Hoa hoc vo co 2

HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI (8 TIẾT)
1. Sự phân bố kim loại trong thiên nhiên. Vị trí kim loại trong bảng tuần hoàn.
1.1. Sự phân bố kim loại trong thiên nhiên:
Một trong những đặc tính quan trọng của các nguyên tố hóa học là tính phổ biến
trong thiên nhiên. Hầu hết các kim loại đều có trong thành phần vỏ trái đất, có trong nước
đại dương, trong cơ thể sống với mức độ nhiều ít khác nhau.
a. Trong vỏ trái đất:
Ở phần thạch quyển, các kim loại Al, Na, Fe, Ca, Mg, K, Ti, Mn và một số phi kim
khác… là ngững nguyên tố có độ phổ biến lớn nhất.
Nguyên tố %nguyên tử %khối lượng Nguyên tố %nguyên tử %khối lượng
O
Si
Na
Ca
K
C
Mn
S
58
20
2,4
2,0
1,4
1,5.10
-1
3,2.10
-2
3,0.10
-2
47,20

27,60
2,64
3,60
2,60
1.10
-1
9.10
-2
5.10
-2
H
Al
Fe
Mg
Ti
P
N
3,0
6,6
2,0
2,0
2,5.10
-1
5.10
-2
2,5.10
-2
0,15
8,80
5,10

2,10
6.10
-1
8.10
-2
1.10
-2
b. Trong nước đại dương: các kim loại có hàm lượng cao nhất là Na, Mg, K, Ca ứng
với thành phần sau:
Na: Chiếm 1,0354% khối lượng
Mg: Chiếm 0,1297% khối lượng
K: Chiếm 0,0388%khối lượng
Ca: Chiếm 0,0408%khối lượng
c. Trong cơ thể sống: các kim loại Ca. K, Mg, Na, Fe, Al, Ba, Sr, Mn, Zn, Cu chiếm
với tỷ lệ % khối lượng rất ít, nhiều nhất là canxi.
1.2. Vị trí kim loại trong bảng hệ thống tuần hoàn:
Hầu hết các nguyên tố hóa học là kim loại , chiếm hơn 80% tổng số nguyên tố. trong
bảng tuần hoàn các nguyên tố kim loại được xếp phần bên trái và phía dưới của bảng và có
thể coi Be, Al, Ge, Sr, Po là nguyên tố giới hạn. Phần bên phải phía trên là các nguyên tố
phi kim và giới hạn là B, Si, As, Te. Vậy giữa kim loại và phi kim có một ranh giới gần
đúng là đường thẳng nằm giữa hai dãy nguyên tố trên. Các nguyên tố giới hạn nằm cạch
đường ranh giới đó được xem là các nguyên tố bán kim.
Tóm lai, các nguyên tố chuyển tiếp, các nguyên tố nhóm IA, IIA và các nguyên tố nặng
nhóm IIIA, IVA, VA đều là kim loại.
- 1 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
2. Cấu trúc electron của các kim loại:
Xét về cấu trúc lớp vỏ electron thì hầu hết các kim loại có từ 1 đến 3 electron ở lớp
vỏ ngoài cùng.
* Các kim loại nhóm IA và IIA có cấu trúc lớp vỏ ngoài cùng là: ns

1-2
(n số thứ tự
chu kỳ)
Ví dụ: Na: 3s
1
, Ca: 4s
2
* Các kim loại từ nhóm IIIA đến VIIA có số electron lớp vỏ ngoài cùng là ns
2
np
1-5
Ví dụ: Al: 3s
2
3p
1
, At: 6s
2
6p
5
* Trong chu kỳ 4, sau khi xây dựng xong lớp 4s, các nguyên tố từ ô 21 ở nhóm IIIB
(Sc) đến ô 30 nhóm IIB (Zn) họp thành dãy kim loại chuyển tiếp thứ nhất, có cấu hình
electron lớp ngoài cùng là 3d
1-10
4s
1-2
Ví dụ: (21) Sc: 3d
1
4s
2
, (30) Zn: 3d

10
4s
2
Trong dãy này có 2 sai lệch: Cr có cấu hình: 3d
5
4s
1
(3d
4
4s
2
) và Cu: 3d
10
4s
1
(3d
9
4s
2
)
Sự sai lệch đó là do sự khác nhau rất ít về năng lượng các phân mức năng lượng (n-
1)d và ns ở các nguyên tố chuyển tiếp gây ra.
* Trong chu kỳ 5, có 10 kim loại chuyển tiếp từ ô 39 ở nhóm IIIB (Y) đến ô 48 ở
nhóm IIB (Cd) có cấu hình ở lớp ngoài cùng là 4d
1-10
5s
1-2
Ví dụ: (39) Y: 4d
1
5s

2
, (48) Cd: 4d
10
5s
2
Những sai lệch về cấu hình electron trong chu kỳ này cũng có một nguồn gốc như
trên.
Vậy, cấu hình electron của các kim loại thuộc hai dãy chuyển tiếp trên có dạng chung
là: (n-1)d
1-10
ns
1-2
* Trong chu kỳ 6, ngoài 10 kim loại họ d có cấu hình như trên, còn có 14 nguyên tố
kim loại họ f từ ô 58 (Ce) đến ô 71 (Lu). Dãy nguyên tố này không ứng với dãy nguyên tố
nào ở các chu kỳ trên, được gọi là các nguyên tố (kim loại) đất hiếm, hay còn gọi là
nguyên tố họ Lantan. Lớp vỏ electron ngoài cùng: 4f
2-14
5d
0-1
6s
2
Ví dụ: (58) Ce (64) Gd (71) Lu
4f
2
6s
2
4f
7
5d
1

6s
2
4f
14
5d
1
6s
2
Những sai lệch trong dãy này là do sự khác nhau rất ít về năng lượng của các phân
mức (n-1)d và ns; (n-2)f và (n-1)d gây ra
* Trong chu kỳ 7: có 14 kim loại thuộc họ f từ ô 90 (Th) đến ô 103 (Lr) cũng có lớp
vỏ tương tự.
3. Cấu trúc tinh thể của kim loại:
Ở trạng thái rắn, hhầu hết các kim loại đều kết tinh theo 3 dạng mạng tinh thể chính
là: lục phương, lập phương tâm diện, lập phương tâm khối.
Một số kim loại kết tinh mạng hỗn hợp, một số kim loại tùy theo nhiệt độ mà có
dạng khác nhau. Ví dụ: Co kết tinh theo mạng hỗn hợp lục phương và lập phương, scanđi
- 2 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
ở 25
0
C tinh thể có mạng lập phương tâm diện, nhưng ở nhiệt độ cao hơn lại có mạng lục
phương.
4. Thành phần và cấu trúc tinh thể của hợp kim:
* Hợp kim là vật liệu có tính chất của kim loại mà thành phần gồm một kim loại cơ
bản và một kim loại khác hoặc một phi kim nào đó.
Ví dụ: Loại hợp kim thép không gỉ có thành phần 80,6%Fe, 18%Cr, 1%Ni và 0,4%C.
Dựa vào thành phần cấu trúc tinh thể người ta chia hợp kim thành: Hợp kim dung
dịch, hợp kim dị thể và hợp chất giữa các kim loại.
* Hợp kim dung dịch hay còn gọi là dung dịch rắn là một hỗn hợp đồng thể mà các

cấu tử phân bố đồng đều như khi nóng chảy. Nguyên tử chất tan có thể chiếm vị trí của
kim loại dung môi (nút của mạng lưới) hình thành mạng tinh thể hỗn tạp kiểu thay thế,
hoặc có thể xâm nhập khoảng giữa các nút mạng lưới hình thành mạng tinh thể hỗn tạp
kiểu xâm nhập.
- Hợp kim kiểu thay thế được hình thành khi hai nguyên tử kim loại có bán kính
tương tự nhau và có bản chất liên kết hóa học giống nhau.
Ví dụ: Ag và Au đều có bán kính nguyên tử là 1,44
0
A
; Cu và Ni có bán kính tương
ứng là 1,24
0
A
và 1,28
0
A
đều có thể tạo ra hợp kim có mạng tinh thể dạng thay thế.
- Khi hai kim loại có bán kính khác nhau vào khoảng 15% thì độ hòa tan của kim loại
này trong kim loại kia sẽ bị hạn chế . Trong kiểu hợp kim này các cấu tử xâm nhập có bán
kính cộng hóa trị bé hơn nhiều so với bán kính của nguyên tử dung môi. điển hình cho loại
cấu tử xâm nhập này là các phi kim.
Ví dụ: Cacbon có bán kính cộng hóatrị là 0,77
0
A
có thể xâm nhập vào mạng tinh thể
của sắt có bán kính là 1,27
0
A
tạo thành thép. Thép cacbon có mạng thinh thể hỗn tạp kiểu
xâm nhập làm cho hợp kim cứng hơn, bền hơn và dẻo hơn.

