Cấu hình electron: Kim
loại kiềm thổ là những nguyên tố $s$. Lớp ngoài cùng của nguyên tử có
$2e$ ở phân lớp $ns^2$. So với những electron khác trong nguyên tử thì
hai elcetron $ns^2$ ở xa hạt nhân hơn cả, chúng dễ tách khỏi nguyên tử.
Các cation $M^{2+}$ của kim loại kiềm thổ có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm đứng trước nó trong bảng tuần hoàn.
Thí dụ:
$Mg \xrightarrow{{ }} Mg^{2+} + 2e$
$[Ne]3s^2$ $[Ne]$
$Ca \xrightarrow{{ }} Ca^{2+} + 2e$
$[Ar]4s^2$ $[Ar]$
Số oxi hóa:
Các ion kim loại kiềm thổ có điện tích duy nhất là $2+$. Vì vậy trong
các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là $+2$.
Thế điện cực chuẩn: Các cặp oxi hóa - khử $M^{2+}/M$ của kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực chuẩn rất âm.
II- TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Tính chất vật lí của các kim loại kiềm thổ được tóm tắt ở bảng dưới.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tương đối thấp (trừ beri).
Độ cứng tuy có cao hơn kim loại kiềm, nhưng nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp.
Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm (trừ bari).
III- TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Các
kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh, nhưng yếu hơn so với kim loại
kiềm. Tính khử của các kim loại kiềm thổ tăng dần từ $Be$ đến $Ba$.
1. Tác dụng với phi kim
Khi đốt nóng, các kim loại kiềm thổ đều bốc cháy trong không khí tạo ra oxit.
Thí dụ: \[2Mg + {O_2}\xrightarrow{{{t^0}}}2MgO\]
Tác dụng với halogen tạo muối halogenua.
Thí dụ: \[Ca + C{l_2}\xrightarrow{{{t^0}}}CaC{l_2}\]
2. Tác dụng với axit
Các
kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực rất âm $(E^0_{M^{2+}/M} từ
-2,90 V đến -1,85 V)$ vì vậy chúng đều khử được $H^+$ trong các dung
dịch axit $(H_2SO_4 loãng, HCl)$ thành khí hiđro.
Thí dụ: \[Ca + 2HCl\xrightarrow{{}}CaC{l_2} + {H_2} \uparrow \]
3. Tác dụng với nước
$Ca,
Sr, Ba$ tác dụng với $H_2O$ ở nhiệt độ thường tạo thành dung dịch bazơ.
$Mg$ tác dụng chậm với nước ở nhiệt độ thường tạo ra $Mg(OH)_2$, tác
dụng nhanh với hơi nước ở nhiệt độ cao thành $MgO. Be$ không tác dụng
với $H_2O$ dù ở nhiệt độ cao.
\[\begin{gathered}
Ca + 2{H_2}O\xrightarrow{{}}Ca{(OH)_2} + {H_2} \uparrow \\
Mg + {H_2}O\xrightarrow{{{t^0}}}MgO + {H_2} \uparrow \\
\end{gathered} \]
IV- ỨNG DỤNG VÀ ĐIỀU CHẾ
1. Ứng dụng của kim loại kiềm thổ
Kim loại $Be$ được dùng làm chất phụ gia để chế tạo những hợp kim có tính đàn hồi cao, bền chắc, không bị ăn mòn.
Kim
loại $Mg$ có nhiều ứng dụng hơn cả. Nó được dùng để chế tạo những hợp
kim có đặc tính cứng, nhẹ, bền. Những hợp kim này được dùng để chế tạo
máy bay, tên lửa, ôtô,...Kim loại $Mg$ còn được dùng để tổng hợp nhiều
hợp chất hữu cơ. Bột $Mg$ trộn với chất oxi hóa dùng để chế tạo chất
chiếu sáng ban đêm.
Kim loại $Ca$ dùng làm chất khử để tách oxi, lưu huỳnh ra khỏi thép. Canxi còn được dùng để làm khô một số hợp chất hữu cơ.
2. Điều chế kim loại kiềm thổ
Trong
tự nhiên, kim loại kiềm thổ chỉ tồn tại ở dạng ion $Mg^{2+}$ trong các
hợp chất. Phương pháp cơ bản điều chế kim loại kiềm thổ là điện phân
muối nóng chảy của chúng.
Thí dụ:
\[\begin{gathered}
CaC{l_2}\xrightarrow{{đpnc}}Ca + C{l_2} \uparrow \\
MgC{l_2}\xrightarrow{{đpnc}}Mg + C{l_2} \uparrow \\
\end{gathered} \]