У какого из элементов кальция или калия будет больше сходства с литием


У какого из элементов — кальция или калия — будет больше сходства с литием?

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
поделиться знаниями или
запомнить страничку
  • Все категории
  • экономические 42,790
  • гуманитарные 33,428
  • юридические 17,862
  • школьный раздел 595,178
  • разное 16,694

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Кальций

Химический элемент кальций относится к щелочноземельным металлам. Он был открыт в 1808 году сэром Хамфри Дэви.

Зона данных

Классификация: Кальций - щелочноземельный металл
Цвет: серебристо-серый
Атомный вес: 40.078
Состояние: цельный
Температура плавления: 842 o С, 1115 К
Температура кипения: 1484 o C, 1771 K
Электронов: 20
Протонов: 20
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 20
Электронные оболочки: 2,8,8,2
Электронная конфигурация: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
Плотность при 20 o C: 1.55 г / см 3
Показать больше, в том числе: тепла, энергии, окисления, реакций,
соединений, радиусов, проводимости
Атомный объем: 29,9 см 3 / моль
Состав: ccp: кубическая плотно упакованная
Твердость: 1,75 мес
Удельная теплоемкость 0,63 Дж г -1 К -1
Теплота плавления 8.54 кДж моль -1
Теплота распыления 178 кДж моль -1
Теплота испарения 153,6 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 589,8 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 1145,4 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 4911.8 кДж моль -1
Сродство к электрону 2 кДж моль -1
Минимальная степень окисления 0
Мин. общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 2
Макс. общее окисление нет. 2
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1
Объем поляризуемости 22.8 Å 3
Реакция с воздухом сильнодействующий, ⇒ CaO, Ca 3 N 2
Реакция с 15 M HNO 3 сильнодействующий, ⇒ H 2 , Ca (NO 3 ) 2
Реакция с 6 M HCl сильнодействующий, ⇒ H 2 , CaCl 2
Реакция с 6 М NaOH нет
Оксид (оксиды) CaO
Гидрид (-ы) CaH 2
Хлорид (ы) CaCl 2
Атомный радиус 180 вечера
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов) 114 вечера
Ионный радиус (3+ ионов)
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 201 Вт м -1 K -1
Электропроводность 31.3 x 10 6 См -1
Температура замерзания / плавления: 842 o С, 1115 К

Металлический кальций, хранящийся в атмосфере аргона. Изображение Маттиаса Зеппера

Римский Колизей, сопротивляющийся разрушительному действию времени (хорошо, есть один или два недостающих фрагмента…) с помощью цемента на основе оксида кальция. Фото: Дэвид Илифф.

Сталактиты - в основном карбонат кальция.

Открытие кальция

Доктор.Дуг Стюарт

Люди использовали соединения кальция тысячи лет - например, в цементе.

Известняк [карбонат кальция] римляне называли кальксом. Римляне нагревали кальций, отгоняя углекислый газ, чтобы оставить оксид кальция. Чтобы сделать цемент, все, что вам нужно сделать, это смешать оксид кальция с водой. Римляне построили огромные амфитеатры и акведуки, используя цемент из оксида кальция, чтобы скрепить камни. (1)

Несмотря на долгую историю соединений кальция, сам элемент не был открыт до тех пор, пока электричество не было доступно для использования в экспериментах.

Кальций был впервые выделен сэром Хамфри Дэви в 1808 году в Лондоне. В лекции для Королевского общества в июне 1808 года Дэви описал свои эксперименты того года, в результате которых было получено в лучшем случае крошечные количества металла. Он не мог найти никакого способа производить больше металлического кальция, пока письмо Йенса Берцелиуса из Стокгольма не указывало ему в правильном направлении. (3)

Дэви узнал, что Берцелиус и Магнус Понтин использовали батарею для разложения оксида кальция на ртутном электроде, и они получили амальгаму ртути и кальция.(Берцелиус, великий шведский химик, обменялся большим количеством информации с Дэви. Берцелиус ранее узнал от Дэви, что калий может растворяться в ртути с образованием амальгамы. Берцелиус расширил этот метод). (3), (4)

Дэви сделал пасту из гашеной извести [оксида кальция, слегка увлажненного для образования гидроксида кальция] и красного оксида ртути [оксида ртути (II)]. (3)

Он сделал углубление в пасте и поместил туда около 3,5 граммов металлической ртути, которая использовалась в качестве электрода.Платина использовалась в качестве противоэлектрода. Дэви провел эксперимент с нафтой (жидким углеводородом, под которым, как он обнаружил, он мог безопасно хранить калий и натрий).

Когда через пасту пропускали электричество, на ртутном электроде образовывалась кальциево-ртутная амальгама.

Дэви удалил ртуть дистилляцией, чтобы открыть новый элемент: кальций.

Дэви использовал ту же процедуру для выделения стронция, бария и магния.