- Trong các hợp kim dị thể các cấu tử đều không phân tán đồng đều. Chẳng hạn trong
quá trình luyện thép tạo ra hỗn hợp peclit có chứa hai pha riêng biệt là Fe-α và xementit
Fe
3
C trộn lẫn mật thiết với nhau và hợp chất ostenit là hỗn hợp gồm Fe-γ và Fe
3
C. Các hỗn
hợp đó đều là hợp kim dị thể.
- Bên cạnh các loại hợp kim trên, một số kim loại có khả năng tương tác với nhau,
hình thành tinh thể hợp kim kiểu hợp chất giữa các kim loại đó là các metalit: AgZn,
AgMg, CuZn, Cu
3
Al…
Một số kim loại ở trạng thái lỏng hầu như không tan vào nhau như các cặp: Ag-Fe,
Al-Tl, Fe-Pb, K-Mg, Cd-Al, K-Al, Na-Al, Ag-Cr.
5. Liên kết kim loại:
- 3 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
* Cấu trúc kim loại là cấu trúc đặc trưng cho kim loại ở trạng thái rắn (lỏng). Bản
chất liên kết hóa học trong kim loại liên quan đến hai tính chất cơ bản là tính dẫn điện, dẫn
nhiệt tốt và ở điều kiện thường là chất kết tinh có số phối trí cao.
- Trong tinh thể kim loại, các nguyên tử kim loại giống nhau nên không thể hình
thành kiểu liên kết hóa học như trong hợp chất ion, cũng không thể hình thành kiểu liên
kết như trong hợp chất cộng hóa trị vì số electron hóa trị của nguyên tử kim loại không đủ
để tạo nên liên kết hai electron với các nguyên tử phối trí.
* Lý thuyết đầu tiên để giải thích các tính chất của kim loại là thuyết “khí electron”
Theo thuyết này thì trong tinh thể kim loại có một phần electron đồng thời liên kết với
nhiều nhân, những electron đã tách ra từng các nguyên tử kim loại, di chuyển từ nguyên tử
trung hòa này đến nguyên tử bị ion hóa khác, mà không thuộc về một nguyên tử nhất định
nào.

- Khi không có tác dụng của điện trường ngoài, những electron này di chuyển hỗn
loạn trong khối kim loại theo mọi phương tương tự như chuyển động nhiệt của các phân tử
khí trong một thể tích nào đó (gọi là thuyết khí electron)
- Vậy những electron nào đã tham gia vào đám khí electron ? Đó là những electron
dễ dàng rời bỏ nguyên tử kim loại nhất, tức là các electron hóa trị. Tuy nhiên không nhất
thiết là tất cả các electron hóa trị đều tham gia vào đám khí electron, thông thường thì số
electron tự do này bằng số nguyên tử kim loại. Trong quá trình chuyển động các electron ít
va chạm vào nhau vì kích thước bé, nhưng không ngừng va chạm vào các nguyên tử đã ion
hóa.
- Có thể hình dung rằng trong tinh thể kim loại, các nguyên tử không ở trạng thái
trung hòa vĩnh cửu, mà ở trạng thái ion hóa thường xuyên đổi mới, quá trình biến đổi đó
thường xuyên xảy ra, nên trong tinh thể kim loại luôn luôn có một số có tính di động cao,
lúc nào cũng có những nguyên tử kim loại dễ bị ion hóa, và ở chỗ này hay chỗ kia trong
mạng tinh thể đó có một số ở trạng thái trung hòa. Chính nhờ có tương tác giữa đám khí
electron với các ion, đã gây ra liên kết kim loại, bảo đảm tính bền vững của mạng tinh thể.
- Khi có tác dụng của điện trường ngoài, đám khí electron chuyển động theo một
chiều, hiệu ứng này gây ra dòng điện kim loại. Trong chuyển động đó, các electron va
chạm mạnh vào các ion kim loại, nên một phần động năng đã chuyển thành nhiệt gây ra
hiệu ứng Joule của dòng điện. Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của electron và ion
kim loại được tăng cường, làm rối loạn chiều chuyển dịch của electron, kết quả độ dẫn
điện giảm tức là điện trở tăng.
- Thuyết khí electron cũng giải thích được tại sao kim loại dẫn điện tốt, đồng thời
cũng dẫn điện tốt. Các electron tự do trong kim loại tham gia vào chuyển động nhiệt, và
nhờ có tính di động lớn, nên dễ dàng sang bằng nhiệt, ở chỗ nóng chúng chuyển động
- 4 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
mạnh, có động năng lớn và khi đến chỗ lạnh hơn, thì qua va chạm với các ion kim loại, sẽ
nhường bớt động năng và bằng cách đó sẽ tải nhiệt từ chỗ nóng đến chỗ lạnh.
* Mặc dù thuyết khí electron đã giải thích định tính được nhiều tính chất của kim
loại, nhưng lại gặp khó khăn lớn nhất là không thể giải thích được giá trị thực nghiệm về

nhiệt dung nguyên tử của kim loại là xấp xỉ 6 cal/mol. Giá trị thực nghiệm đó chỉ được
giải thích bằng cách loại bỏ dao động của các electron “tự do” trong mạng tinh thể mà chỉ
kể đến những dao động của nguyên tử và ion trong mạng, như vậy các electron “tự do” –
xem như các phân tử khí – không có vai trò gây ra nhiệt dung kim loại, điều đó mâu thuẫn
với thuyết “khí electron”.
- Mâu thuẫn đó đã được giải quyết trên cơ sở của thuyết MO áp dụng cho hệ chứa
một số lớn nguyên tử, nghĩa là coi kim loại như một hệ nhiều nhân mà tạng thái của
electron trong hệ đó giống như trạng thái của electron trong phân tử. Thuyết Môci một
mâu thuẫn kim loại là một phân tử, tại mắt của mạng lưới có các ion kim loại, còn các đám
mây electron của các electron hóa trị bao quanh các ion kim loại và liên kết với chúng,
nghĩa là các electron hóa trị ở trong “tường chung” của tất cả các ion kim loại.
- Như đã biết, theo thuyết MO thì hai nguyên tử tương tác với nhau sẽ có sự xen phủ
các obitan phân tử liên kết và phản liên kết, lúc đó mỗi mức năng lượng nguyên tử sẽ tách
ra thành hai mức năng lượng phân tử. Nếu hệ có bốn nguyên tử thì mỗi mức năng lượng
nguyên tử sẽ tách ra thành bốn, nghĩa là hình thành bốn obitan phân tử. Số nguyên tử trong
hệ càng lớn thì số MO càng lớn và mỗi MO ứng với một trạng thái năng lượng xác định.
Như vậy trong tinh thể có N nguyên tử sẽ tạo nên N obitan phân tử. Vì N rất lớn (ví dụ 1
cm
3
tinh thể kim loại có khoảng 10
22
– 10
23
nguyên tử) nên N mức năng lượng rất gần nhau
tạo ra vùng năng lượng. Sự khác nhau về năng lượng của các trạng thái electron trong giới
hạn của vùng chỉ khoảng 10
-22
eV, nên có thể coi sự biến thiên năng lượng của electron
trong vùng liên tục.
- Các obitan của vùng năng lượng cũng xem như là các obitan nguyên tử trong phân

tử, và cũng tuân theo nguyên lý Pauli, là mỗi obitan cũng chỉ chứa hai obitan, và sự điền
electron vào các obitan đó cũng tuân theo đúng trật tự mức năng lượng từ thấp đến cao.
Như vậy, số electron cực đại trong vùng sinh ra do sự xen phủ các obitan nguyên tử s, p, d,
f sẽ là 2N (vùng s), 6N (vùng d), và 14N (vùng f).
- Trong trường hợp kim loại, những vùng năng lượng gần nhau có thể tiếp giáp với
nhau hoặc cách xa nhau. Vùng năng lượng chứa các electron gây ra liên kết hóa học gọi là
vùng hóa trị. Vùng tự do có mức năng lượng cao hơn, phân bố phía trên vùng hóa trị gọi là
vùng dẫn. Phụ thuộc vào cấu trúc và mạng tinh thể mà hai vùng đó có thể xen phủ vào
nhau hoặc không xen phủ vào nhau, nghĩa là cách nhau một khoảng năng lượng ∆E nào
đó, khoảng cách này gọi là vùng cấm. Trong tinh thể kim loại xảy ra sự sen phủ của hai
- 5 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
vùng hóa trị và vùng dẫn, trong chất bán dẫn, trong chất bán dẫn vùng cấm có ∆E vào
khoảng 0,1 – 3 eV, còn trong chất điện môi, ∆E vào khoảng lớn hơn 3 eV.
* Vậy thuyết vùng năng lượng đã giải thích các tính chất đặc trưng của kim loại như
thế nào ?.
Nói chung, các tính chất vật lý đặc trưng của kim loại đều gây ra bởi các electron ở
vùng hóa trị. Số electron xếp trong vùng hóa trị phụ thuộc vào số electron của hóa trị
nguyên tử.
Nếu nguyên tử có một electron ns thì vùng năng lượng s chỉ mới được xếp một nửa
số electron tối đa, nếu nguyên tử có hai electron ns thì vùng năng lượng s đã xếp đủ số
electron, còn nếu tất cả các mức năng lượng trong một vùng đều bị electron chiếm hết, thì
các electron đó không thể chuyển động tự do trong vùng mà có thể chuyển động trong
phạm vi các obitan phân tử của chúng.
- Nếu trong vùng năng lượng còn có những obitan phân tử còn trống (chưa bị
electron chiếm hoàn toàn) thì những electron nào có năng lượng gần nhất với năng lượng
của obitan đó sẽ chuyển tới các obitan này, còn các vị trí cũ của các electron đã di chuyển
sẽ được khác electron khác thay thế, nhờ vậy electron có thể chuyển động hỗn loạn trong
vùng năng lượng không bị chiếm hoàn toàn này. Khi các electron đó bị kích thích (ví dụ
tác động của điện trường ngoài) sẽ chuyển động theo phương của trường ngoài và phát

