Активные металлы, соединения кальция и жёсткая вода
Положение в группе предсказывает активность, а ионы кальция и магния объясняют жёсткость воды.
Цели. Сравнить группы 1 и 2; записать основные реакции; связать известняк, негашёную и гашёную известь; различать временную и постоянную жёсткость и выбрать умягчение.
1. Группы 1 и 2
Щелочные металлы имеют один валентный электрон и обычно образуют M+. Щёлочноземельные имеют два и образуют M2+. Оба семейства — активные восстановители, но группа 1 обычно реагирует энергичнее. Вниз по группе внешний электрон дальше от ядра и сильнее экранирован, поэтому отдаётся легче, а активность возрастает.
| Признак | Группа 1 | Группа 2 |
|---|---|---|
| Типичный ион | M+ | M2+ |
| С водой | Часто бурно: щёлочь + H2 | Ca реагирует, Mg медленно с холодной водой |
| Оксиды и гидроксиды | Обычно сильноосновные | Основные, растворимость различается |
Натрий и калий нельзя добавлять в воду вне контролируемой демонстрации с соблюдением правил безопасности.
2. Характерные реакции
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2; 2Mg + O2 → 2MgO; Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2. Гидроксиды создают щелочную среду благодаря OH−.
Окраска пламени помогает распознать ионы: Na — ярко-жёлтая, K — лиловая, Ca — оранжево-красная. Однако загрязнение и смеси мешают, поэтому нужны чистая проволока, контроль и дополнительные тесты.