Он назвал этот металл кальцием из-за того, что он содержится в кальции.

Интересные факты о кальции

  • Кальций - самый распространенный из металлических элементов в организме человека. В среднем в организме взрослого человека содержится около 1 кг или 2 фунта кальция, 99% которого находится в костях и зубах. Только кислорода, углерода, водорода и азота в нашем организме больше, чем кальция.
  • Кальций не только создает структуры, поддерживающие наши тела, многие из нас также живут в домах, построенных из конструкционного бетона или цемента, сделанного из извести (оксида кальция).Улитки и многие моллюски используют другое соединение кальция - карбонат кальция - также для строительства своих домов - своих раковин.
  • Современные люди не были первыми, кто использовал кальций для строительства вещей. Пирамиды Египта были построены из блоков известняка. Известняк - это кристаллический карбонат кальция. В более поздних пирамидах блоки удерживались вместе с помощью раствора на основе гипса или извести. Гипс - это дигидрат сульфата кальция, а известь - оксид кальция.
  • Вы когда-нибудь хотели быть «в центре внимания?» Известь - это оксид кальция, который дает яркий, интенсивный свет при горении в кислородно-водородном пламени.Его использовали для освещения сцен в театрах в 1800-х годах, пока не взялось электричество - отсюда и пословица.
  • Клетки животных и растений должны связываться с другими клетками. Это называется сигнализацией. Ионы кальция являются наиболее важными посредниками между клетками живых существ и абсолютно необходимы для существования многоклеточных форм жизни.

,

Кальций - Информация об элементе, свойства и использование

Металлический кальций используется в качестве восстановителя при получении других металлов, таких как торий и уран. Он также используется в качестве легирующего агента для сплавов алюминия, бериллия, меди, свинца и магния.

Соединения кальция широко используются. Есть обширные месторождения известняка (карбоната кальция), который используется непосредственно в качестве строительного камня и косвенно для производства цемента. Когда известняк нагревается в печах, он выделяет углекислый газ, оставляя негашеную известь (оксид кальция).Он бурно реагирует с водой с образованием гашеной извести (гидроксида кальция). Гашеная известь используется для производства цемента, в качестве кондиционера почвы и при очистке воды для снижения кислотности, а также в химической промышленности. Он также используется в производстве стали для удаления примесей из расплавленной железной руды. При смешивании с песком гашеная известь поглощает углекислый газ из воздуха и затвердевает, как известковая штукатурка.

Гипс (сульфат кальция) используется строителями в качестве гипса и медсестрами для закрепления костей как «гипс Парижа».

,

Реакции элементов группы 2 с водой

РЕАКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ 2 С ВОДОЙ

 

На этой странице рассматриваются реакции элементов группы 2 - бериллия, магния, кальция, стронция и бария - с водой (или паром). Он использует эти реакции для изучения тенденции реактивности в Группе 2.

 

Факты

Бериллий

Бериллий реагирует с паром при высоких температурах (обычно около 700 ° C или более) с образованием белого оксида бериллия и водорода.(Уравнение аналогично магниевому, приведенному ниже.)


Примечание: До ноября 2016 года у меня было утверждение: «Бериллий не вступает в реакцию с водой или паром даже при красном нагревании». Это обычно цитировалось в учебниках, и моими источниками были неорганическая книга уровня ученой степени и более поздняя книга неорганического уровня А.

Тем не менее, исследователь в области развития ядерного синтеза указал мне, что большая работа проводится по реакции между бериллием и паром, потому что это может быть проблемой безопасности в конструкции реактора, и прислал мне фотографию, показывающую результат воздействие пара на бериллий при 800 ° C.Это определенно реагирует.

Я думаю, проблема в том, что бериллий дорог и несет серьезную опасность для здоровья. Это означает, что немногие учителя когда-либо справлялись с этим - я, конечно же, нет. Это означает, что утверждения об этом в учебниках (или в наши дни в Интернете) никогда не проверяются и просто передаются независимо от их точности. Прошу прощения за свое участие в этом.



Магний

Магний горит в паре с образованием белого оксида магния и газообразного водорода.

Очень чистая магниевая лента очень слабо реагирует с холодной водой. Через несколько минут на его поверхности образуются пузырьки водорода, и моток магниевой ленты обычно всплывает на поверхность. Однако реакция вскоре останавливается, поскольку образовавшийся гидроксид магния практически не растворяется в воде и образует барьер для магния, предотвращающий дальнейшую реакцию.


Примечание: Как правило, если металл вступает в реакцию с холодной водой, вы получаете гидроксид металла.Если он вступает в реакцию с паром, образуется оксид металла. Это связано с тем, что гидроксиды металлов термически разлагаются (расщепляются при нагревании) с образованием оксида и воды.


Кальций, стронций и барий

Все они вступают в реакцию с холодной водой с возрастающей энергией, давая гидроксид металла и водород. Стронций и барий обладают такой же реакционной способностью, как литий в группе 1 Периодической таблицы.