sinh ra dòng điện. Các kim loại nhóm IA, IB và các kim loại chuyển tiếp có lớp vỏ (n-1)d
chưa xếp đủ số electron (là những kim loại mà trong mạng tinh thể có vùng năng lượng
chưa bị chiếm hoàn toàn) đều là những chất dẫn điện điển hình.
- Trong trường hợp mà vùng hóa trị đã bị electron chiếm hoàn toàn nhưng lại tiếp
giáp với vùng trống chưa bị chiếm, dưới tác dụng của trường ngoài các electron chuyển
động lên vùng trống sẽ làm cho vùng bị chiếm hoàn toàn thành vùng dẫn điện. Các kim
loại nhóm IIA, IIB - thuộc trường hợp này – cũng đều là chất dẫn điện điển hình.
6. Tính chất lý học của kim loại.
Những tính chất lý học của kim loại như trạng thái màu sắc, vẻ sáng, tính dẻo, tính
cứng, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính dẫn điện, dẫn nhiệt … đều
phụ thuộc vào mạng tinh thể và vào bản chất liên kết trong kim loại, vì vậy muốn so sánh
tính chất vật lý giữa các kim loại với nhau chỉ có thể so sánh các kim loại trong cùng kiểu
mạng lưới. Dưới đây chỉ nêu lên những nét tổng quát về các tính chất đã nêu trên.
- Ở điều kiện thường tất cả các kim loại đều ở trạng thái rắn, trừ thủy ngân ở trạng
thái lỏng và cũng vì do hiện tượng chậm đông nên xezi (T
nc
= +28
o
C) và gali (T
nc
= +28
o
C)
cũng thường ở trạng thái lỏng.
Ở trạng thái tự do đa số kim loại đều có màu trắng bạc, một số kim loại có màu đặc
trưng chủ yếu là các kim loại chuyển tiếp, chẳng hạn Cu – màu đỏ, Au – màu vàng, Bi -
màu đỏ nhạt, Pb – màu trắng xanh. Một số kim loại ở dạng tấm và dạng phân tán (bột,
- 6 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
vụn) có màu sắc khác nhau. Thí dụ Cu tấm có màu đỏ, nhưng Cu bột có màu gạch, Pb tấm

có màu trắng xanh nhưng bột lại có màu xám…Trong thực tế, màu sắc của một số kim loại
có thay đổi ít nhiều do sự hình thành các oxit trên bề mặt của kim loại.
- Tinh thể kim loại tạo nên bởi các nguyên tố có số electron hóa trị ít hơn số obitan
hóa trị, nên liên kết trong kim loại có tính biến vị mạnh, và do đặc điểm đó mà mạng tinh
thể của kim loại có thể bị biến dạng dưới tác dụng của lực cơ học, nhưng liên kết đó không
bị phá hủy, các lớp nguyên tử trong mạng dễ dàng trượt lên nhau gây ra tính dẻo, dễ rèn,
dễ dát mỏng, dễ kéo sợi của kim loại. Vàng là kim loại dẻo nhất !.
- Phụ thuộc và mạng tinh thể, vào bán kính của nguyên tử (tức là khoảng cách giữa
các nguyên tử lân cận) các kim loại có độ cứng khác nhau. Trong các kim loại thì cứng
nhất là crom (Cr), và mềm nhất xezi (Cs).
- Khối lượng riêng của các kim loại cũng phụ thuộc vào mạng tinh thể và khối lượng
nguyên tử của kim loại, biến đổi trong khoản rộng từ 0,5 g/cm
3
ở liti đến 22,6 g/cm
3
ở
osimi.
Những kim loại có khối lượng riêng D< 5g/cm
3
được gọi là kim loại nhẹ và D >
5g/cm
3
được gọi là kim loại nặng.
- Nhiệt độ nóng chảy của kim loại phụ thuộc vào mạng tinh thể và lực tương tác giữa
các tiểu phân trong mạng. Nhiều kim loại, khi chuyển sang trạng thái nóng chảy, lực tương
tác đó vẫn còn tồn tại, nên nhiệt độ nóng chảy chúng không cao, nhưng cũng có nhiều kim
loại lại có nhiệt độ nóng chảy rất cao, vì kim loại trong các mạng tinh thể của các kim loại
đó lại rất bền vững.
- Các kim loại chuyển tiếp có nhiệt độ nóng chảy cao hơn vì các electron d đã tham
gia vào liên kết kim loại, bền hơn so với electron s và p.

Trong các kim loại chuyển tiếp thì kim loại ở giữa mỗi dãy có nhiệt độ nóng chảy
cao nhất, vì các nguyên tố này có nhiều obitan hóa trị nhất đã đủ nửa số electron.
- Các kim loại không chuyển tiếp có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn vì bán kính nguyên
tử lớn hơn, do đó liên kết kim loại yếu hơn.
Trong các nhóm A – thí dụ nhóm kim loại kiềm - nhiệt độ nóng chảy giảm từ Li đến
Cs, vì liên kết trong kim loại kiềm là liên kết yếu, khi bán kính nguyên tử tăng, liên kết đó
lại càng yếu.
- Nhiệt độ sôi của các kim loại phụ thuộc vào liên kết kim loại và bán kính của
nguyên tử. Trong quá trình đun sôi kim loại, đòi hỏi phải cắt đứt được liên kết giữa các
tiểu phân, do đó nhiệt độ sôi thường cao hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy.
- Nói chung, các kim loại chuyển tiếp có nhiệt độ sôi cao hơn các kim loại không
chuyển tiếp. Cũng như nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các kim loại ở giữa dãy có
nhiệt độ sôi cao hơn, vì lý do như đã nêu ở trường hợp nhiệt độ nóng chảy.
- 7 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
- Trong các kim loại kiềm, nhiệt độ sôi giảm xuống theo chiều tăng của điện tích hạt
nhân do lực liên kết của kim loại giảm xuống khi bán kính nguyên tử tăng.
7, Tính chất hoá học của các kim loại:
Tính khử M -ne→ M
n+
1. Dảy điện hoá :
2. Tác dụng đơn chất :
 Tác dụng với phi kim :
I. Tác dụng với halogen :
II. Tác dụng với lưu huỳnh :
III. Tác dụng với Nitơ :
IV. Tác dụng với Cacbon :
3.Tác dụng với hợp chất :
4. Sản xuất kim loại :
- 8 -

HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Chương 2: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI KIỀM (4 tiết)
1. Tính chất chung:
Nhóm IA của bảng tuần hoàn gồm có các nguyên tố : liti (Li), natri (Na), kali (K),
rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fr). Franxi là nguyên tố phóng xạ không có đồng vị bền,
được tạo thành trong dãy phân rã phóng xạ tự nhiên hay trong lò phản ứng hạt nhân. Các
nguyên tố trên được gọi là kim loại kiềm và hiđroxit của chúng là các chất kiềm mạnh.
Một số tính chất chung của các kim loại kiềm được nêu ra ở bảng...
Các kim loại kiềm có các nguyên tố họ s, cấu hình lớp electron hóa trị là ns
1
. Nguyên
tử của các kim loại này dễ nhường 1 electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm đứng
trước nó. Vì thế các kim loại kiềm có năng lượng ion hóa thấp, thế điện cực chuẩn rất âm,
độ âm điện rất nhỏ, nghĩa là chúng là những kim loại hoạt động rất mạnh.
Các kim loại kiềm tạo thành chủ yếu các hợp chất ion, trong đó chúng có oxi hóa +1.
Chỉ ở thể khí chúng mới tạo nên liên kết cộng hóa trị và hình thành các phân tử Na
2
, K
2
,
Rb
2
, và Cs
2
. Người ta mới biết được ion M
-
của các kim loại kiềm (chẳn hạn Na
-
) trong
dung dịch ete crao.

Tính chất của các đơn chất và hợp chất của các kim loại kiềm thể hiện rõ nhất các
quy luật biến thiên tính chất trong một nhóm của bảng tuần hoàn. Những khác biệt của Li
so với các kim loại kiềm khác cũng là thể hiện quy luật chung đối với các nguyên tố đầu
tiên của một nhóm.
2.Trạng thái tự nhiên
Trong vỏ Trái Đất, các kim loại kiềm có nhiều là natri và kali. Chúng đứng thứ sáu
và bảy về hàm lượng các nguyên tố. Các kim loại kiềm là các kim loại hoạt động rất mạnh
nên không thể tìm thấy chúng dưới dạng đơn chất, mà chỉ dưới dạng hợp chất với các
nguyên tố khác. Các hợp chất này nằm trong đất, đá và các khoáng vật khác nhau. Natri
còn có mặt với lượng lớn trong nước biển, nước ngầm.
Franxi là nguyên tố phóng xạ, trong thiên nhiên chỉ có một lượng rất nhỏ trong quặng
chứa urani (4.10
-28
gam trong 1 gam urani thiên nhiên).
3. Điều chế các kim loại kiềm
Các kim loại kiềm thường được đều chế bằng cách khử các ion M
+
của chúng trong
điều kiện không có mặt nước.
M
+
+ e → M(r)
Các kim loại kiềm là những nguyên tố dương điện nhất, chúng có xu hướng tồn tại ở
dạng ion dương bền vững, vì vậy để khử được các ion dương này cần tiêu tốn một năng
lượng lớn. Phương pháp phổ biến là dùng dòng điện.
Natri được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp điện phân NaCl nóng chảy.
Ở catot 2 Na
+
+ 2e → 2Na.
Ở anot 2Cl

-
→ Cl
2
(k) + 2e.
- 9 -
chưng cất
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Vì natri clorua nóng chảy ở 808
o
C gần với nhiệt độ sôi của natri nên trong thực tế
người ta thêm canxi clorua vào để hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 600
o
C.
Điều đó còn cho phép tiết kiệm điện năng vì chính năng lượng của dòng điện đã duy trì sự
nóng chảy của hỗn hợp muối trong bình điện phân.
Liti cũng được sản xuất bằng phương pháp điện phân muối clorua nóng chảy.
Kali được điều chế bằng cách cho kali clorua nóng chảy phản ứng với hơi natri trong
tháp chưng cất phân đoạn.
KCl
(1)
+ Na
(h)
K
(k)
+ NaCl
(1)
.
Sở dĩ quá trình này thực hiện được là do kali dễ hóa hơi hơn natri. Kali sôi ở 756
O
C

còn natri sôi ở 883
O
C. Rubiđi và xesi cũng được điều chế tương tự như kali. Ngoài ra
rubiđi và xesi còn được điều chế bằng cách dùng canxi kim loại khử các clorua ở nhiệt độ
cao (khoảng trên 700
O
C) và trong chân không.
Ví dụ: 2RbCl
(l)
+ Ca
(l)
→ CaCl
2(l)
+ 2Rb
(k)
Franxi được điều chế bằng cách nhân tạo. Vì chu bán hủy của các đồng vị nhỏ, nên
không thể tích lũy được một lượng franxi đáng kể. Do đó các tính chất của nó chưa được
nghiên cứu một cách đầy đủ.
4. Tính chất vật lý
Ở dạng đơn chất, các kim loại kiềm theo đúng quy tắc Engel và Brewer, đều có mạng
tinh thể lập phương tâm khối. Dưới đây là một số tính chất lí học của các kim loại kiềm.
Từ những dữ kiện tên chúng ta thấy các kim loại kiềm đều có khối lượng riêng nhỏ.
Na và K nhẹ hơn nước, Li còn nhẹ hơn cả dầu hỏa. Các kim loại kiềm đều rất mềm, trừ Li,
còn lại đều dễ dàng cắt bằng dao, kéo. Khi mới cắt chúng đều có màu trắng bạc, có ánh
kim đặc trưng cho các kim loại (trừ xesi có màu vàng ánh), nhưng sau đó bị mờ đi nhanh
chóng do tác dụng của không khí. Vì vậy thường bảo quản kim loại kiềm trong dầu hỏa
khan, hoặc trong những bình hàn kín.
Nguyên tử kim loại kiềm chỉ có một electron hóa trị, năng lượng liên kết trong mạng
kim loại không lớn, vì thế các kim loại kiềm có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp,
thấp hơn nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của kim loại khác, và giảm dần từ Li đến Cs.

Ở các kim loại kiềm, khuynh hướng biến đổi tính chất lí học theo khối lượng và kích
thước nguyên tử biểu hiện có quy luật một cách rõ rệt. Khối lượng riêng tăng theo khối
lượng nguyên tử. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thì giảm khi bán kính nguyên tử và
bán kính ion tăng. Điều đó có nghĩa là nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm là do liên
kết trong mạng lưới kim loại giảm khi kích thước nguyên tử tăng lên.
Các kim loại kiềm đều là những chất dẫn điện tốt, bởi vì nguyên tử của các nguyên
tố này chỉ có một electron có hóa trị s, nên vùng hóa trị của các tinh thể kim loại mới chứa
một số nửa tối đa. Điều đó làm cho electron dễ dàng chuyển động trong phạm vi cả vùng.
Đó chính là vùng dẫn.
- 10 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Khi bị chiếu sáng, các electron hóa trị của kim loại kiềm có thể thoát ra và chuyển
động tự do. Xesi là kim loại dễ thoát ra electron nhất. Chính vì vậy các kim loại kiềm (như
Rb và Cs) được sử dụng làm tế bào quang điện.
Các kim loại kiềm và những hợp chất dễ bay hơi của chúng làm cho ngọn lửa không
màu trở nên có màu đặc trưng: liti cho màu đỏ tía, natri cho màu vàng chói, kali cho màu
tím, rubiđi cho màu tím hồng, xesi cho màu xanh da trời. Trong phân tích định tính, người
ta dựa vào màu sắc của ngọn lửa để nhận ra các kim loại kiềm.
Natri và các kim loại kiềm khác hòa tan mạnh trong thủy ngân tạo ra hỗn hống. Hỗn
hống Na – Hg ở trạng thái lỏng khi hàm lượng natri nhỏ (≤7%) và ở trạng thái rắn khi hàm
lượng natri lớn. Đây là một chất khử khá mạnh, có thể dùng ngay cả trong dung dịch nước.
Các kim loại kiềm hòa tan trong amoniac lỏng. Dung dịch loãng có màu xanh. Các
phần tử chủ yếu trong dung dịch loãng là ion kim loại M
+
và electron. Cả hai phần tử này
bị sonvat hóa bởi vì amoniac và được kí hiệu là
+
am
M
và e

am
. Do các electron sonvat hấp
thụ mạnh các bức xạ bước sóng dài của ánh sáng trắng để lại các bức xạ các bước sóng
ngắn nên các dung dịch của các kim loại kiềm trong amoniac đều có màu xanh sáng như
nhau. Các dung dịch này dẫn điện và chất truyền điện chủ yếu là do các electron sonvat
hóa. So với các electron hiđrat hóa (e
aq
), đời sống của các electron sonvat hóa trong
amoniac lỏng tinh khiết (e
am
) lâu hơn nhiều, nên thuận lợi hơn cho việc nghiên cứu.
Sự nghiên cứu các dung dịch của các kim loại kiềm trong amoniac đã cho thấy có sự
tồn tại các electron độc thân và tính thuận từ của dung dịch giảm khi nồng độ dung dịch
tăng. Điều đó chứng tỏ rằng các electron có thể liên hợp lại với nhau tạo thành các cặp
nghịch từ. Có thể giải thích hiện tượng này nhờ hệ cân bằng sau, mặc dù trong dung dịch
có thể xảy ra các quá trình khác nữa.
Na
(r, phân tán)
 Na
(dung dịch amoniac lỏng)

+
am
Na
+ e
am
Khi nồng độ kim loại lớn hơn 3M, dung dịch có màu hồng với ánh kim. Các dung
dịch này có các tính chất lí học, chẳng hạn tính dẫn điện rất cao, tương tự như tính chất
của kim loại lỏng.
Các kim loại kiềm cũng hòa tan được ở mức độ khác nhau trong một số amin, ete,

trong tetrahiđrofuran (THF) hoặc ete crao tạo thành các dung dịch màu xanh. Các dung
dịch của kim loại kiềm trong amoniac lỏng và trong amin được dùng rộng rãi trong tổng
hợp vô cơ và hữu cơ. Natri trong amoniac lỏng được sử dụng rộng rãi nhất.
5. Tính chất hóa học
Các kim loại kiềm rất hoạt động, chúng kết hợp trực tiếp với hầu hết các phi kim.
Ở nhiệt độ thường, các kim loại kiềm tự bốc cháy trong khí quyển flo và clo tạo ra
các halogenua MX. Tương tác của K, Rb và Cs với brom lỏng kèm theo sự nổ mạnh, còn
Li và Na chỉ tác dụng trên bề mặt. Khi đun nóng nhẹ, các kim loại kiềm phản ứng mạnh
với iot.
- 11 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Khi cháy trong oxi hoặc trong không khí, chỉ có Li là tạo ra oxit bình thường Li
2
O,
còn với Na tạo thành peoxit Na
2
O
2
(trong đó oxi ở dạng ion
−
2
2
O
). K, Rb, và Cs tạo thành
supeoxit MO
2
(trong đó oxi ở dạng ion
−
2
O

):
4Li
(r)
+ O
2
→ 2Li
2
O
(r)
(Liti oxit)
2Na(r) + O
2
→ Na
2
O
2(r)
(Natri peoxit)
K(r) + O
2(k)
→ KO
2(r)
(Kali supeoxit)
Khi đun nóng nhẹ, các kim loại kiềm cũng tác dụng dễ dàng với lưu huỳnh và các phi
kim khác, nhiều trường hợp gây ra phản ứng nổ.
Khi đun nóng, các kim loại kiềm kết hợp với hiđro tạo nên các hiđrua ion M
+
H
-
. Liti
phản ứng với hiđro ở 600 – 700

o
C, còn các kim loại khác ở 350 – 400
o
C.
Các kim loại kiềm còn có khả năng phản ứng với một số kim loại khác tạo ra các hợp
chất hóa học loại hợp chất metalit như: KHg
2
, NaHg
2
, LiMg
2
, LiAl, Li
3
Al, CaCd
2
, Na
3
Sb
7
..
Các kim loại kiềm phản ứng mảnh liệt với nước: Li không tạo ra các ngọn lửa, Na
nóng chảy thành hạt tròn chạy trên mặt nước và phát ra tia lửa điện, K có thể bốc cháy
thành ngọn lửa còn Cs gây ra phản ứng nổ, sản phẩm của phản ứng là các hiđroxit và khí
hiđro: 2M
(r)
+ 2H
3
O → 2M(OH)
(aq)
+ H2

(k)
↑
Nếu cho tác dụng với các dung dịch axit thì các kim loại kiềm còn phản ứng mãnh
liệt hơn nhiều vì khi đó nồng độ ion H
3
O
+
trong dung dịch rất lớn:
2M
(r)
+ 2H
3
O
+
→ 2M
+
(aq)
+ H2
(k)
↑ + 2H
2
O
Các kim loại kiềm có thể tác dụng với amoniac lỏng tạo ra các amiđua MNH
2
khi có
tác dụng xúc tác của muối kim loại chuyển tiếp (ví dụ vết FeCl
3
) hay của ánh sáng.
Ví dụ: 2Na
(r)

+ 2NH
3(l)
→ 2NaNH
2(r)
+ H2
(k)
↑
Khi tương tác với các amin cũng xảy ra phản ứng tương tự.
6. Ứng dụng của kim loại kiềm:
7. Cation của kim loại kiềm:
- Cation kim loại kiềm có cấu hình è giống khí hiếm đứng sau nó và độ phân cực hóa
thấp.
- Cation kim loại kiềm rất bền vững
- Cation kim loại kiềm có bản chất là ion.
- Các cation kim loại kiềm có thế điện cực rất âm. Trong đó âm nhất là ion Li
+
.
- Trừ ion Li
+
, các kim loại kiềm còn lại có bán kính tương đối lớn nên chúng tương
tác yếu với các anion trong tinh thể dẫn tới năng lượng mạng lưới nhỏ và độ tan trong
nước lớn.
- Tỉ lệ điện tích /bán kính đối với ion Li
+
gần giống với Mg
2+
nên giải thích sự giống
nhau về tính chất hóa học của Li
+
và Mg

2+
và sự khác nhau về tính chất hóa học của Li
+
với
các ion M
+
của các nguyên tố khác cùng phân nhóm.
- 12 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
- Cation của kim loại kiềm đều không màu và nghịch từ. Màu của hợp chất chứa bất
kỳ cation nào của nhóm này đều do anion gây nên.
8. Các oxit của kim loại kiềm:
8.1. Oxit thường M
2
O:
a. Tính chất vật lý:
- Các oxit kim loại kiềm đều là những chất rắn, có dạng tinh thể lập phương, màu sắc
Li
2
O, Na
2
O, K
2
O có màu trắng, Rb
2
O có màu vàng, Cs
2
O coa màu da cam.
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi , độ bền về nhiệt độ giảm dần từ Li đến Cs.
b. Tính chất hóa học:

Các oxit kim loại kiềm thường là những oxi bazơ mạnh. Chúng tan trong nước thành
những dung dịch kiềm.
Ví dụ: Na
2
O + H
2
O → 2NaOH
- Tác dụng với oxi (trừ Li
2
O)
Ví dụ: Na
2
O + O
2
→ Na
2
O
2
- Tác dụng với axit:
Ví dụ: K
2
O + HCl → 2KCl + H
2
O
- Tác dụng với oxit axit và oxit lưỡng tính:
Ví dụ: Na
2
O + CO
2
→ Na

2
CO
3
c. Điều chế:
8.2. Peoxit và supeoxit:
a. Tính chất vật lý:
- Là những chất rắn
- Màu sắc:
Na
2
O
2
K
2
O
2
Rb
2
O Cs
2
O
2
KO
2
RbO
2
CsO
2
Vàng nhạt vàng vàng vàng vàng da cam hung
- Khá bền đối với nhiệt, không bị phan hủy khi nóng chảy.

- Hút ẩm mạnh và dễ chảy rữa khi để trong không khí ẩm.
b. Tính chất hóa học:
c. Điều chế:
Natri peoxit Na
2
O
2
:
- Là chất bột màu trắng nếu tinh khiết, thường có màu vàng do có lẫn tạp chất.
- Nóng chảy ở 460
o
C và sôi ở 660
o
C và phân hủy ở 600
o
C .
8.3 : Ozonit : MO
3
9. Hiđrôxit của kim loại kiềm
10. Halogenua của các kim loại kiềm:
- Đều kết tinh dưới dạng tinh thể không màu.
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
- 13 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
- Là những chất hút ẩm mạnh.
- Dễ tan trong nước trừ LiF và NaF
- Độ tan của các halogenua kim loại kiềm tăng khi nhiệt độ tăng
- Trong nước các halogenua kim loại kiềm đều phân li hoàn toàn thành ion.
11. Muối cacbonat của kim loại kiềm:
11.1. Muối hiđrocacbonat:

- Tan tốt trong nước trừ LiHCO
3
- Kém bền với nhiệt
MHCO
3
 M
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O
- Tác dụng với H
2
0:
HCO
3
-
+ H
2
O H
2
CO
3
+ OH
-
- Tác dụng với kiềm:
HCO

3
-
+ OH
-
 CO
3
2-
+ H
2
O
- Phản ứng với axit:
HCO
3
-
+ H
+
 CO
2
+ H
2
O
a. NaHCO
3
:
- Tồn tại ở dạng khoáng chất trong Na
2
CO
3
. NaHCO
3

.2H
2
O
* Điều chế:
CO
2
+ Na
2
CO
3
+ H
2
O  2NaHCO
3
- Là tinh thể nhỏ đơn tà, màu trắng, tan vừa phải trong nước
11.2. Muối cacbonat trung hòa:
- Tan tốt trong nước trừ LiCO
3
- Bền với nhiệt. Ở nhiệt độ cao chúng bị phân hủy:
M
2
CO
3
 M
2
O + CO
2
CO
3
2-

+ H
2
O  HCO
3
-
+ OH
-
- không phản ứng được với kiềm
- Phản ứng với axit: CO
3
2-
+ 2H
+
 CO
2
+ H
2
O
* Muối Na
2
CO
3
:
12. Nitrat của các kim loại kiềm:
- Là những chất kết tinh không màu, dễ nóng chảy, tan tốt trong nước
MNO
3
 MNO
2
+ ½ O

2
a. KNO
3
:
- Là chất có dạng tinh thể tà phương,
- Tan trong nước và độ tan tăng nhanh theo nhiệt độ.
- 14 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Chương 3: CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ
1. Tính chất chung
Nhóm IIA của bảng hệ thống tuần hoàn gồm có các nguyên tố : berili (Be), magie
(Mg), canxi (Ca), stronti (Sr), hari (Ba) và radi (Ra). Các nguyên tố này còn được gọi là
kim loại kiềm thổ. Sau đây là một số tính chất của các nguyên tố đó.
Các nguyên tử kim loại kiềm thổ đều có hai electron hóa trị ns
2
, do đó chúng rất dễ
mất 2 electron hóa trị đó để tạo thành ion dương M
2+
có cấu hình electron bên vững của
khí hiếm. Mặt khác từ bảng trên ta cũng thấy các kim loại kiềm thổ có tổng năng lượng ion
hóa I
1
và I
2
tương đối thấp, ái lực với electron rất yếu, độ âm điện nhỏ, thế khử chuẩn khá
âm chứng tỏ chúng là các kim loại hoạt động.
Tuy nhiên mức độ hoạt động của chúng có kém hơn so với các nguyên tố kim loại
kiềm cùng chu kì.
Từ bảng trên ta cũng thấy: các giá trị năng lượng ion hóa, độ âm điện và thế khử
chuẩn giảm mạnh từ Be đến Mg và từ Mg đến Ca, còn ở các nguyên tố Ca, Sr, Ba và Ra

thì giảm không đáng kể. Điều đó chứng tỏ Be (là nguyên tố đầu nhóm), rồi đến Mg có
nhiều tính chất khác với các kim loại kiềm thổ khác còn lại. Thật vậy, khả năng mất 2
electron hóa trị Be và Mg khó khăn hơn nhiều so với các kim loại kiềm thổ khác.
Berili kim loại hoạt động yếu nhất. Nó rất giống nhôm là nguyên tố đứng dưới bo
trong hệ thống tuần hoàn (sự giống nhau theo đường chéo). Ở điều kiện thường, berili
không tạo thành ion dương đơn giản Be
2+
và không tạo thành các hợp chất ion vì để hình
thành ion Be
2+
từ nguyên tử tự do cần tiêu tốn một năng lượng khá lớn (I
1
+ I
2
= 2657,1
kJ/mol). Trong đại đa số các hợp chất, Be tạo ra liên kết cộng hóa trị với các nguyên tố
khác. Magie là kim loại hoạt động mạnh hơn. Trong các hợp chất, đôi khi nó cũng tạo
thành liên kết có một phần cộng hóa trị. Ca, Sr và Ba có tính hóa học cao, gần giống Na.
Trong các phản ứng hóa học, chúng luôn có khuynh hướng tạo ra các cation M
2+
(Ca
2+
, Sr
2+
và Ba
2+
) và tạo thành các hợp chất ion.
Năng lượng ion hóa (I
1
+ I

2
) của các kim loại kiềm thổ lớn hơn rất nhiều so với các
kim loại kiềm. Bù lại ion M
2+
của các kim loại kiềm thổ có điện tích khá lớn, bán kính nhỏ
nên nhiệt hiđrat hóa của nó khá âm, âm hơn nhiều so với các kim loại kiềm. Do đó các kim
loại kiềm thổ có thế điện cực chuẩn khá âm, gần bằng các kim loại kiềm.
2. Trạng thái thiên nhiên.
Các nguyên tố kim loại kiềm thổ hoạt động khá mạnh nên trong thiên nhiên không
thể tìm thấy chúng ở dưới dạng đơn chất mà chúng chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất với các
nguyên tố khác. Sự phân bố của chúng trong thiên nhiên được chỉ ra ở bảng sau
Từ bảng trên ta thấy, berili thuộc loại nguyên tố tương đối hiếm. Trong thiên nhiên
khoáng vật quan trọng nhất của nó là berin (Be
3
Al
2
Si
6
O
18
). Các dạng berin trong suốt,
thường bị tạp chất nhuốm màu khác nhau. Chúng là những đá quý được dùng làm ngọc.
- 15 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Như berin được gọi là emơrơt (hay ngọc bích) có màu xanh lá cây, aquamari có màu xanh
da trời ... Ngày nay người ta đã điều chế nhân tạo được các loại đá này.
Magie là một trong những nguyên tố phổ biến. Magie có trong thành phần các
khoáng silicat (trong đó nhiều nhất là olivin Mg
2
SiO

4
), các khoáng vật cacbonat như
đoimit CaMg(CO
3
)
2
, magiezit MgCO
3
. Khoáng vật dễ tan của Mg là cacnalit
KCl.MgCl
2
.6H
2
O có giá trị quan trọng, là nguyên liệu thông thường để điều chế magie kim
loại. Các khoáng vật silicat của magie có vai trò quan trọng trong thực tế là đá tan
[Mg
3
Si
4
O
10
(OH)
2
] và amiăng [Mg
6
Si
4
O
11
(OH)

2
.H
2
O]. Đá tan đem nghiền thành bột để dùng
làm phấn rôm và chất độn trong cao su; amiăng dùng để làm vật liệu chống cháy, cách
nhiệt và tấm lợp fibro xi măng. Magie còn có một lượng lớn trong nước biển, nước ngầm
và nước của nhiều hồ. Ngoài ra, magie còn có trong chất diệp lục của lá cây và trong các
mô động vật.
Ở nước ta có các mỏ đolomit ở Lào Cai, Phú Thọ và Thanh Hóa, mỏ đá tan ở Yên
Lập (Vĩnh Phú), mỏ amiăng ở Mai Thôn (Hòa Bình) và nhiều núi đá vôi ở Ninh Bình,
Đông Triều ....
Canxi cũng là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trên Trái Đất, phần lớn tồn
tại dưới dạng silicat và alumiat trong các lớp đá macma (granit, gơnai,...), dạng cacbonat
trong đá vôi, đá phân, dạng sunfat trong CaSO
4
và thạch cao CaSO
4
.2H
2
O. Các khoáng vật
florit CaF
2
, apatit Ca5(PO4)3F (hoặc thay F bằng Cl hoặc OH) rất quan trọng đối với kỹ
thuật. Canxi còn có trong nước thiên nhiên và là nguyên nhân gây nên tính cứng của nước.
Ngoài ra, canxi còn có trong động vật (nhiều nhất là trong xương) và trong mô thực vật.
Stronti và bari là các nguyên tố tương đối hiếm. Các khoáng vật quan trọng nhất của
chúng là stronitianit SrCO
3
, viterit BaCO
3

, xeleotit SrSO
4
và baritin BaSO
4
. Ở nước ta có
mỏ baritin ở Hà Bắc.
Radi là nguyên tố rất hiếm, thường chỉ gặp trong các quặng của urani. Tất các đồng
vị của rađi đều phóng xạ. Đồng vị 226Ra tạo thành trong các dãy phân rã 238U. Đồng vị
này lần đầu tiên được Pierre và Marie Curie tách từ quặng urani. Trước đây radi được
dùng để trị liệu bệnh ung thư bằng phóng xạ.
3. Điều chế:
Cũng giống như các kim loại kiềm, các kim loại kiềm thổ được điều chế hoặc bằng
cách điện phân muối clorua nóng chảy, hoặc bằng cách khử halogenua hay oxit của chúng
bằng các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao.
Be được điều chế bằng cách điện phân hỗn hợp BeCl2 và NaCl nóng chảy. Ngoài ra
Be kim loại còn rất dễ thu được khi khử BeCl2 bằng Ca hay Mg.
Mg là một trong các kim loại có nhiều ứng dụng. Nó được điều chế theo nhiều
phương pháp khác nhau. Các phương pháp điều chế Mg quan trọng nhất là:
- 16 -
2100
o
C
1200 - 1300
o
C
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Điện phân hỗn hợp halogenua nóng chảy (ví dụ MgCl
2
+ CaCl
2

+ NaCl). Sơ đồ
thiết bị điện phân điều chế Mg được trình bày ở hình sau:
Muốn nóng chảy được trong bình sắt. Bình sắt này đồng thời là catot. Anot là một trụ
than chì đặt trong ống sứ xốp. Ống sứ này có tác dụng làm màng ngăn chỉ cho clo thoát lên
trên. Để Mg lỏng tập trung ở phía trên của chất điện phân không bị oxi hóa, người ta thổi
chậm một luồng hiđro hoặc khí trơ vào trên bề mặt của nó.
Khử magie oxit bằng các chất khử hóa học.
Cách thứ nhất là dùng than cốc để khử để khử MgO trong lò điện 2100
o
C (MgO
được chế từ magiezit, MgCO
3
).
MgO + C Mg + CO
Cách thứ hai thường dùng ferosilic (hợp kim của Fe và Si, ở đó hàm lượng Si không
dưới 75%) hay alumosilic để khử hỗn hợp MgO và CaO trong các lò điện ở 1200 ÷ 1300
o
C
và trong chân không.
2(CaO.MgO) + Si Ca
2
SiO
4
+ 2Mg
Hỗn hợp MgO và CaO được chế từ đolomit (CaCO3.MgCO3). Mg sinh ra ở dạng
hơi được dẫn đến bộ phận ngưng tụ. Để điều chế Mg tinh khiết (99,999%), người ta cho
thăng hoa Mg kĩ thuật nhiều lần trong chân không.
Ca, Sr, Ba cũng được điều chế bằng cách điện phân các muối clorua nóng chảy hoặc
dùng Al, Mg hay Si để khử các oxit kim loại ở 1200
o

C và trong chân không.
2Al + 4CaO → CaO.Al
2
O
3
+ 3Ca
Si + 3BaO → BaSiO
3
+ 2Ba
Rađi được điều chế bằng cách điện phân dung dịch rađi clorua.
4. Tính chất lí học
Xu hướng biến đổi tính chất lí học của các kim loại kiềm thổ giống như ở các kim
loại kiềm. Nhưng do điện tích hạt nhân tăng lên làm cho bán kính ion và bán kính của các
kim loại kiềm thổ đều nhỏ hơn so với các kim loại kiềm đứng trước nó trong cùng một chu
kỳ. Đồng thời do số electron liên kết trong kim loại kiềm thổ gấp đôi nên liên kết kim loại
trong kim loại kiềm thổ mạnh hơn trong kim loại kiềm. Tất cả các lí do đó đã dẫn đến
nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng và độ cứng của các kim loại kiềm đều
cao hơn so với kim loại kiềm tương ứng. Một số tính chất lí học quan trọng của chúng
được chỉ ra ở bảng sau:
Ở dạng đơn chất, Be có màu xám sáng, còn các kim loại kiềm thổ khác có màu trắng
bạc. Khi để trong không khí, chúng bị phủ một lớp màu xám hoặc vàng nhạc của những
sản phẩm do chúng tương tác với các chất có trong không khí (như MO, MO
2
và M
3
N
2
).
Về cấu trúc mạng tinh thể, kim loại kiềm thổ có những điểm khác với kim loại kiềm.
Chỉ có hai kim loại đầu tiên là Be và Mg, theo đúng quy tắc của Engel và Brewer, có cấu

trúc lục phương. Còn Ca, Sr, Ba và Ra không theo đúng quy tắc, có cấu trúc lập phương
- 17 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
tâm mặt và lập phương hình khối. Ngoài ra ở nhiệt độ cao hơn, ví dụ 300
o
C, dạng thù hình
α – Ca chuyển thành dạng β – Ca, vẫn có cấu trúc mạng lập phương tâm mặt nhưng tính
đối xứng kém hơn. Ở 450
o
C nó chuyển thành dạng thù hình γ - Ca có cấu trúc mạng lục
phương. Còn đối với Sr, ở 215
o
C, dạng α – Sr chuyển thành dạng β – Sr vẫn có cấu trúc
lập phương tâm diện; ở 605
o
C mới chuyển thành dạng γ - Sr có cấu trúc mạng lập phương
giống Mg và Be.
Chính do các kim loại kiềm thổ có cấu trúc mạng lưới tinh thể khác nhau như vậy
nên dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của chúng biến đổi không theo một quy luật
nhất định như đối với các kim loại kiềm.
Tuy có vùng năng lượng cao nhất đã bị lắp đầy bởi các cặp electron ns
2
, nhưng các
kim loại kiềm thổ đều dẫn điện khá tốt, đặc biệt Mg và Ca dẫn điện tốt tương đương các
kim loại kiềm.
Các kim loại Ca, Sr, Ba và các hợp chất dễ bay hơi của chúng khi đưa vào ngọn lửa
thì làm cho ngọn lửa trở nên màu đặc trưng. Ca cho màu đỏ da cam, Sr – màu đỏ son, còn
Ba - màu lục hơi vàng. Trong phân tích định tính, người ta có thể dựa vào các màu đặc
trưng này để nhận ra các kim loại đó.
5. Tính chất hóa học

Các kim loại kiềm thổ là những kim loại hoạt động mạnh
Khi để ngoài không khí, Be, Mg tạo thành một lớp màng oxit rất mỏng làm cho
chúng trở nên xám mờ và không bị oxi hóa tiếp nữa. Còn Ca, Sr và Ba bị bao phủ một lớp
màng xốp hơn màu vàng nhạt là các sản phẩm tương tác của chúng với oxi, nitơ của không
khí. Nếu không khí ẩm thì còn tạo ra cả muối cacbonat nữa. Chính vì vậy mà Ca, Sr và Ba
được bảo quản trong dầu hỏa hay trong bình kín.
Các kim loại kiềm thổ tác dụng mãnh liệt với các phi kim hoạt động mạnh. Ví dụ tác
dụng với các halogen ngay ở điều kiện thường. Với các phi kim kém hoạt động hơn (như
oxi, nitơ, lưu huỳnh, cacbon, silic,...), chúng chỉ phản ứng mạnh khi đun nóng. Với oxi tạo
ra oxit MO, với nitơ tạo ra nitrua M
3
N
2
, với lưu huỳnh tạo ra sunfat MS, với C tạo ra
cacbua MC
2
(trừ Be tạo ra cacbua Be
2
C), với silic tạo ra silixua M
2
Si),...
Khi đun nóng trong không khí, các kim loại kiềm thổ phản ứng mạnh với oxi, nitơ,
tỏa nhiều nhiệt, tạo ra oxit MO và nitrua M
3
N
2
.
Ví dụ: Mg + O
2
→ 2MgO

3Mg + N
2
→ Mg
3
N
2
Mg cháy trong không khí phát ra ánh sáng chói giàu tia tử ngoại. Có hiện tượng đó là
do ion Mg2+ và ion O2- đều có bán kính nhỏ kết hợp với nhau đã tạo ra mạng tinh thể chặt
khít của MgO và phát nhiệt rất mạnh (năng lượng mạng lưới của MgO là 3924 kJ/mol là
lớn nhất trong các oxit của kim loại kiềm thổ). Chính lượng nhiệt lớn này đã nung nóng
mạnh các hạt MgO làm phát ra ánh sáng chói và giàu tia tử ngoại. Lợi dụng hiện tượng
- 18 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
này, người ta trộn Mg với các chất oxi hóa như KClO
3
, KMnO
4
, KNO
3
để chế ra pháo
sáng, đạn lửa, và trước kia dùng trong kĩ thuật chụp ảnh, chiếu sáng.
Ca, Sr và Ba phản ứng với hiđro khi đun nóng. Chẳng hạn Ca phản ứng với hiđro ở
150
o
C: Ca + H
2
→ CaH
2
Các hợp chất MH2 tạo thành đều là hợp chất ion, bền hơn các hiđrua ion của kim
loại kiềm.

Mg chỉ có thể kết hợp với hiđro tạo ra MgH
2
ở nhiệt độ 570
o
C và áp suất lớn của khí
hiđro (200atm) với có mặt của magie iođua. MgH
2
là hợp chất cộng hóa trị.
Be không phản ứng trực tiếp với hiđro.
Trong dãy điện hóa của các kim loại, Ca, Sr và Ba đứng gần đầu dãy, tương đương
với kim loại kiềm, nên chúng phản ứng mạnh với nước ngay ở nhiệt độ thường.
Ca + 2H
2
O → Ca(OH)
2
+ H
2
↑
Mức độ phản ứng tăng theo trật tự Ca<Sr<Ba.
Còn Mg tuy đứng xa hiđro trong dãy điện hóa, nhưng nó tác dụng rất chậm với nước
lạnh do tạo ra Mg(OH)
2
ít tan. Khi đun nóng, phản ứng giữa Mg với nước xảy ra mạnh
hơn.
Be không phản ứng với nước do có lớp oxit BeO bền chắc bảo vệ.
Các kim loại kiềm thổ phản ứng mãnh liệt với axit.
Ví dụ: M + 2HCl → MCl
2
+ H
2

Riêng Mg không phản ứng với HF và H
3
PO
4
do tạo thành các muối ít tan. Còn Be bị
thụ động hóa trong HNO
3
và H
2
SO
4
đặc nguội.
Be là kim loại hoạt động yếu nhất trong phân bón. Giống như Al, hiđroxit của nó là
chất lưỡng tính. Do đó khi phản ứng với dung dịch axit và dung dịch kiềm, Be không tạo
thành ion đơn giản mà lại tạo thành phức chất kiểu cation và anion. Ở đó Be có mức oxi
hóa (II), số phối trí 4 và ở trạng thái lai hóa sp
3
. Chẳng hạn Be có thể tan trong axít, trong
dung dịch kiềm mạnh tạo thành các phức chất:
Be + 2H
3
O
+
+ 2H
2
O → [Be(H
2
O)
4
]

2+
+ H
2
↑
Be + 2OH
-
+ 2H
2
O → [Be(H
2
O)
4
]
2-
+ H
2
↑
Ngoài ra Be còn có thể tan trong kiềm nóng chảy tạo thành muối berilat
Be + 2NaOH  Na
2
BeO
2
+ H
2
Do có tính khử mạnh và ái lực rất lớn với oxi nên khi đun nóng các kim loại kiềm thổ
có thể đẩy được các oxit kim loại và phi kim có tính khử yếu hơn ra khỏi oxit của chúng
như: B
2
O
3

, TiO
2
, Al
2
O
3
, Cr
2
O
3
, CO
2
, SiO
2
...
2Be + TiO
2
 Ti + 2BeO
3Ca + Al
2
O
3
 3CaO +2Al
2Mg + SiO
2
 MgO + Si
- 19 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Ngoài ra kim loại kiềm thổ còn khử được các hiđrua của các kim loại khác, kể cả
nguyên tố họ lantan và họ actini đến kim loại.

TiCl
2
+ Mg  Ti + 2MgCl
2
UF
4
+ 2Mg  U + 2MgF
2
Trong thực tế người ta dùng kim loại kiềm thổ làm chất khử trong luyện kim để điều
chế nhiều kim loại hiếm, kim loại khó nóng chảy và các nguyên tố phi kim.
Ca, Sr, Ba tan trong amoniac lỏng tạo ra dung dịch màu xanh, tuy nhiên mức độ hòa
tan kém hơn kim loại kiềm.
6. Ứng dụng của kim loại kiềm thổ:
* Beri:
- Beri có giá trị to lớn trong việc chế tạo hợp kim. Một lượng nhỏ của barilit đủ tạo ra
một hợp kim tính chống gỉ, tính bền cơ học và độ cứng cao.
- Hợp kim đồng chứa 3% Be có sức chống gãy gấp 4 lần đồng nguyên chất, chứa 2%
Be cứng hơn thép không gỉ 2 lần..
- Các hợp kim của Be được dùng trong kỹ nghệ máy bay, đồng hồ và kỹ thuật điện.
- Trong công nghệ hạt nhân, Be được làm thành chắn lò phản ứng hạt nhân, làm chất
hãm và chất phản xạ nơtron.
* Magiê:
- Là kim loại nhẹ nhất được sử dụng trong kiến trúc. Phần lớn Mg được dùng để sản
xuất hợp kim chế tạo máy bay, ôtô và máy móc
- Hai hợp kim quan trong của Mg:
+ “Electron” có thành phần: 3-10% Al; 2-4% Zn, còn lại là Mg. “electron” được
dùng trong chế tạo máy bay.
+ “Macnhali” chứa 10-30% Mg và 30-70%Al, cứng và bền hơn nhôm tinh khiết.
* Các kim loại kiềm thổ (trừ Be) đều có tính khử mạnh, có ái lực hóa học lớn với phi
kim. Nên được dùng để khử các tạp chất ra khỏi kim loại, hợp kim hoặc khí.

* Rađi là nguyên tố phóng xạ đầu tiên được ứng dụng trong thực tế. Nó được dùng
chủ yếu để chữa các khối u và một số bệnh khác.
7. Các oxit của kim loại kiềm:
7.1. Oxit MO:
* Điều chế:
Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế các oxit kim loại kiềm thổ MO bằng cách
nhiệt phân muối cacbonat hay nitrat tương ứng.
Ví dụ: CaCO
3
 CaO + CO
2
BaCO
3
 BaO + CO
2
2Sr(NO
3
)
2
 2SrO + 4NO
2
+ O
2
Ngoài ra có thể dùng than để khử muối cacbonat ở nhiệt độ thấp hơn.
- 20 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Ví dụ: BaCO
3
+ C  BaO +2CO
* Tính chất vật lý:

Các oxit kim loại kiềm thổ đều là chất bột màu trắng
Các oxit kim loại kiềm thổ rất khó nóng chảy và rất bền với nhiệt vì các oxit này có
mạng lưới rất lớn và nhiệt hình thành khá âm. Ở nhiệt độ sôi chúng biến thành hơi mà
không bị phân hủy
Các oxit của kim loại kiềm đều có cấu trúc theo mạng lập phương trừ BeO
* Tính chất hóa học:
Trừ BeO, tất cả các oxit của kim loại kiềm đều là oxit bazơ mạnh. MgO ở dạng bột
tan ít trong nước. MgO tinh thể tan chậm trong nước. Các oxit khác tan trong nước và tỏa
nhiệt lớn: MO + H
2
O  M(OH)
2
Các oxit kim loại kiềm thổ có khả năng hấp thu khí CO2 và dễ tan trong axit
Ví dụ: CaO + CO
2
 CaCO
3
MgO + 2HCl  MgCl
2
+ H
2
O
BeO không tan trong nước. Là chất lưỡng tính khi đun nóng, nó tác dụng với các
dung dịch axit và dung dịch kiềm tạo ra các ion phức bền
BeO + 2H
3
O
+
+ H
2

O  [Be(H
2
O)
4
]
2+
BeO + 2OH
-
+ H
2
O  [Be(H
2
O)
4
]
2-
Ngoài ra BeO còn tác dụng với oxit bazơ và oxit axit khi nóng chảy tạo ra muối
BeO + SiO
2
 Be
2
SiO
4
(Berili octhosilicat)
BeO + Na
2
O  Na
2
BeO
2

( Natri berilat)
Các oxit của kim loại kiềm thổ có thể bị kim loại kiềm, nhôm, silic, khử đến kim loại
ở nhiệt độ cao.
2Al + 4SrO  SrO.Al
2
O
3
+ 3Sr
* Canxi oxit: CaO (vôi sống)
Vôi sống thường là hỗn hợp của CaO và MgO.
CaCO
3
 CaO + CO
2
7.2. Peoxit (MO
2
) và supeoxit (MO
4
)
a. Peoxit:
Các peoxit của Ca, Sr và Ba đều là chất rắn màu trắng. Khó tan trong nước. Dung
dịch của chúng có môi trường kiềm
8. Hiđroxit của kim loại kiềm thổ:
9. Halogennua cuả các kim loại kiềm thổ:
∗ Là những chất rắn
∗ nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy khá cao
∗ Trừ BeF
2
florua của các kim loại kiềm thổ dều ít tan trong nước.
- 21 -

HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
10. Sunfat của các kim loại kiềm thổ:
11. Cacbonat của các kim loại kiềm thổ:
12. Nước cứng:
CHƯƠNG 4 : CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI NHÓM III
A
1.Tính chất chung
Các nguyên tố kim loại nhóm III
A
có lớp e hóa trị có cấu hình e chung là ns
2
np
1
nên
chúng đều thể hiện số oxi hóa là +3
Tính chất của các nguyên tố kim loại nhóm III
A
không giống nhau nhiều như các
nguyên tố kim loại kiềm thổ
Năng lượng ion hóa để tách 3e ra khỏi nguyên tử các nguyên tố này lớn vì vậy bên
cạnh hợp chất ion chúng còn xu hướng tạo thành các hợp chất cộng hóa trị
2.Trạng thái thiên nhiên và đồng vị
Về hàm lượng nguyên tử trên Trái Đất, nhôm chiếm thứ 4 (5,5%) sau O,H,Si
Nhôm chỉ có 1 đồng vị bền là
27
Al
Các khoáng vật chứa nhôm nhiều nhất trong tự nhiên là :
- Fenspat(K[AlSiO
8
],Na[AlSiO

8
])
- Mica(KAl
2
[AlSi
3
O
10
](OH)
2
- Cao lanh(Al
4
[Si
4
O
16
](OH)
8
nhưng khoáng vật có giá trị lớn nhất để sản xuất
nhôm là boxit Al
2
O
3
.nH
2
O và criolit Na
3
[AlF
6
]

- Ga,In,Tl có hàm lượng rất thấp
- Ga,In,Tl không hình thành khoáng vật riêng
- Ga thường lẫn trong quặng kẽm và chì
3. Phương pháp điều chế các kim loại nhóm III
A
a.Điều chế nhôm
-P
2
điện phân nóng chảy Al
2
O
3
và Na
3
[AlF
6
]
Tinh chế nhôm oxit : Al
2
O
3
+ Na
2
CO
3
→ 2NaAlO
2
+ CO
2
Hòa sản phẩm vào nước,tạp chất lắng xuống còn NaAlO

2
tan vào dung dịch ở dạng
Na[Al(OH)
4
]
-P
2
Boye
- 22 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Đun bột Al
2
O
3
nghiền với d
2
NaOH 40% trong nồi áp suất ở 150
o
C và p(5-6pm).
Al
2
O
3
tan trong d
2
kiềm đó tạo thành Natrihiđrosoaluminat
Al
2
O
3

+ 2 NaOH +3H
2
O→2Na[Al(OH)
4
]
Lọc lấy kết tủa nung ở 1200-1400
o
C trong lò sẽ thu được Al
2
O
3
tinh khiết
Al(OH)
3
→Al
2
O
3
+H
2
O
Criolit thiên nhiên khá hiếm nên được điều chế bằng cách hòa tan Al(OH)
3
và
Na
2
CO
3
trong d
2

HF
2Al(OH)
3
+ 12HF +3Na
2
CO
3
→2Na
3
[AlF
6
] + 9H
2
O + 3CO
2
Sau đó hòa tan Al
2
O
3
trong criolit.Quá trình điện phân hỗn hợp trên được thực hiện
ở 960
o
C với U=5(V) và I=140000(A)
Cơ chế : Θ Θ
Al
3+
O
2-
Catot: Al
3+

+3e → Al
Anot : 2O
-2
-4e → O
2
Chú ý : trong quá trình điện phân phải hạ dần anot xuống thấp vì khí oxi ở nhiệt độ
cao sẽ đốt cháy cực dương là cacbon sinh ra hỗn hợp khí CO và CO
2
b.Điều chế Ga,Tl,In:
Bằng cách khử oxit của chúng hoặc bằng cách điện phân muối của chúng
4.Tính chất vật lý
Al Ga In Tl
Khối lượng riêng(g/cm
3
)
Kiểu cấu trúc tinh thể
Nhiệt độ nóng chảy(
0
C)
Nhiệt độ sôi(
0
C)
Độ dẫn điện(Hg=1)
2.7
Lập phương
660
2520
36,1
5.9
Trực thoi

30
2230
2
7.3
Tứ phương
156
2000
12
11.9
Lục phương(
α
-Tl)
Lục phương(
γ
-Tl)
303
1460
5
Tất cả 4 kim loại đều là những kim loại có màu trắng bạc,phản chiếu ánh sáng tốt,
nếu để trong không khí thì ánh bạc bị mờ dần
5.Tính chất hóa học
a.Tác dụng với O
2
,S
- 23 -
Al
2
O
3
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2

Ga,Al,Tl và In tác dụng mãnh liệt với O
2
và S khi đun nóng
4Al + 3O
2
→ 2Al
2
O
3
2Al + 3S→Al
2
S
3
b.Tác dụng với halogen
Al, Ga, Tl, In phản ứng với Clo và Brôm ngay ở nhiệt độ thường còn với Iot khi đun
nóng
2Al + 3Cl
2
→ 2AlCl
3
2Ga + 3Br
2
→2GaBr
3
c.Tác dụng với N
2
và C
3Al + 4C→ Al
4
C

3
d.Tác dụng dung dịch axit
Al,Ga,In tan dễ trong HCl và H
2
SO
4
còn Tl tan chậm vì có lớp muối TlCl bảo vệ
3Al + 6HCl→ 2AlCl
3
+ 3H
2
2Al + 3H
2
SO
4
→Al
2
(SO
4
)
3
+3H
2
Chú ý : Al thụ động trong d
2
H
2
SO
4

đặc nguội
và HNO
3

đặc nguội
(vì các axit có
tính oxi hóa này đã tạo cho nhôm 1 lớp màng oxit để bảo vệ khỏi tác dụng với axit)
e.Tác dụng với d
2
kiềm
Al tan trong d
2
kiềm mạnh giải phóng H
2
2Al + 2OH
-
+ 6H
2
O→2[Al(OH)
4
]
-
+ 3H
2
6.Ứng dụng của các kim loại nhóm III
A
-Al:dùng tráng gương thay cho bạc, trong đường dây tải điện lớn. Hợp kim của nhôm
được dùng trong CN chế tạo ô tô, máy bay(hợp kim Đuyra), dùng chế tạo động cơ máy
bay ,tàu thủy(hợp kim Silumin)
-Gali: chế tạo nhiệt kế đo nhiệt độ cao

-In: dùng trong mạ điện bảo vệ các kim loại khác khỏi bị gỉ
-Gali và In dùng để tráng gương kính thiên văn,chế tạo các chất bán dẫn
7.Oxit của kim loại nhóm III
A
Đều tạo thành oxit và có CTC : M
2
O
3
a.Al
2
O
3
*Tính chất vật lý:
- 24 -
HMQ Lý thuyết hoá học vô cơ 2
Chất rắn không màu hoặc màu trắng,không tan trong nước và rất chịu nóng
Trong tự nhiên, Al
2
O
3
tồn tại dưới dạng hiđrat hóa có CT : Al
2
O
3
.xH
2
O hoặc dạng
khan
Nhiệt độ nóng chảy : 2000
o

C, có cấu trúc mạng tinh thể,phổ biến là 2 dạng α và γ
*Hóa tính : có tính lưỡng tính
-Tan trong dung dịch

axit tạo thành aluminat kiềm
Al
2
O
3
+ 6NaOH + 3H
2
O→ 2Na
3
[Al(OH)
6
]
Ứng dụng:dùng điều chế nhôm, dùng làm vật liệu chịu lửa:chén nung, ống nung và
lốp lót trong các lò điện,dùng làm xi măng (28,4% Al
2
O
3
)
*Điều chế: Nung nóng Al(OH)
3
ở nhiệt độ 1200-1400
o
C
2Al(OH)
3
→Al

2
O
3
+3H
2
O
b.Oxit của Ga,Tl,In
*Lý tính:đều là chất rắn có màu đặc trưng:
Ga
2
O
3
có màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 1740
o
C, tồn tại ở hai dạng thù hình:
α
bền
ở nhiệt độ cao và
γ
bền ở nhiệt độ thấp
In
2
O
3
: màu vàng nóng chảy ở 850
o
C
Tl
2
O

3
màu hung, nhiệt độ nóng chảy trên 799
o
C, không tan trong dung dịch kiềm,
dung dịch axit(trừ Tl
2
O
3
tan được trong dung dịch axit
*Hóa tính: Tl
2
O
3
tác dụng với axit
Tl
2
O
3
+6HCl→2TlCl
3
+3H
2
O
*Điều chế: Đốt kim loại trong không khí
4Ga + O
2
→ Ga
2
O
3

Nhiệt phân hiđroxit hay muối nitrat
4Ga(NO
3
)
3
→ 2Ga
2
O
3
+ 12NO
2
+ 3O
2
8.Hiđroxit của kim loại nhóm III
A
a.Nhôm hiđroxit
Công thức : Al
2
O
3
.nH
2
O (n>3)
Do thói quen & để thuận tiện người ta biểu diễn thành phần kết tủa của nhôm
hiđroxit bằng công thức Al(OH)
3
Điều chế: CO
2
+ NaAlO
2

+ 2H
2
O →NaHCO
3
+ Al(OH)
3
- 25 -