क्षारीय पृथ्वी धातु तालिका के गुण। क्षारीय पृथ्वी धातु। अन्य गैर-धातुओं के साथ बाइनरी यौगिक बनाएं

क्षारीय पृथ्वी धातु ऐसे तत्व हैं जो आवर्त सारणी के दूसरे समूह से संबंधित हैं। इसमें कैल्शियम, मैग्नीशियम, बेरियम, बेरिलियम, स्ट्रोंटियम और रेडियम जैसे पदार्थ शामिल हैं। इस समूह का नाम इंगित करता है कि वे पानी में क्षारीय प्रतिक्रिया देते हैं।

क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु, या बल्कि उनके लवण, प्रकृति में व्यापक हैं। इनका प्रतिनिधित्व खनिजों द्वारा किया जाता है। अपवाद रेडियम है, जिसे काफी दुर्लभ तत्व माना जाता है।

उपरोक्त सभी धातुओं में कुछ सामान्य गुण होते हैं, जिससे उन्हें एक समूह में जोड़ना संभव हो जाता है।

क्षारीय पृथ्वी धातु और उनके भौतिक गुण

इनमें से लगभग सभी तत्व भूरे रंग के ठोस होते हैं (कम से कम सामान्य परिस्थितियों में और वैसे, भौतिक गुण थोड़े भिन्न होते हैं - हालांकि ये पदार्थ काफी स्थिर होते हैं, इन पर आसानी से कार्रवाई की जाती है।

यह दिलचस्प है कि तालिका में क्रम संख्या के साथ, घनत्व के रूप में धातु का ऐसा संकेतक भी बढ़ता है। उदाहरण के लिए, इस समूह में, कैल्शियम का संकेतक सबसे कम है, जबकि रेडियम लोहे के घनत्व के समान है।

क्षारीय पृथ्वी धातु: रासायनिक गुण

सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आवर्त सारणी की क्रमिक संख्या के अनुसार रासायनिक गतिविधि बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, बेरिलियम एक काफी स्थायी तत्व है। ऑक्सीजन और हैलोजन के साथ केवल तभी प्रतिक्रिया करता है जब दृढ़ता से गर्म किया जाता है। वही मैग्नीशियम के लिए जाता है। लेकिन कैल्शियम कमरे के तापमान पर भी धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करने में सक्षम है। समूह के अन्य तीन प्रतिनिधि (रेडियम, बेरियम और स्ट्रोंटियम) पहले से ही कमरे के तापमान पर वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया करते हैं। इसीलिए इन तत्वों को मिट्टी के तेल की एक परत से ढककर संग्रहित किया जाता है।

इन धातुओं के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की गतिविधि उसी तरह बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड पानी में नहीं घुलता है और इसे एक उभयचर पदार्थ माना जाता है, लेकिन इसे काफी मजबूत क्षार माना जाता है।

क्षारीय पृथ्वी धातुएं और उनके का संक्षिप्त विवरण

बेरिलियम एक हल्का भूरा, उच्च विषाक्तता वाला लगातार धातु है। तत्व की खोज पहली बार 1798 में केमिस्ट वाउक्वेलिन ने की थी। प्रकृति में कई बेरिलियम खनिज हैं, जिनमें से निम्नलिखित को सबसे प्रसिद्ध माना जाता है: बेरिल, फेनाकाइट, डैनलाइट और क्राइसोबेरील। वैसे, बेरिलियम के कुछ समस्थानिक अत्यधिक रेडियोधर्मी होते हैं।

दिलचस्प बात यह है कि बेरिल के कुछ रूप मूल्यवान रत्न हैं। इनमें पन्ना, एक्वामरीन और हेलियोडोर शामिल हैं।

बेरिलियम का उपयोग कुछ मिश्र धातुओं के निर्माण के लिए किया जाता है। इस तत्व का उपयोग न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए किया जाता है।

कैल्शियम सबसे अच्छी ज्ञात क्षारीय पृथ्वी धातुओं में से एक है। अपने शुद्ध रूप में, यह एक नरम पदार्थ है सफेदएक चांदी के रंग के साथ। पहली बार शुद्ध कैल्शियम को 1808 में पृथक किया गया था। प्रकृति में यह तत्व संगमरमर, चूना पत्थर और जिप्सम जैसे खनिजों के रूप में मौजूद है। कैल्शियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है आधुनिक तकनीक... इसका उपयोग रासायनिक ईंधन स्रोत के रूप में और ज्वाला मंदक सामग्री के रूप में भी किया जाता है। यह कोई रहस्य नहीं है कि कैल्शियम यौगिकों का उपयोग निर्माण सामग्री और दवाओं के उत्पादन में किया जाता है।

यह तत्व हर जीव में भी पाया जाता है। मूल रूप से, वह लोकोमोटर प्रणाली के कामकाज के लिए जिम्मेदार है।

मैग्नीशियम एक हल्का और काफी लचीला धातु है जिसमें एक विशिष्ट भूरे रंग का रंग होता है। इसे 1808 में अपने शुद्ध रूप में पृथक किया गया था, लेकिन इसके लवण बहुत पहले ज्ञात हो गए थे। मैग्नीशियम मैग्नेसाइट, डोलोमाइट, कार्नेलाइट, कीसेराइट जैसे खनिजों में पाया जाता है। वैसे, मैग्नीशियम नमक प्रदान करता है इस पदार्थ के यौगिकों की एक बड़ी मात्रा में पाया जा सकता है समुद्र का पानी.

कैल्शियम उपसमूह के तत्वों को क्षारीय पृथ्वी धातु कहा जाता है। इस नाम की उत्पत्ति इस तथ्य के कारण है कि उनके ऑक्साइड (कीमियागर की "पृथ्वी") पानी के लिए एक क्षारीय प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। क्षारीय पृथ्वी धातुओं को अधिक बार केवल संदर्भित किया जाता हैकैल्शियम स्ट्रोंटियम, बेरियम, रेडियम , कम अक्सर मैग्नीशियम ... इस उपसमूह का पहला तत्व,फीरोज़ा , इसके अधिकांश गुणों में, एल्यूमीनियम के बहुत करीब है।

प्रसार:

पृथ्वी की पपड़ी में कुल परमाणुओं की संख्या का 1.5% कैल्शियम होता है, जबकि इसमें रेडियम की मात्रा बहुत कम (8-10-12%) होती है। मध्यवर्ती तत्व - स्ट्रोंटियम (0.008) और बेरियम (0.005%) - कैल्शियम के करीब हैं। बेरियम की खोज 1774 में, स्ट्रोंटियम - 1792 में हुई थी। प्राथमिक Ca, Sr और Ba को पहली बार 1808 में प्राप्त किया गया था। कैल्शियम डी द्रव्यमान संख्या 40 (96.97%), 42 (0.64), 43 (0.14), 44 (2.06), 46 (0.003), 48 (0.19) के साथ समस्थानिकों से बना है; स्ट्रोंटियम - 84 (0,56%), 86 (9,86), 87 (7,02), 88 (82,56); बेरियम -130 (0.10%), 132 (0.10), 134 (2.42), 135 (6.59), 136 (7.81), 137 (11.32), 138 (71.66) ... आइसोटोप रेडियम प्राथमिक महत्व का स्वाभाविक रूप से होने वाला 226 रा (एक परमाणु का औसत जीवन काल 2340 वर्ष है) है।

प्राचीन काल में कैल्शियम यौगिक (चूना पत्थर, जिप्सम) ज्ञात थे और व्यावहारिक रूप से उपयोग किए जाते थे। विभिन्न सिलिकेट चट्टानों के अलावा, Ca, Sr और Ba मुख्य रूप से उनके विरल रूप से घुलनशील कार्बोनिक और सल्फेट लवण के रूप में पाए जाते हैं, जो खनिज हैं:

काको ३ - केल्साइटसीएएस0 4 - एकहाइड्राइट

सीनियर ० ३ - स्ट्रोन्शियानाइट SrS0 4 - सेलेस्टाइन

बी ए सी0 3 - मुरझाया हुआबीएएस0 4 - भारी भरकम

सीएएमजी (सीओ 3) 2 - डोलोमाइट एमजीसीओ 3 - मैग्नेसाइट

चूना पत्थर और चाक के रूप में कैल्शियम कार्बोनेट कभी-कभी पूरी पर्वत श्रृंखला बनाता है। CaCO 3 - संगमरमर का क्रिस्टलीकृत रूप बहुत कम आम है। कैल्शियम सल्फेट के लिए, खनिज के रूप में सबसे विशिष्ट खोज जिप्सम (CaSO 4 2H 2 0) है, जिसके भंडार में अक्सर भारी क्षमता होती है। उपरोक्त के अलावा, एक महत्वपूर्ण कैल्शियम खनिज फ्लोराइट -CaF 2 है, जिसका उपयोग समीकरण के अनुसार हाइड्रोफ्लोरिक एसिड प्राप्त करने के लिए किया जाता है:

सीएएफ 2 + एच 2 एसओ 4 (संक्षिप्त) → सीएएसओ 4 + एचएफ

स्ट्रोंटियम और बेरियम के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में सल्फेट खनिज अधिक सामान्य हैं। रेडियम के प्राथमिक भंडार यूरेनियम अयस्कों से जुड़े होते हैं (और प्रति 1000 किलोग्राम यूरेनियम अयस्क में केवल 0.3 ग्राम रेडियम होता है)।

प्राप्त करना:

निम्नलिखित योजना के अनुसार लगभग 1200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मुक्त क्षारीय पृथ्वी धातुओं का अल्युमोथर्मल उत्पादन किया जाता है:

ZE0 + 2Aमैं= अल 2 ओ 3 + जेडई

एक उच्च निर्वात में धात्विक एल्यूमीनियम के साथ उनके आक्साइड की गरमागरम। इस मामले में, क्षारीय पृथ्वी धातु को आसुत किया जाता है और स्थापना के ठंडे भागों पर जमा किया जाता है। बड़े पैमाने पर (लगभग हजारों टन सालाना), केवल कैल्शियम का उत्पादन होता है, जिसके लिए वे पिघले हुए CaCl2 के इलेक्ट्रोलिसिस का भी उपयोग करते हैं। एल्युमोथर्मी की प्रक्रिया इस तथ्य से जटिल है कि इसमें अल 2 ओ 3 के साथ आंशिक संलयन शामिल है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम के मामले में, प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है:

3СаО + Аl 2 O 3 → Сa 3 (АlO 3) 2

एल्यूमीनियम के साथ गठित क्षारीय पृथ्वी धातु का आंशिक संलयन भी हो सकता है।

electrolyzer धात्विक कैल्शियम के उत्पादन के लिए, यह एक आंतरिक ग्रेफाइट अस्तर वाली भट्टी है, जिसे बहते पानी से नीचे से ठंडा किया जाता है। निर्जल CaCl 2 को भट्टी में लोड किया जाता है, और एक लोहे के कैथोड और ग्रेफाइट एनोड को इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है। प्रक्रिया को 20-30V के वोल्टेज पर, 10 हजार एम्पीयर तक के एम्परेज, कम तापमान (लगभग 800 डिग्री सेल्सियस) पर किया जाता है। बाद की परिस्थिति के कारण, भट्ठी का ग्रेफाइट अस्तर हर समय ठोस नमक की सुरक्षात्मक परत से ढका रहता है। चूंकि कैथोड (लगभग १०० ए / सेमी ३) पर पर्याप्त रूप से उच्च वर्तमान घनत्व पर कैल्शियम अच्छी तरह से जमा होता है, बाद वाले को धीरे-धीरे ऊपर की ओर उठाया जाता है क्योंकि इलेक्ट्रोलिसिस आगे बढ़ता है, ताकि केवल इसका अंत पिघल में डूबा रहे। इस प्रकार, वास्तव में, कैथोड धातु कैल्शियम ही है (जो एक ठोस नमक क्रस्ट द्वारा हवा से अलग किया जाता है)। इसकी शुद्धि आमतौर पर एक निर्वात में या एक आर्गन वातावरण में आसवन द्वारा की जाती है।

भौतिक गुण:

कैल्शियम और इसके एनालॉग निंदनीय, चांदी-सफेद धातु हैं। इनमें से कैल्शियम अपने आप में काफी कठोर होता है, स्ट्रोंटियम और विशेष रूप से बेरियम ज्यादा नरम होते हैं। क्षारीय पृथ्वी धातुओं के लिए कुछ स्थिरांक नीचे दिए गए हैं:

घनत्व, जी / सेमी 3
गलनांक, °
क्वथनांक, °

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के वाष्पशील यौगिक लौ को विशिष्ट रंगों में रंगते हैं: सीए - नारंगी-लाल (ईंट) में, सीनियर और रा - कारमाइन-लाल में, बा - पीले-हरे रंग में। इसका उपयोग रासायनिक विश्लेषण में प्रश्न में तत्वों की खोज के लिए किया जाता है।

रासायनिक गुण :

हवा में, कैल्शियम और इसके एनालॉग्स को सामान्य ऑक्साइड (ईओ) के साथ एक फिल्म के साथ कवर किया जाता है, जिसमें आंशिक रूप से पेरोक्साइड (ई0 2) और नाइट्राइड (ई 3 एन 2) भी होते हैं। वोल्टेज की श्रृंखला में, क्षारीय पृथ्वी धातुएं मैग्नीशियम के बाईं ओर स्थित होती हैं और इसलिए आसानी से न केवल तनु अम्लों से, बल्कि पानी से भी हाइड्रोजन को विस्थापित करती हैं। Ca से Ra की ओर जाने पर अंतःक्रियात्मक ऊर्जा बढ़ती है। विचाराधीन तत्व अपने यौगिकों में द्विसंयोजक हैं। क्षारीय पृथ्वी धातुएँ धातु के साथ बहुत सख्ती से और महत्वपूर्ण गर्मी रिलीज के साथ जोड़ती हैं।

आमतौर पर, जब क्षारीय पृथ्वी धातुएं (क्षारीय पृथ्वी) धातुएं ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, तो ऑक्साइड बनने का संकेत मिलता है:

2E + O 2 → 2EO

यह जानना ज़रूरी है तुच्छ नामएकाधिक कनेक्शन:

विरंजन, क्लोरीन (क्लोरीन) - CaCl 2 Ca (ClO) 2

स्लेक्ड (फुलाना) - सीए (ओएच) 2

चूना - Ca (OH) 2, रेत और पानी का मिश्रण

चूने का दूध - चूने के पानी में Ca (OH) 2 का निलंबन

सोडा - ठोस NaOH और Ca (OH) 2 या CaO . का मिश्रण

बुझा हुआ चूना (उबला हुआ) - CaO

पानी के साथ बातचीत, उदाहरण के लिए, कैल्शियम और उसके ऑक्साइड:

सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

सीएओ + एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 +16 किलो कैलोरी (नींबू स्लेकिंग)

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के एसिड, ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के साथ बातचीत करते समय आसानी से संबंधित लवण, आमतौर पर रंगहीन बन जाते हैं।

यह दिलचस्प है:

यदि, चूने को बुझाते समय, पानी को NaOH के घोल से बदल दें, तो तथाकथित सोडा चूना प्राप्त होता है। व्यावहारिक रूप से इसके उत्पादन के दौरान, कुचल CaO को सोडियम हाइड्रॉक्साइड के एक केंद्रित समाधान (2: 1 से NaOH के वजन अनुपात में) में जोड़ा जाता है। परिणामी द्रव्यमान को हिलाने के बाद, इसे लोहे के बर्तनों में सुखाया जाता है, कमजोर रूप से शांत किया जाता है और फिर कुचल दिया जाता है। सोडा लाइम एक कड़ा मिश्रण हैसीए (ओएच) 2 NaOH के साथ और कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए प्रयोगशालाओं में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कैल्शियम उपसमूह के तत्वों के लिए सामान्य ऑक्साइड के साथ, E0 2 प्रकार के सफेद पेरोक्साइड ज्ञात हैं। इनमें से, बेरियम पेरोक्साइड (बीएओ 2) व्यावहारिक महत्व का है, विशेष रूप से हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन के लिए प्रारंभिक उत्पाद के रूप में उपयोग किया जाता है:

बाओ 2 + एच 2 एसओ 4 = बाएसओ 4 + एच 2 ओ 2

तकनीकी रूप से, BaO 2 को हवा की धारा में BaO को 500 ° C तक गर्म करके प्राप्त किया जाता है। इस मामले में, प्रतिक्रिया के अनुसार ऑक्सीजन जोड़ा जाता है

2ВаО + O 2 = 2BaO 2 + 34 किलो कैलोरी

इसके विपरीत, इसके विपरीत, बेरियम ऑक्साइड और ऑक्सीजन में BaO2 का अपघटन होता है। इसलिए, धात्विक बेरियम के दहन के साथ केवल इसके ऑक्साइड का निर्माण होता है।

हाइड्राइड के निर्माण के साथ हाइड्रोजन के साथ सहभागिता:

EN 2 हाइड्राइड किसी भी सामान्य सॉल्वैंट्स में (बिना अपघटन के) नहीं घुलते हैं। पानी के साथ (यहां तक ​​​​कि इसके निशान भी), वे निम्नलिखित योजना के अनुसार सख्ती से प्रतिक्रिया करते हैं:

ईएच 2 + 2 एच 2 ओ = ई (ओएच) 2 + 2 एच 2

यह प्रतिक्रिया हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए एक सुविधाजनक विधि के रूप में काम कर सकती है, क्योंकि इसके कार्यान्वयन के लिए CaH 2 के अलावा केवल पानी की आवश्यकता होती है (जिसमें से 1 किलो लगभग 1 m 3 H 2 देता है)। यह गर्मी की इतनी महत्वपूर्ण रिहाई के साथ है कि CaH 2 पानी की एक छोटी मात्रा के साथ सिक्त हवा में अनायास प्रज्वलित हो जाता है। तनु अम्लों के साथ EN 2 हाइड्राइड की अन्योन्यक्रिया और भी अधिक तीव्रता से आगे बढ़ती है। इसके विपरीत, वे पानी की तुलना में अल्कोहल के साथ अधिक शांत प्रतिक्रिया करते हैं:

CaH 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2H 2

CaH 2 + 2ROH → 2RH + Ca (OH) 2

3CaH 2 + N 2 → Ca 3 N 2 + H 2

CaH 2 + O 2 → CaO + H 2 O

कैल्शियम हाइड्राइड तरल पदार्थ और गैसों के लिए एक प्रभावी desiccant के रूप में प्रयोग किया जाता है। इसका उपयोग कार्बनिक तरल पदार्थ, क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स आदि में पानी की मात्रा के मात्रात्मक निर्धारण के लिए भी सफलतापूर्वक किया जाता है।

मैं सीधे गैर-धातुओं के साथ बातचीत कर सकता हूं:

सीए + सीएल 2 → सीएसीएल 2

· नाइट्रोजन के साथ बातचीत। ई 3 एन 2 सफेद अपवर्तक निकाय। सामान्य परिस्थितियों में पहले से ही बहुत धीरे-धीरे गठित:

3ई + एन 2 → ई 3 एन 2

वे योजना के अनुसार पानी के साथ विघटित होते हैं:

ई 3 एन 2 + 6 एच 2 ओ → 3 सीए (ओएच) 2 + 2एनएच 3

४ई ३ एन २ → एन २ + ३ई ४ एन २) (बीए और सीनियर सबनाइट्राइड्स के लिए)

ई 4 एन 2 + 8एच 2 ओ → 4ई (ओएच) 2 + 2एनएच 3 + एच 2

बा ३ एन २ + २एन २ → ३ बा एन २ (बेरियम पर्नाइट्राइड)

तनु अम्लों के साथ परस्पर क्रिया करते समय, ये पर्नाइट्राइड, दो अमोनिया अणुओं के साथ, एक मुक्त नाइट्रोजन अणु को भी विभाजित करते हैं:

ई 4 एन 2 + 8 एचसीएल → 4ईएसएल 2 + 2एनएच 3 + एच 2

ई 3 एन 2 + = 3ЕO + एन 2 +

अन्यथा, बेरियम के मामले में प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है:

बी ए 3 एन 2 + 2СО = 2ВаО + बा (सीएन) 2

यह दिलचस्प है :

ई + एनएच 3 (तरल) → (ई (एनएच 2) 2 + एच 2 + ईएनएच + एच 2)

4ई (एनएच 2) 2 → एन 2 + 2 एच 2

दिलचस्प है किई (एनएच 3) 6 - अमोनिया गैसीय अमोनिया के साथ तत्वों की बातचीत से बनता है, और योजना के अनुसार विघटित हो सकता है:

ई (एनएच 3) 6 → ई (एनएच 2) 2 + 4एनएच 3 + एच 2

आगे हीटिंग:

ई (एनएच 2) 2 → ईएनएच + एनएच 3

3ENH → NH 3 + E 3 N 2

लेकिन उच्च तापमान पर अमोनिया के साथ धातु की परस्पर क्रिया योजना के अनुसार होती है:

6ई + 2राष्ट्रीय राजमार्ग 3 → ईएच 2 + ई 3एन 2

नाइट्राइड हैलाइडों को जोड़ने में सक्षम हैं:

ई 3 एन 2 + ईएचएल 2 → 2ई 2 एनएचएल

· बेरिलियम के अपवाद के साथ, क्षारीय मृदा धातुओं और हाइड्रॉक्साइड के ऑक्साइड मूल गुण प्रदर्शित करते हैं:

मुख्य लेखा अधिकारी+2 एचसीएल→ सीएसीमैं 2 + एच 2 ओ

सीए (ओएच) 2 + 2 एचसीएल →सीएसीएल 2 + 2 एच 2 ओ

Be + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

BeO + 2HCl → Beसाथएल २ + एच २ ओ

BeO + 2NaOH → Na 2 BeO 2 + H 2 O

क्षार धातु के पिंजरों के लिए गुणात्मक प्रतिक्रियाएं। अधिकांश प्रकाशन सीए 2+ और बीए 2+ के लिए केवल गुणात्मक प्रतिक्रियाओं का संकेत देते हैं। आयनिक रूप में तुरंत उन पर विचार करें:

Ca 2+ + CO 3 2- → CaCO 3 (सफेद अवक्षेप)

सीए 2+ + एसओ 4 2- → सीएएसओ 4 ↓ (सफेद फ्लोकुलेंट अवक्षेप)

सीएसीएल 2 + (एनएच 4) 2 सी 2 ओ 4 → 2एनएच 4 सीएल + सीएसी 2 ओ 4 ↓

सीए 2+ + सी 2 ओ 4 2- → सीएसी 2 ओ 4 (सफेद अवक्षेप)

सीए 2+ - ईंट के रंग में चित्रित लौ

बा 2+ + सीओ 3 2- → बाको 3 (सफेद अवक्षेप)

बा 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 (सफेद अवक्षेप)

Ba 2+ + CrO 4 2- → BaCrO 4 (पीला अवक्षेप, स्ट्रोंटियम के समान)

Ba 2+ + Cr 2 O 7 2- + H 2 O → 2BaCrO 4 + 2H + (पीला अवक्षेप, स्ट्रोंटियम के समान)

बा २+ - लौ को हरा रंगना।

आवेदन:

माना तत्वों के यौगिक लगभग विशेष रूप से औद्योगिक अनुप्रयोग पाते हैं, जिनमें से विशिष्ट गुण उनके उपयोग के क्षेत्रों को निर्धारित करते हैं। अपवाद रेडियम के लवण हैं, जिसका व्यावहारिक मूल्य उनकी सामान्य संपत्ति - रेडियोधर्मिता से जुड़ा है। व्यावहारिक उपयोग (मुख्य रूप से धातु विज्ञान में) लगभग विशेष रूप से कैल्शियम पाता है कैल्शियम नाइट्रेट व्यापक रूप से नाइट्रोजन युक्त खनिज उर्वरक के रूप में उपयोग किया जाता है। स्ट्रोंटियम और बेरियम नाइट्रेट का उपयोग आतिशबाज़ी बनाने की विद्या में उन यौगिकों के निर्माण के लिए किया जाता है जो लाल (सीनियर) या हरे (बीए) लौ से जलते हैं। CaCO 3 की अलग-अलग प्राकृतिक किस्मों का उपयोग अलग है। चूना पत्थर का उपयोग सीधे निर्माण कार्य में किया जाता है, और यह सबसे महत्वपूर्ण निर्माण सामग्री - चूना और सीमेंट के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में भी कार्य करता है। चाक का उपयोग खनिज पेंट के रूप में, पॉलिशिंग यौगिकों आदि के लिए आधार के रूप में किया जाता है। संगमरमर मूर्तियों, बिजली के स्विचबोर्ड, और बहुत कुछ के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री है। मुख्य रूप से प्राकृतिक सीएएफ 2, जिसका व्यापक रूप से सिरेमिक उद्योग में उपयोग किया जाता है, का उपयोग एचएफ के उत्पादन के लिए एक प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जाता है।

निर्जल CaCl 2, इसकी हीड्रोस्कोपिसिटी के कारण, अक्सर सुखाने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। कैल्शियम क्लोराइड समाधान (मुंह से और अंतःस्रावी) के चिकित्सा अनुप्रयोग बहुत विविध हैं। बेरियम क्लोराइड का उपयोग कृषि कीटों के नियंत्रण के लिए और रासायनिक प्रयोगशालाओं में एक महत्वपूर्ण अभिकर्मक (SO 4 2-आयन के लिए) के रूप में किया जाता है।

यह दिलचस्प है:

अगर 1 वजन। सीए (सीएच 3 सीओओ) 2 के संतृप्त घोल को जल्दी से 17 wt वाले बर्तन में डालें। एथिल अल्कोहल सहित, तो सभी तरल तुरंत जम जाते हैं। इसी तरह से प्राप्त "सूखी शराब", प्रज्वलन के बाद, धीरे-धीरे एक गैर-धुएँ के रंग की लौ के साथ जल जाती है। ऐसा ईंधन पर्यटकों के लिए विशेष रूप से सुविधाजनक है।

पानी की कठोरता।

प्राकृतिक पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण की सामग्री का अक्सर अनुमान लगाया जाता है, इसकी एक या दूसरे "कठोरता" की बात करते हुए। इसी समय, कठोरता को कार्बोनेट ("अस्थायी") और गैर-कार्बोनेट ("स्थायी") के बीच प्रतिष्ठित किया जाता है। पहला Ca (HC0 3) 2, कम अक्सर Mg (HC0 3) 2 की उपस्थिति के कारण होता है। इसे अस्थायी कहा जाता है क्योंकि इसे पानी के साधारण उबलने से समाप्त किया जा सकता है: इस मामले में बाइकार्बोनेट नष्ट हो जाते हैं, और उनके अपघटन के अघुलनशील उत्पाद (Ca और Mg कार्बोनेट) पैमाने के रूप में पोत की दीवारों पर बस जाते हैं:

सीए (एचसीओ 3) 2 → सीएसीओ 3 ↓ + सीओ 2 + एच 2 ओ

एमजी (एचसीओ 3) 2 → एमजीसीओ 3 ↓ + सीओ 2 + एच 2 ओ

पानी की निरंतर कठोरता इसमें कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण की उपस्थिति के कारण होती है, जो उबालने के दौरान अवक्षेपित नहीं होते हैं। सबसे आम सल्फेट्स और क्लोराइड हैं। इनमें से थोड़ा घुलनशील CaS0 4 का विशेष महत्व है, जो बहुत घने पैमाने के रूप में बसता है।

जब एक भाप बॉयलर कठोर पानी पर काम करता है, तो इसकी गर्म सतह को स्केल से ढक दिया जाता है। चूंकि उत्तरार्द्ध अच्छी तरह से गर्मी का संचालन नहीं करता है, सबसे पहले, बॉयलर का संचालन स्वयं ही असंवैधानिक हो जाता है: यहां तक ​​\u200b\u200bकि पैमाने की 1 मिमी मोटी परत भी ईंधन की खपत को लगभग 5% बढ़ा देती है। दूसरी ओर, पैमाने की एक परत द्वारा पानी से अछूता बॉयलर की दीवारें बहुत उच्च तापमान तक पहुंच सकती हैं। उच्च तापमान... इस मामले में, लोहे का धीरे-धीरे ऑक्सीकरण होता है और दीवारें ताकत खो देती हैं, जिससे बॉयलर में विस्फोट हो सकता है। चूंकि कई औद्योगिक उद्यमों में भाप बिजली की सुविधा मौजूद है, इसलिए व्यवहार में पानी की कठोरता का मुद्दा बहुत महत्वपूर्ण है।

चूंकि आसवन द्वारा घुले हुए लवणों से पानी का शुद्धिकरण बहुत महंगा है, कठोर पानी वाले क्षेत्रों में इसके "नरम" उपयोग के लिए रासायनिक तरीके... कार्बोनेट कठोरता आमतौर पर पानी में सीए (ओएच) 2 को विश्लेषण द्वारा पाई गई बाइकार्बोनेट सामग्री के अनुरूप मात्रा में जोड़कर समाप्त कर दी जाती है। इसके अलावा, प्रतिक्रिया के अनुसार

सीए (एचसीओ 3) 2 + सीए (ओएच) 2 = 2 सीएसीओ 3 ↓ + 2 एच 2 ओ

सभी बाइकार्बोनेट सामान्य कार्बोनेट में परिवर्तित हो जाते हैं और अवक्षेपित हो जाते हैं। अक्सर वे पानी में सोडा मिलाकर गैर-कार्बोनेट कठोरता से मुक्त हो जाते हैं, जो प्रतिक्रिया से एक अवक्षेप के गठन का कारण बनता है:

aSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

तब पानी को जमने दिया जाता है और उसके बाद ही इसका उपयोग बॉयलरों या उत्पादन में किया जाता है। थोड़ी मात्रा में कठोर पानी (कपड़े धोने आदि में) को नरम करने के लिए, आमतौर पर इसमें थोड़ा सा सोडा मिलाया जाता है और जमने दिया जाता है। इस मामले में, कैल्शियम और मैग्नीशियम कार्बोनेट के रूप में पूरी तरह से अवक्षेपित होते हैं, और समाधान में शेष सोडियम लवण हस्तक्षेप नहीं करते हैं।

पूर्वगामी से, यह निम्नानुसार है कि सोडा का उपयोग कार्बोनेट और गैर-कार्बोनेट कठोरता दोनों को खत्म करने के लिए किया जा सकता है। फिर भी, प्रौद्योगिकी में, यदि संभव हो तो, वे अभी भी ठीक Ca (OH) 2 का उपयोग करने का प्रयास करते हैं, जो सोडा की तुलना में इस उत्पाद की बहुत अधिक सस्तीता के कारण है।

पानी की कार्बोनेट और गैर-कार्बोनेट कठोरता दोनों का अनुमान एक लीटर में निहित सीए और एमजी मिलीग्राम समकक्ष (मिलीग्राम-ईक्यू / एल) की कुल संख्या से है। अस्थायी और स्थायी कठोरता का योग पानी की कुल कठोरता को निर्धारित करता है। बाद वाले को इस आधार पर निम्नलिखित नामों से जाना जाता है: नरम (<4), средне жёсткая (4-8), жесткая (8-12), очень жесткая (>12 एमईक्यू / एल)। अलग-अलग प्राकृतिक जल की कठोरता बहुत विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होती है। पानी के खुले निकायों के लिए, यह अक्सर मौसम और यहां तक ​​कि मौसम पर भी निर्भर करता है। सबसे "नरम" प्राकृतिक पानी वायुमंडलीय (बारिश, बर्फ) है, लगभग भंग लवण से मुक्त। दिलचस्प बात यह है कि इस बात के प्रमाण हैं कि शीतल जल क्षेत्रों में हृदय रोग अधिक आम है।

पानी को पूरी तरह से नरम करने के लिए, सोडा के बजाय, Na 3 PO 4 का उपयोग अक्सर किया जाता है, जो कैल्शियम और मैग्नीशियम को उनके विरल रूप से घुलनशील फॉस्फेट के रूप में अवक्षेपित करता है:

2Na 3 PO 4 + 3Ca (HCO 3) 2 → Ca 3 (PO 4) 2 ↓ + 6NaHCO 3

2Na 3 PO 4 + 3Mg (HCO 3) 2 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 6NaHCO 3

पानी की कठोरता की गणना के लिए एक विशेष सूत्र है:

जहां 20.04 और 12.16 क्रमशः कैल्शियम और मैग्नीशियम के बराबर द्रव्यमान हैं।

संपादक: खारलामोवा गैलिना निकोलायेवना

पाठ "धातु और उनके गुण" विषय को कवर करेगा। क्षारीय धातु। क्षारीय पृथ्वी धातु। एल्युमिनियम"। आप क्षार और क्षारीय पृथ्वी तत्वों के सामान्य गुण और पैटर्न सीखेंगे, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं और उनके यौगिकों के रासायनिक गुणों का अलग-अलग अध्ययन करेंगे। रासायनिक समीकरणों की सहायता से जल कठोरता जैसी अवधारणा पर विचार किया जाएगा। एल्युमिनियम, इसके गुणों और मिश्र धातुओं के बारे में जानें। आप उन मिश्रणों के बारे में जानेंगे जो ऑक्सीजन, ओजोनाइड्स, बेरियम पेरोक्साइड और ऑक्सीजन उत्पादन को पुन: उत्पन्न करते हैं।

विषय: आधार धातु और अधातु

पाठ: धातु और उनके गुण। क्षारीय धातु। क्षारीय पृथ्वी धातु। अल्युमीनियम

डी.आई. की आवर्त सारणी के समूह I का मुख्य उपसमूह। मेंडेलीव लिथियम ली, सोडियम ना, पोटेशियम के, रूबिडियम आरबी, सीज़ियम सीएस और फ्रांसियम फ्र हैं। इस उपसमूह के तत्वों को संदर्भित किया जाता है। इनका सामान्य नाम क्षार धातु है।

क्षारीय पृथ्वी धातुएँ D.I के समूह II के मुख्य उपसमूह में हैं। मेंडेलीव। ये मैग्नीशियम एमजी, कैल्शियम सीए, स्ट्रोंटियम सीन, बेरियम बा और रेडियम रा हैं।

क्षार और क्षारीय मृदा धातुएं विशिष्ट धातुओं के रूप में स्पष्ट अपचायक गुण प्रदर्शित करती हैं। मुख्य उपसमूहों के तत्वों के लिए, बढ़ती त्रिज्या के साथ धातु के गुण बढ़ते हैं। विशेष रूप से मजबूत पुनर्स्थापनात्मक गुण प्रकट होते हैं क्षारीय धातु... इतना अधिक है कि तनु जलीय घोलों के साथ उनकी प्रतिक्रियाओं को अंजाम देना व्यावहारिक रूप से असंभव है, क्योंकि पहली जगह में पानी के साथ उनकी बातचीत की प्रतिक्रिया होगी। क्षारीय पृथ्वी धातुओं के लिए भी स्थिति समान है। वे पानी के साथ भी बातचीत करते हैं, लेकिन क्षार धातुओं की तुलना में बहुत कम तीव्रता से।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यासक्षार धातुओं की संयोजकता परत - एनएस 1 , जहां n इलेक्ट्रॉन परत की संख्या है। उन्हें एस-तत्व कहा जाता है। क्षारीय पृथ्वी धातु - एनएस 2 (एस-तत्व)। एल्युमिनियम में वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं …3 एस 2 ३पी १(पी-तत्व)। ये तत्व एक आयनिक प्रकार के बंधन के साथ यौगिक बनाते हैं। जब उनके लिए यौगिक बनते हैं, तो ऑक्सीकरण अवस्था समूह संख्या से मेल खाती है।

लवण में धातु आयनों का पता लगाना

लौ के रंग परिवर्तन से धातु आयनों को आसानी से पहचाना जा सकता है। चावल। 1.

लिथियम लवण - कैरमाइन लाल लौ रंग। सोडियम लवण पीले होते हैं। पोटेशियम लवण - कोबाल्ट ग्लास के माध्यम से बैंगनी। रूबिडियम लाल है, सीज़ियम बैंगनी-नीला है।

चावल। 1

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के लवण: कैल्शियम - ईंट लाल, स्ट्रोंटियम - कैरमाइन लाल और बेरियम - पीला हरा। एल्युमिनियम के लवण लौ का रंग नहीं बदलते हैं। आतिशबाजी बनाने के लिए क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के लवण का उपयोग किया जाता है। और आप आसानी से रंग से निर्धारित कर सकते हैं कि किस धातु के लवण का उपयोग किया गया था।

धातु गुण

क्षारीय धातुएक विशिष्ट धात्विक चमक के साथ चांदी-सफेद पदार्थ होते हैं। वे ऑक्सीकरण के कारण हवा में जल्दी से धूमिल हो जाते हैं। ये नरम धातुएं हैं, Na, K, Rb, Cs कोमलता में मोम के समान हैं। उन्हें चाकू से काटना आसान है। वे हल्के होते हैं। लिथियम सबसे हल्की धातु है जिसका घनत्व 0.5 ग्राम / सेमी 3 है।

क्षार धातुओं के रासायनिक गुण

1. अधातुओं के साथ अन्योन्यक्रिया

उनके उच्च अपचायक गुणों के कारण, क्षार धातुएं हैलोजन के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करके संगत हैलाइड बनाती हैं। गर्म होने पर, वे सल्फर, फास्फोरस और हाइड्रोजन के साथ सल्फाइड, हाइड्राइड, फॉस्फाइड बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं।

2Na + Cl 2 → 2NaCl

लिथियम एकमात्र ऐसी धातु है जो कमरे के तापमान पर भी नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करती है।

6Li + N 2 = 2Li 3 N, परिणामी लिथियम नाइट्राइड अपरिवर्तनीय हाइड्रोलिसिस से गुजरता है।

ली ३ एन + ३एच २ ओ → ३एलआईओएच + एनएच ३

2. ऑक्सीजन के साथ बातचीत

केवल लिथियम के साथ लिथियम ऑक्साइड तुरंत बनता है।

4Li + 2 = 2Li 2 , और जब ऑक्सीजन सोडियम के साथ परस्पर क्रिया करती है, तो सोडियम पेरोक्साइड बनता है।

2ना + 2 = ना 2 2। जब अन्य सभी धातुएं जलती हैं, तो सुपरऑक्साइड बनते हैं।

के + ओ 2 = केओ 2

3. पानी के साथ बातचीत

पानी के साथ अभिक्रिया से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि समूह में इन धातुओं की गतिविधि ऊपर से नीचे की ओर कैसे बदलती है। लिथियम और सोडियम शांति से पानी के साथ बातचीत करते हैं, पोटेशियम - एक फ्लैश के साथ, और सीज़ियम - पहले से ही एक विस्फोट के साथ।

2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2

4.

8K + 10HNO 3 (अंत) → 8KNO 3 + N 2 O +5 H 2 O

8Na + 5H 2 SO 4 (संक्षिप्त) → 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4H 2 O

क्षार धातु प्राप्त करना

धातुओं की उच्च गतिविधि के कारण, उन्हें लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, सबसे अधिक बार क्लोराइड।

विभिन्न उद्योगों में क्षार धातु यौगिकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। टैब देखें। 1.

क्षारीय धातुओं के सामान्य यौगिक
	कास्टिक सोडा (कास्टिक सोडा)
	नमक
	चिली साल्टपीटर
ना 2 SO 4 ∙ 10H 2 O	ग्लौबर का नमक
ना २ सीओ ३ १०एच २ ओ	क्रिस्टल सोडा
	कास्टिक पोटेशियम
	पोटेशियम क्लोराइड (सिल्विन)
	भारतीय साल्टपीटर

उनका नाम इस तथ्य के कारण है कि इन धातुओं के हाइड्रॉक्साइड क्षार हैं, और ऑक्साइड को पहले "पृथ्वी" कहा जाता था। उदाहरण के लिए, बेरियम ऑक्साइड BaO बेरियम अर्थ है। बेरिलियम और मैग्नीशियम को अक्सर क्षारीय पृथ्वी धातुओं के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है। हम रेडियम पर भी विचार नहीं करेंगे, क्योंकि यह रेडियोधर्मी है।

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के रासायनिक गुण।

1. के साथ बातचीतगैर धातु

a + Cl 2 → 2СaCl 2

सीए + एच 2 सीएएच 2

३सीए + २पी सीए ३ पी २-

2. ऑक्सीजन के साथ बातचीत

2Ca + O 2 → 2CaO

3. पानी के साथ बातचीत

Sr + 2H 2 O → Sr (OH) 2 + H 2, लेकिन क्षार धातुओं की तुलना में बातचीत शांत है।

4. एसिड के साथ बातचीत - मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट

4Sr + 5HNO 3 (संक्षिप्त) → 4Sr (NO 3) 2 + N 2 O + 4H 2 O

4Ca + 10H 2 SO 4 (संक्षिप्त) → 4CaSO 4 + H 2 S + 5H 2 O

क्षारीय पृथ्वी धातु प्राप्त करना

धात्विक कैल्शियम और स्ट्रोंटियम पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किए जाते हैं, सबसे अधिक बार क्लोराइड।

सीएसीएल 2 सीए + सीएल 2

बेरियम ऑक्साइड से अल्युमोथर्मल विधि द्वारा उच्च शुद्धता का बेरियम प्राप्त किया जा सकता है

3बीएओ + 2एएल 3बीए + अल 2 ओ 3

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के सामान्य यौगिक

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के सबसे प्रसिद्ध यौगिक हैं: CaO - बुझा हुआ चूनासीए (ओएच) 2 - कास्टिक चूना,या चूने का पानी। जब कार्बन डाइऑक्साइड को चूने के पानी से गुजारा जाता है, तो मैलापन होता है, क्योंकि अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3 बनता है। लेकिन यह याद रखना चाहिए कि कार्बन डाइऑक्साइड के आगे गुजरने के साथ, घुलनशील बाइकार्बोनेट बनता है और अवक्षेप गायब हो जाता है।

चावल। 2

aO + H 2 O → Ca (OH) 2

सीए (ओएच) 2 + सीओ 2 → सीएसीओ 3 ↓ + एच 2 ओ

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 → Ca (HCO 3) 2

जिप्सम -ये हैं CaSO 4 2H 2 O, अलबास्टर - CaSO 4 ∙ 0.5H 2 O. जिप्सम और एलाबस्टर का उपयोग निर्माण, दवा और सजावटी वस्तुओं के निर्माण के लिए किया जाता है। चावल। 2.

कैल्शियम कार्बोनेट CaCO 3 कई अलग-अलग खनिजों का निर्माण करता है। चावल। 3.

चावल। 3

कैल्शियम फॉस्फेटसीए 3 (पीओ 4) 2 - फॉस्फोराइट, फॉस्फोरिक आटा खनिज उर्वरक के रूप में प्रयोग किया जाता है।

शुद्ध निर्जल कैल्शियम क्लोराइड CaCl 2 एक हीड्रोस्कोपिक पदार्थ है, इसलिए इसे व्यापक रूप से प्रयोगशालाओं में एक desiccant के रूप में उपयोग किया जाता है।

कैल्शियम कार्बाइड- सीएसी 2. आप इसे इस तरह प्राप्त कर सकते हैं:

aO + 2C → CaC 2 + CO। इसका एक उपयोग एसिटिलीन के उत्पादन में है।

सीएसी 2 + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + सी 2 एच 2

बेरियम सल्फेट BaSO 4 - बैराइट। चावल। 4. कुछ अध्ययनों में सफेद संदर्भ के रूप में प्रयुक्त।

चावल। 4

पानी की कठोरता

प्राकृतिक जल में कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण होते हैं। यदि वे ध्यान देने योग्य सांद्रता में निहित हैं, तो अघुलनशील स्टीयरेट के निर्माण के कारण साबुन ऐसे पानी में नहीं झागता है। जब इसे उबाला जाता है, तो स्केल बनता है।

अस्थायी कठोरताकैल्शियम और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट Ca (HCO 3) 2 और Mg (HCO 3) 2 की उपस्थिति के कारण। इस कठोरता को उबालकर दूर किया जा सकता है।

सीए (एचसीओ 3) 2 सीएसीओ 3 ↓ + СО 2 + Н 2

लगातार पानी की कठोरतासीए 2+।, एमजी 2+ और आयनों एच 2 पीओ 4 -, सीएल -, एनओ 3 - और अन्य की उपस्थिति के कारण। लगातार पानी की कठोरता केवल आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाओं के कारण समाप्त हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप मैग्नीशियम और कैल्शियम आयनों को अवक्षेप में स्थानांतरित कर दिया जाएगा।

होम वर्क

1.नंबर 3, 4, 5-ए (पी। 173) गैब्रिएलियन ओ.एस. रसायन शास्त्र। ग्रेड 11। का एक बुनियादी स्तर। दूसरा संस्करण।, मिटा दिया। - एम।: बस्टर्ड, 2007 ।-- 220 पी।

2. पर्यावरण की प्रतिक्रिया क्या है पानी का घोलपोटेशियम सल्फाइड? हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया समीकरण के साथ उत्तर की पुष्टि करें।

3. समुद्री जल में सोडियम का द्रव्यमान अंश ज्ञात कीजिए, जिसमें 1.5% सोडियम क्लोराइड होता है।

दूसरा समूह आवधिक प्रणाली DI मेंडेलीव में तत्वों का एक समूह होता है जो क्षार धातुओं के गुणों में बहुत समान होते हैं, लेकिन गतिविधि में उनसे नीच होते हैं। इसमें बेरिलियम और मैग्नीशियम, साथ ही कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, बेरियम और रेडियम शामिल हैं। उन्हें सामूहिक रूप से क्षारीय पृथ्वी तत्व के रूप में जाना जाता है। हमारे लेख में, हम प्रकृति में उनके वितरण और उद्योग में उनके आवेदन से परिचित होंगे, साथ ही साथ क्षारीय पृथ्वी धातुओं के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक गुणों का अध्ययन करेंगे।

सामान्य विशेषताएँ

ऊपर सूचीबद्ध तत्वों के सभी परमाणुओं में बाहरी ऊर्जा परत पर दो इलेक्ट्रॉन होते हैं। अन्य पदार्थों के साथ बातचीत करते हुए, वे हमेशा अपने नकारात्मक कणों को छोड़ देते हैं, 2+ आवेश के साथ धनायनों की स्थिति में चले जाते हैं। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में, तत्व मजबूत कम करने वाले एजेंटों की तरह व्यवहार करते हैं। जैसे-जैसे नाभिक का आवेश बढ़ता है, क्षारीय मृदा धातुओं के रासायनिक गुण और उनकी सक्रियता बढ़ती जाती है। हवा में, वे जल्दी से ऑक्सीकरण करते हैं, उनकी सतह पर एक ऑक्साइड फिल्म बनाते हैं। सभी ऑक्साइड के लिए सामान्य सूत्र आरओ है। वे सूत्र R (OH) 2 के साथ हाइड्रॉक्साइड के अनुरूप हैं। उनके मूल गुण और पानी में घुलनशीलता भी तत्व की क्रमिक संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ती है।

बेरिलियम और मैग्नीशियम के विशेष गुण

उनके कुछ गुणों में, दूसरे समूह के मुख्य उपसमूह के पहले दो प्रतिनिधि अन्य क्षारीय पृथ्वी तत्वों से कुछ अलग हैं। यह स्वयं प्रकट होता है, विशेष रूप से, पानी के साथ उनकी बातचीत के दौरान। उदाहरण के लिए, बेरिलियम के रासायनिक गुण ऐसे हैं कि यह एच 2 ओ के साथ बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं करता है। दूसरी ओर, मैग्नीशियम, गर्म होने पर ही पानी के साथ बातचीत करता है। लेकिन सभी क्षारीय पृथ्वी तत्व सामान्य तापमान पर इसके साथ आसानी से प्रतिक्रिया करते हैं। इस मामले में कौन से पदार्थ बनते हैं?

क्षारीय पृथ्वी धातु आधार

सक्रिय तत्व होने के कारण, कैल्शियम, बेरियम और समूह के अन्य सदस्य पानी से हाइड्रोजन को जल्दी से विस्थापित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके हाइड्रॉक्साइड होते हैं। पानी के साथ क्षारीय पृथ्वी धातुओं की परस्पर क्रिया गर्मी की रिहाई के साथ हिंसक है। कैल्शियम, बेरियम, स्ट्रोंटियम के क्षार के घोल स्पर्श करने के लिए साबुन होते हैं, जब त्वचा और आंखों के श्लेष्म झिल्ली के संपर्क में आते हैं, तो वे गंभीर जलन पैदा करते हैं। ऐसे मामलों में प्राथमिक उपचार एसिटिक एसिड के कमजोर समाधान के साथ घाव की सतह का उपचार होगा। यह क्षार को निष्क्रिय करता है और क्षतिग्रस्त ऊतकों के परिगलन के जोखिम को कम करता है।

क्षारीय पृथ्वी धातुओं के रासायनिक गुण

आवर्त प्रणाली के दूसरे समूह में शामिल धातुओं के गुणों की मुख्य सूची ऑक्सीजन, पानी और अधातुओं के साथ परस्पर क्रिया है। रासायनिक तत्व... उदाहरण के लिए, कैल्शियम, सामान्य परिस्थितियों में भी, हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है: फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन। गर्म होने पर, यह सल्फर, कार्बन और नाइट्रोजन के साथ जुड़ जाता है। कठोर ऑक्सीकरण - दहन, कैल्शियम ऑक्साइड के निर्माण के साथ समाप्त होता है: 2Ca + O 2 = 2 CaO। हाइड्रोजन के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया से हाइड्राइड का निर्माण होता है। वे आयनिक क्रिस्टल जाली के साथ सफेद अपवर्तक पदार्थ हैं। क्षारीय पृथ्वी धातुओं के महत्वपूर्ण रासायनिक गुणों में पानी के साथ उनकी बातचीत शामिल है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, इस प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया का उत्पाद धातु हाइड्रॉक्साइड है। यह भी ध्यान दें कि दूसरे समूह के मुख्य उपसमूह में, कैल्शियम सबसे महत्वपूर्ण स्थान रखता है। इसलिए, आइए हम इसकी विशेषताओं पर अधिक विस्तार से ध्यान दें।

कैल्शियम और उसके यौगिक

आइटम सामग्री पृथ्वी की ऊपरी तह 3.5% तक है, जो चूना पत्थर, चाक, संगमरमर और कैल्साइट जैसे खनिजों की संरचना में इसके व्यापक वितरण को इंगित करता है। प्राकृतिक कैल्शियम में छह प्रकार के आइसोटोप होते हैं। यह प्राकृतिक जल स्रोतों में भी पाया जाता है। पाठ्यक्रम में क्षार धातु यौगिकों का विस्तार से अध्ययन किया जाता है अकार्बनिक रसायन शास्त्र... उदाहरण के लिए, 9वीं कक्षा में, छात्र सीखते हैं कि कैल्शियम एक हल्का, लेकिन मजबूत, चांदी-सफेद धातु है। इसका गलनांक और क्वथनांक क्षारीय तत्वों की तुलना में अधिक होता है। मुख्य उत्पादन विधि कैल्शियम क्लोराइड और फ्लोराइड के पिघले हुए लवण के मिश्रण का इलेक्ट्रोलिसिस है। इसके मुख्य रासायनिक गुणों में ऑक्सीजन, पानी और अधातुओं के साथ इसकी प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। क्षार धातुओं के यौगिकों से उच्चतम मूल्यउद्योग के लिए कैल्शियम ऑक्साइड और बेस है। पहला यौगिक चाक या चूना पत्थर से जलाकर प्राप्त किया जाता है।

इसके अलावा, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड कैल्शियम ऑक्साइड और पानी से बनता है। रेत और पानी के साथ इसके मिश्रण को मोर्टार कहा जाता है। इसका उपयोग प्लास्टर के रूप में और दीवारों को बिछाने के दौरान ईंटों को जोड़ने के लिए किया जाता है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का एक घोल, जिसे चूने का पानी कहा जाता है, कार्बन डाइऑक्साइड का पता लगाने के लिए अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है। जब कार्बन डाइऑक्साइड को Ca (OH) 2 के एक पारदर्शी जलीय घोल से गुजारा जाता है, तो कैल्शियम कार्बोनेट के अघुलनशील अवक्षेप के बनने के कारण इसकी मैलापन देखा जाता है।

मैग्नीशियम और इसकी विशेषताएं

क्षारीय पृथ्वी धातुओं का रसायन मैग्नीशियम के गुणों का अध्ययन करता है, इसकी कुछ विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित करता है। यह एक बहुत ही हल्की, चांदी-सफेद धातु है। उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में पिघला हुआ मैग्नीशियम, जल वाष्प से हाइड्रोजन अणुओं को सक्रिय रूप से अवशोषित करता है। ठंडा होने पर, धातु उन्हें लगभग पूरी तरह से वापस हवा में छोड़ देती है। यह खराब घुलनशील यौगिक - मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड के निर्माण के कारण पानी के साथ बहुत धीमी गति से प्रतिक्रिया करता है। मैग्नीशियम पर क्षार का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। धातु कुछ एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है: केंद्रित सल्फेट और हाइड्रोफ्लोरिक, इसकी निष्क्रियता और सतह पर एक सुरक्षात्मक फिल्म के गठन के कारण। अधिकांश खनिज एसिड धातु को भंग कर देते हैं, जो हाइड्रोजन के हिंसक विकास के साथ होता है। मैग्नीशियम एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है, यह कई धातुओं को उनके ऑक्साइड या लवण से बदल देता है:

बीओ + एमजी = एमजीओ + बी।

धातु, बेरिलियम, मैंगनीज और एल्यूमीनियम के साथ, स्टील के अतिरिक्त मिश्र धातु के रूप में उपयोग किया जाता है। मैग्नीशियम युक्त मिश्र धातु - इलेक्ट्रॉनों - में विशेष रूप से मूल्यवान गुण होते हैं। उनका उपयोग विमान और ऑटोमोबाइल निर्माण के साथ-साथ ऑप्टिकल प्रौद्योगिकी भागों में भी किया जाता है।

जीवों के जीवन में तत्वों की भूमिका

आइए हम क्षारीय मृदा धातुओं के उदाहरण दें, जिनके यौगिक प्रकृति में सामान्य हैं। मैग्नीशियम पौधों में क्लोरोफिल अणुओं में केंद्रीय परमाणु है। यह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में भाग लेता है और हरे वर्णक के सक्रिय केंद्रों का हिस्सा है। मैग्नीशियम परमाणु प्रकाश ऊर्जा को पकड़ते हैं, फिर उसे ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं रासायनिक बन्ध कार्बनिक यौगिक: ग्लूकोज, अमीनो एसिड, ग्लिसरीन और फैटी एसिड। मानव शरीर में चयापचय को नियंत्रित करने वाले एंजाइमों के एक आवश्यक घटक के रूप में तत्व द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। कैल्शियम एक मैक्रोन्यूट्रिएंट है जो प्रदान करता है कुशल मार्गवैद्युत संवेग दिमाग के तंत्र... हड्डियों और दाँत तामचीनी की संरचना में इसके फॉस्फेट लवण की उपस्थिति उन्हें कठोरता और ताकत देती है।

बेरिलियम और उसके गुण

क्षारीय पृथ्वी धातुओं में बेरिलियम, बेरियम और स्ट्रोंटियम भी शामिल हैं। बेरिलियम पर विचार करें। तत्व प्रकृति में व्यापक नहीं है, यह मुख्य रूप से खनिजों की संरचना में पाया जाता है, उदाहरण के लिए, बेरिल। इसकी किस्में, बहुरंगी अशुद्धियों से युक्त, कीमती पत्थरों का निर्माण करती हैं: पन्ना और एक्वामरीन। भौतिक गुणों की एक विशेषता नाजुकता और उच्च कठोरता है। तत्व के परमाणु की एक विशिष्ट विशेषता दूसरे के बाहर की उपस्थिति है ऊर्जा स्तरआठ नहीं, अन्य सभी क्षारीय पृथ्वी धातुओं की तरह, लेकिन केवल दो इलेक्ट्रॉन।

इसलिए, परमाणु और आयन की त्रिज्या अनुपातहीन रूप से छोटी होती है, आयनीकरण ऊर्जा बड़ी होती है। यह धातु के क्रिस्टल जाली की उच्च शक्ति को निर्धारित करता है। बेरिलियम के रासायनिक गुण भी इसे दूसरे समूह के अन्य तत्वों से अलग करते हैं। यह न केवल एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, बल्कि क्षार समाधान के साथ भी हाइड्रोजन को विस्थापित करता है और हाइड्रोक्सीबेरिलेट्स बनाता है:

Be + 2NaOH + 2H 2 O = Na 2 + H 2।

धातु में कई अनूठी विशेषताएं हैं। एक्स-रे संचारित करने की इसकी क्षमता के कारण, इसका उपयोग एक्स-रे ट्यूब विंडो बनाने के लिए किया जाता है। परमाणु उद्योग में, तत्व को न्यूट्रॉन का सबसे अच्छा मॉडरेटर और परावर्तक माना जाता है। धातु विज्ञान में, इसका उपयोग एक मूल्यवान मिश्र धातु योजक के रूप में किया जाता है जो मिश्र धातुओं के जंग-रोधी गुणों को बढ़ाता है।

स्ट्रोंटियम और बेरियम

तत्व प्रकृति में काफी सामान्य हैं और, क्षारीय पृथ्वी धातु मैग्नीशियम की तरह, खनिजों का हिस्सा हैं। आइए उन्हें कॉल करें: बैराइट, सेलेस्टाइन, स्ट्रोंटियनाइट। बेरियम एक चांदी-सफेद प्लास्टिक धातु है। कैल्शियम की तरह, यह कई समस्थानिकों द्वारा दर्शाया जाता है। हवा में, यह सक्रिय रूप से अपने घटकों - ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ बातचीत करता है, बेरियम ऑक्साइड और नाइट्राइड बनाता है। इस कारण से, धातु हवा के संपर्क से बचने के लिए पैराफिन या खनिज तेल की एक परत के नीचे जमा हो जाती है। 500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर दोनों धातुएं पेरोक्साइड बनाती हैं।

इनमें से, बेरियम पेरोक्साइड, जिसे कपड़े ब्लीच के रूप में उपयोग किया जाता है, का व्यावहारिक अनुप्रयोग है। क्षारीय पृथ्वी धातुओं, बेरियम और स्ट्रोंटियम के रासायनिक गुण कैल्शियम के समान हैं। हालांकि, पानी के साथ उनकी बातचीत बहुत अधिक सक्रिय है, और परिणामी आधार कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड से अधिक मजबूत होते हैं। बेरियम का उपयोग तरल धातु शीतलक में एक योज्य के रूप में किया जाता है, जो प्रकाशिकी में, वैक्यूम इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में जंग को कम करता है। सौर कोशिकाओं और फास्फोरस के उत्पादन में स्ट्रोंटियम की मांग है।

क्षारीय पृथ्वी धातु आयनों का उपयोग करके गुणात्मक प्रतिक्रियाएं

बेरियम और स्ट्रोंटियम यौगिक क्षारीय पृथ्वी धातुओं के उदाहरण हैं जिनका व्यापक रूप से आतिशबाज़ी बनाने की विद्या में उपयोग किया जाता है क्योंकि उनके चमकीले आयन रंग की लपटें होती हैं। तो, स्ट्रोंटियम सल्फेट या कार्बोनेट लौ की एक कारमाइन-लाल चमक देता है, और संबंधित बेरियम यौगिक - पीला-हरा। प्रयोगशाला में कैल्शियम आयनों का पता लगाने के लिए, बर्नर की लौ पर कैल्शियम क्लोराइड के कई दाने डाले जाते हैं, लौ ईंट-लाल हो जाती है।

बेरियम क्लोराइड विलयन का प्रयोग किया जाता है विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्रसमाधान में सल्फेट एसिड के अम्लीय अवशेषों के आयनों का पता लगाने के लिए। यदि, घोल को बहाते समय, बेरियम सल्फेट का एक सफेद अवक्षेप बनता है, तो इसका मतलब है कि इसमें SO 4 2- के कण थे।

हमारे लेख में, हमने क्षारीय पृथ्वी धातुओं के गुणों का अध्ययन किया और विभिन्न उद्योगों में उनके उपयोग के उदाहरण दिए।

क्षारीय पृथ्वी धातुओं में समूह IIa धातुएँ शामिल हैं: बेरिलियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, बेरियम और रेडियम। उन्हें हल्कापन, कोमलता और मजबूत प्रतिक्रियाशीलता की विशेषता है।

सामान्य विशेषताएँ

बी से रा तक (ऊपर से नीचे तक) आवर्त सारणी) वृद्धि हुई है: परमाणु त्रिज्या, धातु, बुनियादी, कम करने वाले गुण, प्रतिक्रियाशीलता। इलेक्ट्रोनगेटिविटी, आयनीकरण ऊर्जा, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता को कम करता है।

इन तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास समान हैं, क्योंकि वे एक ही समूह (मुख्य उपसमूह!) में हैं, सामान्य सूत्र ns 2 है:

• बी - 2s 2
• मिलीग्राम - 3s 2
• सीए - 4s 2
• सीनियर - 5s 2
• बा - 6s 2
• रा - 7s 2

प्राकृतिक यौगिक

प्रकृति में क्षारीय मृदा धातुएं निम्नलिखित यौगिकों के रूप में पाई जाती हैं:

• Be - BeO * Al 2 O 3 * 6SiO 2 - बेरिल
• Mg - MgCO 3 - मैग्नेसाइट, MgO * Al 2 O 3 - स्पिनल, 2MgO * SiO 2 - ओलिवाइन
• Ca - CaCO 3 - चाक, संगमरमर, चूना पत्थर, कैल्साइट, CaSO 4 * 2H 2 O - जिप्सम, CaF 2 - फ्लोराइट

प्राप्त

ये सक्रिय धातुएं हैं जिन्हें किसी विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। उन्हें प्राप्त करने के लिए, अन्य अधिक सक्रिय धातुओं द्वारा मेल्ट, एल्युमिनोथर्मी और लवण से उनके विस्थापन के इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग किया जाता है।

MgCl 2 → (t) Mg + Cl 2 (पिघल इलेक्ट्रोलिसिस)

CaO + Al → Al 2 O 3 + Ca (एल्युमिनोथर्मी धातुओं के ऑक्साइड को एल्युमिनियम से अपचयित करके उत्पादन करने की एक विधि है)

MgBr 2 + Ca → CaBr 2 + Mg

रासायनिक गुण

क्षारीय पृथ्वी धातु आक्साइड

उनके पास सामान्य सूत्र आरओ है, उदाहरण के लिए: एमजीओ, सीएओ, बाओ।

प्राप्त

क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड कार्बोनेट और नाइट्रेट के अपघटन द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं:

एमजीसीओ 3 → (टी) एमजीओ + सीओ 2

सीए (एनओ 3) 2 → (टी) सीएओ + ओ 2 + एनओ 2

रासायनिक गुण

बीओ-एम्फोटेरिक ऑक्साइड को छोड़कर सभी मुख्य रूप से मूल गुण दिखाएं।

क्षारीय पृथ्वी धातु हाइड्रोक्साइड

वे बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड, एक एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड के अपवाद के साथ, बुनियादी गुण दिखाते हैं।

प्राप्त

हाइड्रॉक्साइड संबंधित धातु ऑक्साइड और पानी की प्रतिक्रिया में प्राप्त होते हैं (Be (OH) 2 को छोड़कर सभी)

सीएओ + एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2

रासायनिक गुण

अधिकांश हाइड्रॉक्साइड्स के मूल गुण एसिड और अम्लीय ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया के लिए अनुकूल होते हैं।

बा (ओएच) 2 + एच 2 एसओ 4 → बाएसओ 4 ↓ + एच 2 ओ

सीए (ओएच) 2 + एच 2 ओ + सीओ 2 → सीए (एचसीओ 3) 2 + एच 2 ओ

सीए (एचसीओ 3) 2 + सीए (ओएच) 2 → सीएसीओ 3 + एच 2 ओ + सीओ 2

सीए (ओएच) 2 + सीओ 2 → सीएसीओ 3 ↓ + एच 2 ओ

लवण के साथ प्रतिक्रिया (और न केवल) तब होती है जब नमक घुलनशील होता है और प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप गैस निकलती है, एक अवक्षेप बनता है, या एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट (पानी) बनता है।

बा (OH) 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + NaOH

बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड उभयधर्मी है: यह दोहरे गुणों को प्रदर्शित करता है, अम्ल और क्षार दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

Be (OH) 2 + HCl → BeCl 2 + H 2 O

Be (OH) 2 + NaOH → Na 2

पानी की कठोरता पानी के गुणों का एक संयोजन है, इसमें मुख्य रूप से कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण की उपस्थिति के आधार पर: हाइड्रोकार्बन, सल्फेट्स और क्लोराइड।

अस्थायी (कार्बोनेट) और स्थायी (गैर-कार्बोनेट) कठोरता के बीच अंतर करें।

आप शायद घर पर पानी की कठोरता से बहुत निपटते हैं, मैं हिम्मत करता हूँ - हर दिन। केतली में पानी के सामान्य उबलने से अस्थायी पानी की कठोरता समाप्त हो जाती है, और इसकी दीवारों पर चूना - CaCO 3 - कठोरता के उन्मूलन का निर्विवाद प्रमाण है:

सीए (एचसीओ 3) 2 → सीएसीओ 3 ↓ + सीओ 2 + एच 2 ओ

साथ ही, पानी में Na 2 CO 3 मिलाकर अस्थायी कठोरता को समाप्त किया जा सकता है:

Ca (HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaHCO 3

उबालने से निरंतर कठोरता से लड़ना बेकार है: उबलने के दौरान सल्फेट्स और क्लोराइड नहीं निकलेंगे। पानी में Na 2 CO 3 मिलाने से लगातार पानी की कठोरता समाप्त हो जाती है:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaCl

एमजीएसओ 4 + ना 2 सीओ 3 + एच 2 ओ → 2 सीओ 3 ↓ + सीओ 2 + ना 2 एसओ 4

विभिन्न परीक्षणों का उपयोग करके पानी की कठोरता का निर्धारण किया जा सकता है। अत्यधिक उच्च पानी की कठोरता बॉयलर, पाइप, केतली की दीवारों पर पैमाने के तेजी से गठन की ओर ले जाती है।

© बेलेविच यूरी सर्गेइविच

यह लेख यूरी सर्गेइविच बेलेविच द्वारा लिखा गया था और यह उनकी बौद्धिक संपदा है। कॉपीराइट धारक की पूर्व सहमति के बिना प्रतिलिपि बनाना, वितरण करना (इंटरनेट पर अन्य साइटों और संसाधनों की प्रतिलिपि बनाकर) या किसी अन्य जानकारी और वस्तुओं का उपयोग कानून द्वारा दंडनीय है। लेख की सामग्री और उनका उपयोग करने की अनुमति प्राप्त करने के लिए, कृपया देखें