Кальций, например, довольно активно вступает в экзотермическую реакцию с холодной водой.Выделяются пузырьки газообразного водорода и образуется белый осадок (гидроксида кальция) вместе со щелочным раствором (также гидроксида кальция - гидроксид кальция слабо растворим).

Уравнение реакции любого из этих металлов будет:

Гидроксиды не очень растворимы, но они становятся более растворимыми по мере продвижения вниз по группе. Образовавшийся гидроксид кальция проявляется в основном в виде белого осадка (хотя некоторые из них растворяются). По мере того, как вы спускаетесь вниз по группе, вы получаете меньше осадка, потому что больше гидроксида растворяется в воде.

Краткое изложение динамики реактивности

Металлы группы 2 становятся более активными по отношению к воде по мере того, как вы спускаетесь по группе.

 

Объяснение тенденции реактивности

Бериллий как особый случай

Существует еще одна причина низкой реакционной способности бериллия по сравнению с остальной частью Группы. Бериллий имеет на своей поверхности прочный стойкий оксидный слой, который снижает его реакционную способность при обычных температурах.Однако оксидный слой разрушается при температуре выше 750 ° C и обнажает металлическую поверхность бериллия под ним, и тогда защита перестает работать.

 

Анализ изменений энтальпии реакций

Изменение энтальпии реакции - это мера количества тепла, поглощенного или выделяемого при протекании реакции. Изменение энтальпии отрицательно, если тепло выделяется, и положительно, если оно поглощается. Это действительно все, что вам нужно знать для этого раздела!


Примечание: Если вас не устраивают изменения энтальпии, вы можете изучить раздел «Энергетика» в Chemguide или мою книгу расчетов по химии.


Если вы рассчитаете изменение энтальпии для возможных реакций между бериллием или магнием и паром, вы получите следующие ответы:

Обратите внимание, что обе возможные реакции сильно экзотермичны, выделяя почти одинаковое количество тепла. Однако реакция магния протекает намного быстрее. Объяснение разной реактивности должно быть где-то в другом месте.

Точно так же, если вы рассчитаете изменения энтальпии для реакций между кальцием, стронцием или барием и холодной водой, вы снова обнаружите, что количество выделяемого тепла в каждом случае почти одинаково - в данном случае около -430 кДж моль -1 .

Причина увеличения реактивности опять же должна лежать в другом месте.

 

Анализ энергии активации реакций

Энергия активации реакции - это минимальное количество энергии, необходимое для того, чтобы реакция произошла. Не имеет значения, насколько экзотермической будет реакция после ее начала - если существует высокий энергетический барьер активации, реакция будет происходить очень медленно, если вообще будет.

Когда металлы группы 2 реагируют с образованием оксидов или гидроксидов, образуются ионы металлов.


Примечание: Это упрощение в случае бериллия. Оксид бериллия не полностью ионный. Между бериллием и кислородом разницы в электроотрицательности недостаточно, чтобы бериллий потерял контроль над связывающей парой электронов и образовал ионы. Подход, который мы здесь применяем, соответствует тому ответу, который вы должны были бы дать на уровне A. Если рассматривать бериллий как совершенно другой случай, этот аргумент будет излишне сложным.


Образование ионов из исходного металла включает в себя различные стадии, каждая из которых требует ввода энергии, вносящей вклад в энергию активации реакции. Эти этапы включают ввод:

  • энергия распыления металла. Это энергия, необходимая для разрыва связей, удерживающих атомы вместе в металлической решетке.

  • первая + вторая энергии ионизации.Они необходимы для преобразования атомов металла в ионы с зарядом 2+.

После этого будет ряд этапов, на которых снова выделяется тепло, что приводит к образованию продуктов и общим экзотермическим реакциям.

На графике показано влияние этих важных этапов поглощения энергии при спуске в группу 2.

Обратите внимание, что здесь преобладают энергии ионизации, особенно энергии второй ионизации. Энергия ионизации падает по мере того, как вы спускаетесь по группе.Поскольку становится легче образовывать ионы, реакции будут происходить быстрее.


Примечание: Если вас не устраивают изменения энергии ионизации при спуске по группе 2, вам следует перейти по этой ссылке. Вы найдете дополнительную ссылку на более широкое обсуждение энергии ионизации, если она вам понадобится.


Обобщая причину увеличения реактивности при спуске по группе

Реакции становятся легче, поскольку энергия, необходимая для образования положительных ионов, падает.Это в основном связано с уменьшением энергии ионизации при спуске по группе. Это приводит к снижению энергии активации и, следовательно, к более быстрой реакции.

 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню группы 2. , ,

В меню «Неорганическая химия». , ,

В главное меню. , ,

 

© Джим Кларк 2002 (изменено в ноябре 2016 г.)

.

Смотрите также