 2

ก่อนการเอ็กซ์เรย์ท้อง ผู้ป่วยจะถูกขอให้ดื่มน้ำสีขาวข้น มันเต็มไปด้วยแบเรียม — และไอออนแบเรียมเป็นพิษ MediaQuery一个可溶性的钡盐…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

10.1

The Group 2 metals · ⁨โลหะกลุ่ม 2⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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
ไทย
  1. อธิบายและเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาของธาตุ分别与氧气、水、稀盐酸和稀硫酸的反应
  2. อธิบายและเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาของออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และคาร์บอเนต กับน้ำ กรดไฮโดรคลอริก และกรดซัลฟิวริก เขียวจาง
  3. อธิบายและเขียนสมการสำหรับการ การสลายตัวด้วยความร้อน ของไนเตรตและคาร์บอเนต โดยรวมแนวโน้มของ ความเสถียรต่อความร้อน
  4. อธิบายและทำนายจากแนวโน้มของคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของธาตุที่เกี่ยวข้องในข้อ 10.1.1 และสารประกอบที่เกี่ยวข้องในข้อ 10.1.2, 10.1.3 และ 10.1.5
  5. บอกลักษณะการเปลี่ยนแปลงของ ความละลาย ของไฮดรอกไซด์และซัลเฟต

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร 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.

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.

ไทย
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

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Group 2 reactivity ladder · ⁨บันไดความไวต่อปฏิกิริยาของหมู่ที่ 2⁩

Move down Group 2 and see why reactions become more vigorous. · ⁨เลื่อนลงหมู่ที่ 2 เพื่อดูว่าทำไมปฏิกิริยาจึงรุนแรงขึ้น⁩

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Group 2 trend lab · ⁨กลุ่ม 2 การทดลองแนวโน้ม⁩

Compare thermal stability and solubility trends down Group 2. · ⁨เปรียบเทียบความเสถียรต่อความร้อนและแนวโน้มความสามารถในการละลายตามหมู่ที่ 2⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨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

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

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).
ไทย
  • 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)

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP