Az alkáliföldfémek közé tartoznak a IIa csoportba tartozó fémek: berillium, magnézium, kalcium, stroncium, bárium és rádium. Könnyű, puha és nagyon reaktív.

Általános jellemzők

Be-től Ra-ig (a periódusos rendszerben fentről lefelé) növekedés tapasztalható: atomi sugár, fémes, bázikus, csökkentő tulajdonságok, reaktivitás. Csökkent elektronegativitás, ionizációs energia, elektronaffinitás.

Ezeknek az elemeknek az elektronikus konfigurációja hasonló, mivel ugyanabban a csoportban vannak (a fő alcsoportban!), Az általános képlet ns 2:

• Be-2s2
• Mg-3s2
• Ca-4s2
• S-5s 2
• Ba-6s 2
• Ra-7s2

természetes vegyületek

A természetben az alkáliföldfémek a következő vegyületek formájában fordulnak elő:

• Be - BeO*Al 2 O 3 *6SiO 2 - berill
• Mg - MgCO 3 - magnezit, MgO * Al 2 O 3 - spinell, 2MgO * SiO 2 - olivin
• Ca - CaCO 3 - kréta, márvány, mészkő, kalcit, CaSO 4 * 2H 2 O - gipsz, CaF 2 - fluorit

Nyugta

Ezek aktív fémek, amelyeket nem lehet oldat elektrolízisével előállítani. Előállításukra olvadékok elektrolízisét, aluminotermiát és sókból más aktívabb fémekkel történő kiszorítását alkalmazzák.

MgCl 2 → (t) Mg + Cl 2 (olvadékelektrolízis)

CaO + Al → Al 2 O 3 + Ca (aluminotermia a fémek oxidjainak alumíniummal történő redukálásával történő előállítási módja)

MgBr 2 + Ca → CaBr 2 + Mg

Kémiai tulajdonságok

Alkáliföldfém-oxidok

Az RO általános képletük van, például: MgO, CaO, BaO.

Nyugta

Az alkáliföldfém-oxidok karbonátok és nitrátok lebontásával állíthatók elő:

MgCO 3 → (t) MgO + CO 2

Ca(NO 3) 2 → (t) CaO + O 2 + NO 2

Kémiai tulajdonságok

Főleg alapvető tulajdonságokat mutasson, kivéve a BeO - amfoter oxidot.

Alkáliföldfémek hidroxidjai

Alaptulajdonságokat mutatnak, a berillium-hidroxid - amfoter-hidroxid kivételével.

Nyugta

Kapjon hidroxidot a megfelelő fém-oxid és víz reakciójában (mind a Be (OH) 2 kivételével)

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

Kémiai tulajdonságok

A legtöbb hidroxid alapvető tulajdonságai hajlamosak savakkal és savas oxidokkal reagálni.

Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + H 2 O

Ca (OH) 2 + H 2 O + CO 2 → Ca (HCO 3) 2 + H 2 O

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O + CO 2

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Sókkal való reakciók (és nem csak) akkor mennek végbe, ha a sók oldódnak és a reakció eredményeként gáz szabadul fel, csapadék képződik, vagy gyenge elektrolit (víz) képződik.

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

A berillium-hidroxid amfoter: kettős tulajdonságokkal rendelkezik, savakkal és bázisokkal egyaránt reagál.

Be(OH) 2 + HCl → BeCl 2 + H 2 O

Be(OH) 2 + NaOH → Na 2

A vízkeménység a víz tulajdonságainak összessége, attól függően, hogy túlnyomórészt kalcium- és magnéziumsók vannak benne: bikarbonátok, szulfátok és kloridok.

Vannak átmeneti (karbonátos) és állandó (nem karbonátos) keménységek.

Valószínűleg gyakran távolítja el otthonában a víz keménységét, merem állítani – minden nap. A víz ideiglenes keménységét egyszerűen felforraljuk egy vízforralóban, és a falán lévő mész - CaCO 3 - vitathatatlan bizonyítéka a keménység megszűnésének:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Az átmeneti keménység is megszüntethető Na 2 CO 3 vízhez adásával:

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

Felesleges forralással állandó keménységgel küzdeni: a szulfátok és a kloridok nem csapódnak ki forrás közben. A víz állandó keménysége megszüntethető, ha a vízhez Na 2 CO 3 -ot adnak:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + NaCl

MgSO 4 + Na 2 CO 3 + H 2 O → 2 CO 3 ↓ + CO 2 + Na 2 SO 4

A víz keménysége különböző tesztekkel határozható meg. A túl magas vízkeménység a kazánok, csövek és vízforralók falán gyors vízkőképződéshez vezet.

©Bellevich Jurij Szergejevics

Ezt a cikket Jurij Szergejevics Bellevics írta, és az ő szellemi tulajdonát képezi. Az információk és tárgyak másolása, terjesztése (beleértve a más oldalakra és internetes forrásokra történő másolást is) vagy bármilyen más felhasználása a szerzői jog tulajdonosának előzetes engedélye nélkül törvényileg büntetendő. A cikk anyagainak beszerzéséhez és felhasználásuk engedélyéhez vegye fel a kapcsolatot

Első rész. Általános jellemzőkIIAz elemek periódusos rendszerének egy csoportja.

Ez a csoport a következő elemeket tartalmazza: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Közös elektronikus konfigurációjuk van: (n-1)p 6 ns 2, kivéve a Be 1s 2 2s 2. Ez utóbbi miatt a Be tulajdonságai kissé eltérnek az alcsoport egészének tulajdonságaitól. A magnézium tulajdonságai is eltérnek az alcsoport tulajdonságaitól, de kisebb mértékben. A Ca - Sr - Ba - Ra sorozatban a tulajdonságok egymás után változnak. A relatív elektronegativitás a Be - Ra sorozatban azért esik, mert. az atom méretének növekedésével a vegyértékelektronok könnyebben adódnak ki. Az IIA alcsoport elemeinek tulajdonságait két ns-elektron leadásának könnyűsége határozza meg. Ilyenkor E 2+ ionok keletkeznek. A röntgendiffrakció vizsgálatakor kiderült, hogy egyes vegyületekben az IIA alcsoport elemei monovalenciát mutatnak. Ilyen vegyületek például az EG, amelyeket úgy kapunk, hogy E-t adunk az EG2 olvadékhoz. Ennek a sorozatnak minden eleme magas aktivitása miatt nem található meg szabad állapotban a természetben.

Második rész. Berillium és magnézium.

A berillium története

A drágakövek formájú berilliumvegyületek már az ókorban ismertek. Ősidők óta az emberek keresik és fejlesztik a kék akvamarin, zöld smaragd, zöldessárga berill és arany krizoberil lelőhelyeit. De a kémikusok csak a 18. század végén gyanították, hogy a berillben van valami új, ismeretlen elem. 1798-ban Lewis Nicholas Vauquelin francia vegyész izolálta a "La terree du beril" oxidot a berillből, amely különbözött az alumínium-oxidtól. Ez az oxid édes ízt adott a sóknak, nem képez timsót, feloldódott ammónium-karbonát oldatban, és nem csapta ki kálium-oxalát. A berillium fémet először 1829-ben a híres német tudós, Weller, és ezzel egyidejűleg a francia Bussy tudós kapott, aki a berillium-klorid fém káliummal való redukálásával fém-berilliumport nyert. Az ipari termelés kezdete 30-40 évre nyúlik vissza. a múlt század.

A magnézium története

Az elem nevét az ókori görögországi Magnesia lelőhelyről kapta, a természetes magnéziumtartalmú anyagokat, a magnezit és a dolomitot régóta használják az építőiparban.

Az első kísérletek a magnézia fémes alapjának tiszta formájában történő izolálására ben történtek eleje XIX V. Humphrey Davy (1778–1829) híres angol fizikus és kémikus, miután lúg és nátronlúg olvadékait elektrolizálta, és fémes Na-t és K-t kapott. Elhatározta, hogy megpróbálja hasonló módon lebontani az alkáliföldfémek és a magnézia oxidjait. Kezdeti kísérleteiben Davy egy áramot engedett át nedves oxidokon, és olajréteggel védte meg őket a levegővel való érintkezéstől; a fémek azonban a katódhoz olvadtak, és nem lehetett szétválasztani őket.

Davy sokféle módszert kipróbált, de mindegyik – különböző okokból – nem járt sikerrel. Végül 1808-ban szerencséje volt – nedves magnéziát kevert össze higany-oxiddal, a masszát platinalemezre helyezte, és áramot vezetett át rajta; az amalgámot üvegcsőbe vitték át, melegítették a higany eltávolítására, és új fémet kaptak. Ugyanígy Davy-nak sikerült báriumot, kalciumot és stronciumot szereznie. A 19. század végén Németországban megkezdődött a magnézium elektrolitikus eljárással történő ipari előállítása. Elméleti és kísérleti munka a magnézium elektrolitikus eljárással történő előállítását hazánkban a P.P. Fedotjev; a magnézium-oxid szilíciummal vákuumban történő redukciójának folyamatát P.F. Antipin.

Terítés

A berillium a nem túl gyakori elemek közé tartozik: a földkéreg tartalma 0,0004 tömeg%. %. A berillium a természetben kötött állapotban fordul elő. A berillium legfontosabb ásványai: berill-Be 3 Al 2 (SiO 3) 6, krizoberil-Be (AlO 2) 2 és fenakit-Be 2 SiO 4. A berillium nagy része szennyeződésként porlódik számos más elem ásványi anyagaihoz, különösen az alumíniumhoz. A berillium megtalálható a tengerek mély üledékeiben és egyesek hamujában is kemény szén. A különféle színű szennyeződésekkel színezett berill egyes fajtáit a drágakövek közé sorolják. Ilyenek például a zöld smaragdok, kékes-zöld akvamarinok.

A magnézium az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a földkéregben. A magnéziumtartalom 1,4%. A legfontosabb ásványok közé tartoznak különösen a szén-karbonátos kőzetek, amelyek hatalmas tömegeket alkotnak a szárazföldön, sőt egészben is. hegyvonulatok – magnezit MgCO 3 és dolomit MgCO 3-CaCO 3. Különféle hordalékkőzetrétegek alatt kősó-lerakódásokkal együtt egy másik, könnyen oldódó magnéziumtartalmú ásvány kolosszális lerakódásai is ismertek - karnallit MgCl 2 -KCl-6H 2 O. Ezenkívül sok ásványi anyagban a magnézium szorosan kapcsolódik a szilícium-dioxidhoz, így pl. olivin[(Mg, Fe) 2 SiO 4] és kevésbé gyakori forsterit(Mg 2 SiO 4). Egyéb magnéziumtartalmú ásványi anyagok az brucit Mg(OH)2 , kieserite MgSO4 , epsonite MgSO 4-7H 2O , cainite MgS04-KCl-3H2O . A Föld felszínén a magnézium könnyen vizes szilikátokat (talkum, azbeszt stb.) képez, erre példa: szerpentin 3MgO-2SiO 2 -2H 2 O. Az ismert ásványi anyagok közül körülbelül 13% tartalmaz magnéziumot. A természetes magnéziumvegyületek azonban oldott formában is széles körben megtalálhatók. A különféle ásványok és kőzetek mellett 0,13% magnézium MgCl 2 formájában folyamatosan megtalálható az óceánvizekben (tartalékai itt kimeríthetetlenek - kb. 6-10 16 tonna), valamint a sós tavakban és forrásokban. A magnéziumot a klorofill is tartalmazza legfeljebb 2% mennyiségben, és itt komplexképzőként működik. Ennek az elemnek a teljes tartalmát a Föld élőanyagában körülbelül 10 11 tonnára becsülik.

Nyugta

A magnézium kinyerésének fő (körülbelül 70%-os) módszere az olvadt karnallit vagy MgCl 2 elektrolízise egy fluxusréteg alatt az oxidáció elleni védelem érdekében. A magnézium (kb. 30%) előállításának termikus módszere az elégetett magnezit vagy dolomit helyreállítása. A berilliumkoncentrátumokat berillium-oxiddá vagy hidroxiddá dolgozzák fel, amelyből fluoridot vagy kloridot nyernek. A fémes berillium átvételekor BeCl 2 (50 tömeg%) és NaCl olvadék elektrolízisét hajtják végre, amelynek olvadáspontja 300 °C, szemben a tiszta BeCl 2 400 °C-kal. Ezenkívül a berilliumot magnézium- vagy aluminotermikus úton nyerik 1000-1200 0 C-on Na 2-ből: Na 2 + 2Mg \u003d Be + 2Na + MgF 2. A nagy tisztaságú berilliumot (főleg a nukleáris ipar számára) zónaolvasztással, vákuumdesztillációval és elektrolitikus finomítással nyerik.

Sajátosságok

A berillium "tiszta" elem. A természetben a magnézium három stabil izotóp formájában fordul elő: 24 Mg (78,60%), 25 Mg (10,11%) és 26 Mg (11,29%). Mesterségesen 23, 27 és 28 tömegű izotópokat kaptunk.

A berillium rendszáma 4, atomtömege 9,0122. A periódusos rendszer második periódusába tartozik, és a 2. csoport fő alcsoportját vezeti. A berillium atom elektronszerkezete 1s 2 2s 2. A kémiai kölcsönhatás során egy berillium atom gerjesztésre kerül (ami 63 kcal/g × atom ráfordítást igényel) és a 2s elektronok egyike a 2p pályára kerül, ami meghatározza a berillium kémia sajátosságait: maximum 4-es kovalensséget mutathat, 2 kötést képezve a donormechanizmussal, ill. Az ionizációs potenciál görbéjén a berillium az egyik legmagasabb helyet foglalja el. Ez utóbbi megfelel a kis sugarának, és a berilliumot olyan elemként jellemzi, amely nem különösebben hajlandó elektronokat adni, ami elsősorban az elem alacsony kémiai aktivitását határozza meg. Az elektronegativitás szempontjából a berillium tipikus átmeneti elemnek tekinthető az elektropozitív fématomok, amelyek könnyen átadják az elektronjaikat, és a tipikus komplexképző szerek között, amelyek hajlamosak képződni. kovalens kötés. A berillium a LicMg-nél nagyobb mértékben diagonális analógiát mutat az alumíniummal, és kainoszimmetrikus elem. A berillium és vegyületei rendkívül mérgezőek. MPC a levegőben - 2 μg / m 3.

Az elemek periodikus rendszerében a magnézium a II. csoport fő alcsoportjában található; a magnézium sorszáma 12, atomtömege 24,312. Egy gerjesztetlen atom elektronkonfigurációja 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2; a Mg atom (3s 2) külső elektronhéjainak szerkezete megfelel nullaértékű állapotának. A kétértékű 3s 1 3p 1 gerjesztése 62 kcal/g-atom ráfordítást igényel. A magnézium ionizációs potenciálja kisebb, mint a berilliumé, ezért a magnéziumvegyületekre a kötések nagyobb aránya jellemző. A magnézium emellett kevésbé komplexképző, mint a berillium. A befejezetlen d-héjú IIIB csoport elemeivel való kölcsönhatásnak van néhány sajátossága. Ebbe a csoportba tartozik az Sc, Y, Ln és Th. Ezek az elemek a magnéziummal közbenső fázisok sorozatát alkotják, és folyékony állapotban jól oldódnak benne. Ezen elemek és magnézium keverékeinek állapotdiagramjai eutektikus jellegűek. Ezeknek az elemeknek a magnéziumban való oldhatósága szilárd állapotban nem magas (2-5 tömeg%). Az alkáliföldfémeknél és különösen az alkálifémeknél a magnézium szilárd halmazállapotban nem képez jelentős oldhatósági tartományt, ami az atomsugár nagy különbségével jár. Kivételt képez a lítium, amelynek atomsugara 2%-kal tér el a magnéziumétól. A magnézium rendszerei rézzel, ezüsttel és arannyal eutektikus típusúak. Az ezüst oldhatósága eutektikus hőmérsékleten -16 tömeg%.

Fizikai tulajdonságok

Berillium - Ezüstfehér fém. Elég kemény és törékeny. Diamágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Levegőben vékony oxidfilm borítja, amely szürke, matt színt ad a fémnek, és véd a további korrózió ellen. A berillium összenyomhatósága nagyon alacsony. Minden fémnél kevesebb (17-szer kevesebb, mint az Al) késleltetés röntgensugarak. A hcp szerkezetben a=0,228 nm és c=0,358 nm periódusokkal kristályosodik, cn=6. 1254 o C-on a hatszögletű a-módosítás a köbös b-vé alakul át. A berillium eutektikus ötvözeteket képez Al és Si-vel.

A IIA csoport csak fémeket tartalmaz - Be (berillium), Mg (magnézium), Ca (kalcium), Sr (stroncium), Ba (bárium) és Ra (rádium). A csoport első képviselőjének, a berilliumnak a kémiai tulajdonságai a legerősebben különböznek a kémiai tulajdonságok e csoport egyéb elemei. Kémiai tulajdonságai sok tekintetben még jobban hasonlítanak az alumíniumhoz, mint más IIA csoportba tartozó fémekhez (az úgynevezett "átlós hasonlóság"). A magnézium kémiai tulajdonságait tekintve is jelentősen eltér a Ca-tól, Sr-től, Ba-tól és Ra-tól, de még mindig sokkal hasonlóbb kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a berilliumé. A kalcium, stroncium, bárium és rádium kémiai tulajdonságainak jelentős hasonlósága miatt egy családba egyesítik, ún. alkáliföldfém fémek.

Az IIA csoport minden eleme ide tartozik s-elemek, pl. tartalmazzák az összes vegyértékelektronjukat s-alszint. Így az elektronikus konfiguráció a külső elektronréteg minden kémiai elemek ennek a csoportnak megvan a formája ns 2 , Ahol n– annak az időszaknak a száma, amelyben az elem található.

A sajátosságok miatt elektronikus szerkezet A IIA csoportba tartozó fémek, ezek az elemek a nullán kívül csak egyetlen oxidációs állapotra képesek, ami +2. Az IIA csoport elemei által alkotott egyszerű anyagok, bármely résztvevő részvételével kémiai reakciók csak oxidálódhat, pl. elektronokat adományozni:

Én 0 - 2e - → Én +2

A kalcium, a stroncium, a bárium és a rádium rendkívül reaktív. Az általuk képződött egyszerű anyagok nagyon erős redukálószerek. A magnézium erős redukálószer is. A fémek redukáló aktivitása megfelel a D.I. periodikus törvény általános törvényeinek. Mengyelejev és lefelé növekszik az alcsoportban.

Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal

oxigénnel

Melegítés nélkül a berillium és a magnézium nem lép reakcióba sem a légköri oxigénnel, sem a tiszta oxigénnel, mivel vékony védőfóliával vannak bevonva, amely BeO és MgO oxidokból áll. Tárolásuk nem igényel különleges védelmi módszereket a levegőtől és a nedvességtől, ellentétben az alkáliföldfémekkel, amelyeket a velük szemben közömbös folyékony, leggyakrabban kerozin réteg alatt tárolnak.

Legyen, Mg, Ca, Sr, amikor oxigénben égetik, MeO összetételű oxidokat képez, és Ba - bárium-oxid (BaO) és bárium-peroxid (BaO 2) keveréke:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Ba + O 2 \u003d 2BaO

Ba + O 2 \u003d BaO 2

Meg kell jegyezni, hogy az alkáliföldfémek és a magnézium égetésekor a levegőben ezeknek a fémeknek a reakciója a légköri nitrogénnel is egymás mellett megy végbe, aminek eredményeként a fémek oxigénnel alkotott vegyületei mellett Me 3 N 2 általános képletű nitridek is képződnek.

halogénekkel

A berillium csak magas hőmérsékleten lép reakcióba halogénekkel, míg a többi IIA csoport fémje már szobahőmérsékleten:

Mg + I 2 \u003d MgI 2 - magnézium-jodid

Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 - kalcium-bromid

Ba + Cl 2 \u003d BaCl 2 - bárium-klorid

a IV–VI. csoportba tartozó nemfémekkel

Az IIA csoportba tartozó összes fém reagál hevítéskor a IV-VI. csoportba tartozó összes nemfémmel, de a fémnek a csoportban elfoglalt helyzetétől, valamint a nemfémek aktivitásától függően eltérő fokú melegítés szükséges. Mivel a berillium kémiailag a legközömbösebb az IIA csoportba tartozó fémek közül, a nemfémekkel való reakciójához lényegesen több szükséges. O magas hőmérsékletű.

Meg kell jegyezni, hogy a fémek szénnel való reakciója különféle jellegű karbidokat képezhet. Vannak a metanidokhoz kapcsolódó karbidok és a metán hagyományos származékai, amelyekben az összes hidrogénatomot fém helyettesíti. A metánhoz hasonlóan -4 oxidációs állapotú szenet tartalmaznak, és hidrolízisük vagy nem oxidáló savakkal való kölcsönhatásuk során a metán az egyik termék. Létezik egy másik típusú karbid is – az acetilenidok, amelyek a C 2 2- iont tartalmazzák, amely valójában az acetilénmolekula töredéke. Az acetilenid típusú karbidok hidrolízise vagy nem oxidáló savakkal való kölcsönhatása során a reakciótermékek egyikeként acetilént képeznek. A fémkation méretétől függ, hogy milyen típusú karbidot - metanidot vagy acetilenidet - kapunk egyik vagy másik fém szénnel való kölcsönhatásával. A metanidok általában kis sugarú fémionokkal képződnek, az ionokkal több nagy méret- acetilenidok. A második csoportba tartozó fémek esetében a metanidot a berillium és a szén kölcsönhatásával nyerik:

A IIA csoport többi féme szénnel acetilenideket képez:

A szilíciummal az IIA csoport fémei szilicideket - Me 2 Si típusú vegyületeket, nitrogénnel - nitrideket (Me 3 N 2), foszfort - foszfidokat (Me 3 P 2) képeznek:

hidrogénnel

Az összes alkáliföldfém reagál hidrogénnel hevítve. Ahhoz, hogy a magnézium reakcióba lépjen a hidrogénnel, önmagában a melegítés, mint az alkáliföldfémeknél, nem elegendő, a magas hőmérséklet mellett a hidrogén nyomásának növelésére is szükség van. A berillium semmilyen körülmények között nem lép reakcióba hidrogénnel.

Kölcsönhatás összetett anyagokkal

vízzel

Minden alkáliföldfém aktívan reagál a vízzel, lúgokat (oldható fém-hidroxidot) és hidrogént képezve. A magnézium csak forralás közben lép reakcióba vízzel, aminek oka, hogy hevítéskor a MgO védő oxidfilmje feloldódik a vízben. A berillium esetében a védő oxidfilm nagyon ellenálló: a víz sem forraláskor, sem vörös hőfokon nem reagál vele:

nem oxidáló savakkal

A II. csoport fő alcsoportjába tartozó összes fém reakcióba lép nem oxidáló savakkal, mivel ezek a hidrogéntől balra található aktivitássorokban vannak. Ebben az esetben a megfelelő sav és hidrogén sója képződik. Példák reakciókra:

Be + H 2 SO 4 (razb.) \u003d BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr \u003d MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

oxidáló savakkal

− híg salétromsav

Hígítva salétromsav minden IIA csoport fém reagál. Ebben az esetben a hidrogén helyett a redukciós termékek (mint a nem oxidáló savak esetében) nitrogén-oxidok, elsősorban nitrogén-oxid (I) (N 2 O), erősen híg salétromsav esetén ammónium-nitrát (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO 3 ( razb .) \u003d 4Ca (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (nagyon tagolt)\u003d 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− tömény salétromsav

A tömény salétromsav közönséges (vagy alacsony) hőmérsékleten passziválja a berilliumot, azaz. nem reagál vele. Forrás közben a reakció lehetséges, és főként a következő egyenlet szerint megy végbe:

A magnézium és az alkáliföldfémek tömény salétromsavval reagálva különféle nitrogénredukciós termékek széles skáláját képezik.

− tömény kénsav

A berilliumot tömény kénsavval passziválják, azaz. nem reagál vele normál körülmények között azonban a reakció forráskor megy végbe, és berillium-szulfát, kén-dioxid és víz képződéséhez vezet:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

A báriumot a tömény kénsav is passziválja az oldhatatlan bárium-szulfát képződése miatt, de hevítéskor reakcióba lép vele, a bárium-szulfát tömény kénsavban hevítve feloldódik, mivel bárium-hidrogén-szulfáttá alakul.

Az IIA főcsoport fennmaradó fémei bármilyen körülmények között reagálnak tömény kénsavval, beleértve a hideget is. A kén redukciója a fém aktivitásától, a reakcióhőmérséklettől és a sav koncentrációjától függően SO 2, H 2 S és S képződik:

Mg + H2SO4 ( konc .) \u003d MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H2SO4 ( konc .) \u003d 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H2SO4 ( konc .) \u003d 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

lúgokkal

A magnézium és az alkáliföldfémek nem lépnek kölcsönhatásba lúgokkal, a berillium pedig könnyen reagál mind lúgoldatokkal, mind vízmentes lúgokkal a fúzió során. Ugyanakkor, amikor a reakciót vizes oldatban hajtjuk végre, a víz is részt vesz a reakcióban, és a termékek alkáli- vagy alkáliföldfémek tetrahidroxoberillátumai és gázhalmazállapotú hidrogén:

Legyen + 2KOH + 2H 2 O \u003d H 2 + K 2 - kálium-tetrahidroxoberillát

Az olvadás során szilárd lúggal végzett reakció során alkáli- vagy alkáliföldfémek és hidrogén berillátok képződnek.

Be + 2KOH \u003d H 2 + K 2 BeO 2 - kálium-berillát

oxidokkal

alkáliföldfémek, valamint a magnézium hő hatására redukálhatja a kevésbé aktív fémeket és egyes nemfémeket az oxidjaikból, például:

A fémek oxidjaikból magnéziummal történő helyreállításának módszerét magnéziumtermiának nevezik.

alkáliföldfémek és alkáliföldfém-kémia
alkáliföldfémek- a 2. csoport kémiai elemei periódusos táblázat elemek: kalcium, stroncium, bárium és rádium.

• 1 Fizikai tulajdonságok
• 2 Kémiai tulajdonságok
  • 2.1 Egyszerű anyagok
  • 2.2 Oxidok
  • 2.3 Hidroxidok
• 3 Természetben lenni
• 4 Biológiai szerep
• 5 Jegyzetek

Fizikai tulajdonságok

Az alkáliföldfémek közé csak a kalcium, a stroncium, a bárium és a rádium tartozik, ritkábban a magnézium. Ennek az alcsoportnak az első eleme, a berillium, a legtöbb tulajdonságban sokkal közelebb áll az alumíniumhoz, mint annak a csoportnak a magasabb analógjaihoz, amelyhez tartozik. Ennek a csoportnak a második eleme, a magnézium, bizonyos tekintetben jelentősen eltér az alkáliföldfémektől számos kémiai tulajdonságában. Szobahőmérsékleten minden alkáliföldfém szürke szilárd anyag. nem úgy mint alkálifémek, sokkal keményebbek, és többnyire nem késsel vágják (kivétel a stroncium. Az alkáliföldfémek sűrűségének növekedése csak a kalciumtól kezdve figyelhető meg. A legnehezebb a rádium, sűrűségében a germániumhoz hasonlítható (ρ = 5,5 g / cm3).

Néhány nukleáris és fizikai tulajdonságok alkáliföldfémek

Atom szám	Név, szimbólum	Természetes izotópok száma	Atomtömeg	Ionizációs energia, kJ mol−1	Elektronaffinitás, kJ mol−1	EO	Fém. sugár, nm	Ionsugár, nm	tpl, °C	felforraljuk, °C	ρ, g/cm³	ΔHpl, kJ mol−1	ΔHforr, kJ mol−1
4	Berillium Be	1+11a	9,012182	898,8	0,19	1,57	0,169	0,034	1278	2970	1,848	12,21	309
12	Magnézium Mg	3+19a	24,305	737,3	0,32	1,31	0,24513	0,066	650	1105	1,737	9,2	131,8
20	Kalcium Ca	5+19a	40,078	589,4	0,40	1,00	0,279	0,099	839	1484	1,55	9,20	153,6
38	Stroncium Sr	4+35a	87,62	549,0	1,51	0,95	0,304	0,112	769	1384	2,54	9,2	144
56	Bárium Ba	7+43a	137,327	502,5	13,95	0,89	0,251	0,134	729	1637	3,5	7,66	142
88	Radium Ra	46a	226,0254	509,3	-	0,9	0,2574	0,143	700	1737	5,5	8,5	113

a Radioaktív izotópok

Kémiai tulajdonságok

Az alkáliföldfémek ns² külső energiaszintű elektronikus konfigurációval rendelkeznek, és az alkálifémekkel együtt s-elemek. Két vegyértékelektronnal rendelkező alkáliföldfémek könnyen adják ezeket, és minden vegyületben +2 (nagyon ritkán +1) oxidációs állapotúak.

Az alkáliföldfémek kémiai aktivitása a sorozatszám növekedésével növekszik. A kompakt formában lévő berillium nem reagál sem oxigénnel, sem halogénekkel még vörös hő hőmérsékleten sem (600 ° C-ig még magasabb hőmérséklet szükséges az oxigénnel és más kalogénekkel való reakcióhoz, a fluor kivétel). A magnéziumot szobahőmérsékleten és magasabb hőmérsékleten (legfeljebb 650 °C-on) oxidfilm védi, és nem oxidálódik tovább. A kalcium lassan és szobahőmérsékleten mélyen (vízgőz jelenlétében) oxidálódik, oxigénben enyhe melegítéssel kiég, de szobahőmérsékleten száraz levegőn stabil. A stroncium, a bárium és a rádium gyorsan oxidálódik a levegőben, így oxidok és nitridek keveréke keletkezik, így az alkálifémekhez és a kalciumhoz hasonlóan kerozinréteg alatt tárolódnak.

Ezenkívül az alkálifémekkel ellentétben az alkáliföldfémek nem képeznek szuperoxidokat és ózonidokat.

Az alkáliföldfémek oxidjai és hidroxidjai a sorozatszám növekedésével hajlamosak az alapvető tulajdonságok növekedésére.

Egyszerű anyagok

A berillium gyenge és erős savas oldatokkal reagál, sókat képezve:

azonban hideg tömény salétromsavval passziválják.

A berillium reakciója a vizes oldatok a lúgokat hidrogén felszabadulása és hidroxoberillátok képződése kíséri:

Amikor lúgos olvadékkal 400-500 ° C-on reagáltatjuk, dioxoberillátok képződnek:

A magnézium, kalcium, stroncium, bárium és rádium vízzel reagálva lúgokat képeznek (kivéve a magnéziumot, amely csak akkor lép reakcióba, ha forró magnéziumport adnak a vízhez):

Ezenkívül a kalcium, a stroncium, a bárium és a rádium reakcióba lép hidrogénnel, nitrogénnel, bórral, szénnel és más nemfémekkel a megfelelő bináris vegyületeket képezve:

oxidok

Berillium-oxid - amfoter oxid, koncentrált ásványi savakban és lúgokban oldódik sók képződésével:

de kevesebbel erős savakés bázisok a reakció már nem megy.

A magnézium-oxid nem lép reakcióba híg és tömény bázisokkal, de könnyen reagál savakkal és vízzel:

A kalcium, stroncium, bárium és rádium oxidjai bázikus oxidok, amelyek vízzel, savak erős és gyenge oldataival, valamint amfoter oxidokkal és hidroxidokokkal reagálnak:

Hidroxidok

A berillium-hidroxid amfoter, erős bázisokkal reagálva berillátokat képez, savakkal - savak berillium sóit:

A magnézium-, kalcium-, stroncium-, bárium- és rádium-hidroxidok bázisok, szilárdsága gyengeről nagyon erősre nő, amely a legerősebb korrozív anyag, aktivitásában meghaladja a kálium-hidroxidot. Vízben jól oldódnak (kivéve a magnézium- és kalcium-hidroxidot). Jellemzőjük a savakkal és savas oxidokkal, valamint az amfoter oxidokkal és hidroxidokkal való reakciók:

A természetben lenni

Minden alkáliföldfém jelen van (in különböző mennyiségben) a természetben. Magas kémiai aktivitásuk miatt nem mindegyik található szabad állapotban. A leggyakoribb alkáliföldfém a kalcium, amelynek mennyisége 3,38 tömeg%. földkéreg). A magnézium valamivel alacsonyabb, mint a mennyisége 2,35% (a földkéreg tömegének). A bárium és a stroncium is gyakori a természetben, amelyek a földkéreg tömegének 0,05, illetve 0,034%-át teszik ki. A berillium ritka elem, mennyisége a földkéreg tömegének 6·10-4%-a. Ami a rádiumot illeti, amely radioaktív, az alkáliföldfémek közül a legritkább, de kis mennyiségben mindig megtalálható az uránércekben. különösen onnan kémiai úton elválasztható. Tartalma 1·10−10% (a földkéreg tömegének).

Biológiai szerep

A magnézium megtalálható az állatok és növények szöveteiben (klorofill), számos enzimreakció kofaktora, szükséges az ATP szintéziséhez, részt vesz az átvitelben ideg impulzusok, aktívan használják a gyógyászatban (biszchofitoterápia stb.). A kalcium gyakori makrotápanyag a növényekben, állatokban és emberekben. az emberi testben és más gerincesekben a legtöbb a csontvázban és a fogakban található. A kalcium a csontokban hidroxiapatit formájában található. Tól től különféle formák a kalcium-karbonát (mész) a legtöbb gerinctelen csoport (szivacsok, korallpolipok, puhatestűek stb.) „csontvázából” áll. A kalciumionok részt vesznek a véralvadási folyamatokban, és a sejteken belüli univerzális másodlagos hírvivőként is szolgálnak, és számos intracelluláris folyamatot szabályoznak - izomösszehúzódást, exocitózist, beleértve a hormonok és neurotranszmitterek szekrécióját. A stroncium helyettesítheti a kalciumot a természetes szövetekben, mivel tulajdonságaiban hasonló ahhoz. Az emberi testben a stroncium tömege a kalcium tömegének körülbelül 1%-a.

Jelenleg semmit sem tudunk a berillium, a bárium és a rádium biológiai szerepéről. A bárium és a berillium összes vegyülete mérgező. A rádium rendkívül radiotoxikus. A szervezetben úgy viselkedik, mint a kalcium – a szervezetbe jutó rádium körülbelül 80%-a a csontszövetben halmozódik fel. A rádium nagy koncentrációja csontritkulást, spontán csonttöréseket és rosszindulatú csont- és vérképzőszervi daganatokat okoz. A radon, a rádium gáznemű radioaktív bomlásterméke szintén veszélyes.

Megjegyzések

1. Az új IUPAC besorolás szerint. Az elavult besorolás szerint a periódusos rendszer II. csoportjának fő alcsoportjába tartoznak.
2. A szervetlen kémia nómenklatúrája. IUPAC Recommendations 2005. - International Union of Pure and Applied Chemistry, 2005. - P. 51.
3. 2. csoport – Alkáliföldfémek, Royal Society of Chemistry.
4. Aranyalap. Iskolai Enciklopédia. Kémia. M.: Túzok, 2003.

D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere
	1	2															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	H																															Ő
2	Li	Lenni																									B	C	N	O	F	Ne
3	Na	mg																									Al	Si	P	S	Cl	Ar
4	K	kb															sc	Ti	V	Kr	Mn	Fe	co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	Mint	Se	Br	kr
5	Rb	Sr															Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	CD	Ban ben	sn	Sb	Te	én	Xe
6	Cs	Ba	La	Ce	Pr	Nd	Délután	sm	Eu	Gd	Tuberkulózis	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	HF	Ta	W	Újra	Os	Ir	Pt	Au	hg	Tl	Pb	Kettős	Po	Nál nél	Rn
7	Fr	Ra	AC	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	cm	bk	vö	Es	fm	md	nem	lr	RF	Db	Sg	bh	hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Uut	fl	Fel	Lv	Uus	Uuo
8	Uue	Ubn	Ubu	Ubb	ubt	Ubq	Ubp	Ubh

alkáliföldfémek, alkáliföldfémek és, alkáliföldfém-kémia, alkáliföldfémek

A kalcium alcsoport elemeit alkáliföldfémeknek nevezzük. E név eredete annak a ténynek köszönhető, hogy oxidjaik (az alkimisták „földjei”) lúgos reakciót adnak a víznek. Az alkáliföldfémekre gyakran csak hivatkoznakkalcium , stroncium, bárium rádium , ritkábban magnézium . Ennek az alcsoportnak az első eleme, berillium , a legtöbb ingatlanban sokkal közelebb áll az alumíniumhoz.

Prevalencia:

A kalcium 1,5%-át teszi ki teljes szám A földkéreg atomjai, míg a rádium tartalma nagyon kicsi (8-10-12%). A köztes elemek - stroncium (0,008) és bárium (0,005%) - közelebb állnak a kalciumhoz. A báriumot 1774-ben, a stronciumot 1792-ben fedezték fel. Az elemi Ca, Sr és Ba először 1808-ban került elő. Természetes kalcium th 40 (96,97%), 42 (0,64), 43 (0,14), 44 (2,06), 46 (0,003), 48 (0,19) tömegszámú izotópokból áll; stroncium - 84 (0,56%), 86 (9,86), 87 (7,02), 88 (82,56); bárium -130 (0,10%), 132 (0,10), 134 (2,42), 135 (6,59), 136 (7,81), 137 (11,32), 138 (71,66). Izotópoktól rádium elsődleges fontosságú a természetben előforduló 226 Ra (az atom átlagos élettartama 2340 év).

A kalciumvegyületek (mészkő, gipsz) ősidők óta ismertek és a gyakorlatban is használatosak. A Ca, Sr és Ba a különféle szilikát kőzeteken kívül főleg nehezen oldódó szén- és szulfátsóik formájában találhatók meg, amelyek ásványi anyagok:

CaCO 3 - mészpát CaSO 4 - hu hidrit

SrC0 3 - strontianit SrS0 4 - celesztin

BaCO 3 - hervadt BaSO 4 - nehéz spar

CaMg (CO 3) 2 - dolomit MgCO 3 - magnezit

A kalcium-karbonát mészkő és kréta formájában néha egész hegyláncokat alkot. Sokkal kevésbé gyakori a CaCO 3 - márvány kristályos formája. A kalcium-szulfát esetében a legjellemzőbb lelet az ásványi gipsz (CaSO 4 2H 2 0) formájában található, melynek lerakódásai gyakran hatalmas erővel bírnak. A fent felsorolt ​​kalcium ásványi anyagokon kívül a fluorit -CaF 2 egy fontos ásványi anyag, amelyet a hidrogén-fluorid előállítására használnak a következő egyenlet szerint:

CaF 2 +H 2 SO 4 (tömény) →CaSO 4 +HF

A stroncium és a bárium esetében a szulfát ásványok gyakoribbak, mint a szénsavasok. A rádium elsődleges lelőhelyei az uránércekhez kapcsolódnak (sőt, 1000 kg uránhoz az érc csak 0,3 g rádiumot tartalmaz).

Nyugta:

A szabad alkáliföldfémek aluminoterm előállítását körülbelül 1200 ° C hőmérsékleten hajtják végre a séma szerint:

ZE0 + 2Al\u003d Al 2 O 3 + ZE

oxidjaikat fémes alumíniummal nagyvákuumban hevítve. Ebben az esetben az alkáliföldfémet lepárolják, és lerakják a növény hidegebb részein. Nagy mennyiségben (évente több ezer tonna nagyságrendű) csak kalciumot állítanak elő, amelyhez az olvadt CaCl 2 elektrolízisét is felhasználják. Az aluminotermia folyamatát bonyolítja, hogy közben részleges fúzió megy végbe Al 2 O 3-mal, pl. kalcium esetében a reakció a következő egyenlet szerint megy végbe:

3CaO + Al 2 O 3 → Ca 3 (AlO 3) 2

Előfordulhat a keletkező alkáliföldfém alumíniummal való részleges összeolvadása is.

elektrolizáló A fémes kalcium előállításához egy belső grafit bélésű kemence, amelyet alulról folyóvízzel hűtenek. A kemencébe vízmentes CaCl 2 kerül, a vaskatód és a grafit anódok elektródaként szolgálnak. A folyamatot 20-30 V feszültségen, 10 ezer amperig terjedő áramerősséggel, alacsony hőmérsékleten (körülbelül 800 ° C) hajtják végre. Ez utóbbi körülmény miatt a kemence grafitbélése mindvégig szilárd só védőréteggel borítva marad. Mivel a kalcium csak kellően nagy áramsűrűség mellett rakódik le jól a katódon (100 A/cm 3 nagyságrendű), az utóbbi az elektrolízis előrehaladtával fokozatosan emelkedik felfelé, így csak a vége marad az olvadékban. Így valójában a katód maga a fémes kalcium (melyet fagyott sókéreg választ el a levegőtől), tisztítása általában vákuumban vagy argonatmoszférában történő desztillációval történik.

Fizikai tulajdonságok:

A kalcium és analógjai képlékeny, ezüstös-fehér fémek. Ezek közül maga a kalcium elég kemény, a stroncium és főleg a bárium sokkal lágyabb. Néhány alkáliföldfém-állandót az alábbiakban hasonlítunk össze:

Sűrűség, g/cm3
Olvadáspont, °С
Forráspont, °C

Az alkáliföldfémek illékony vegyületei jellegzetes színekkel színezik a lángot: Ca - narancsvörös (tégla), Sr és Ra - kárminvörös, Ba - sárgászöld. Ezt akkor használják, amikor kémiai elemzések a kérdéses tételek kinyitásához.

Kémiai tulajdonságok :

A levegőben a kalciumot és analógjait fólia borítja, a normál oxidokkal (EO) együtt, amely részben peroxidokat (E0 2) és nitrideket (E 3 N 2) is tartalmaz. Egy sor feszültségben az alkáliföldfémek a magnéziumtól balra helyezkednek el, és ezért nem csak a híg savakból, hanem a vízből is könnyen kiszorítják a hidrogént. Ca-ról Ra-ra való átmenet során a kölcsönhatás energiája megnő. Vegyületeikben a vizsgált elemek kétértékűek. Az alkáliföldfémek nagyon erőteljesen és jelentős hőleadás mellett egyesülnek a metalloidokkal.

Általában, amikor az alkáliföldfémek kölcsönhatásba lépnek oxigénnel, oxidképződést jeleznek:

2E + O 2 → 2EO

Fontos tudni több vegyület triviális nevét:

fehérítő, klór (fehérítő) - CaCl 2 ∙ Ca (ClO) 2

oltott (bolyhos) - Ca (OH) 2

mész - Ca (OH) 2, homok és víz keveréke

mésztej - Ca(OH) 2 mészvízben készült szuszpenziója

szóda - szilárd NaOH és Ca (OH) 2 vagy CaO keveréke

égetett mész (forrás) - CaO

Kölcsönhatás vízzel, például a kalcium és oxidja:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 +16 kcal ("oltó" mész)

Az alkáliföldfémek oxidjai és hidroxidjai savakkal kölcsönhatásba lépve könnyen képezik a megfelelő, általában színtelen sókat.

Ez érdekes:

Ha a mész oltásakor a vizet NaOH-oldattal helyettesítjük, akkor úgynevezett nátronmész keletkezik. A gyakorlatban, amikor előállítják, zúzott CaO-t adnak tömény nátrium-hidroxid-oldathoz (2:1 tömegarányban a NaOH-hoz). A kapott masszát keverés után vasedényekben szárazra pároljuk, enyhén meggyújtjuk, majd összetörjük. A szódamész szoros keverék Ca(OH)2 NaOH-val, és széles körben használják laboratóriumokban szén-dioxid elnyelésére.

A kalcium alcsoport elemeinek normál oxidjai mellett az E0 2 típusú fehér peroxidok is ismertek. Ezek közül gyakorlati jelentőségű a bárium-peroxid (Ba0 2), amelyet különösen a hidrogén-peroxid előállításának kiindulási termékeként használnak:

BaO 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + H 2 O 2

Technikailag a Ba0 2-t úgy nyerik, hogy BaO-t levegőáramban 500 °C-ra melegítenek. Ebben az esetben a reakciónak megfelelően oxigént adunk hozzá

2ВаО + O 2 = 2BaO 2 + 34 kcal

A további melegítés éppen ellenkezőleg, a Ba0 2 bárium-oxiddá és oxigénné bomlásához vezet. Ezért a fémes bárium égése csak oxidjának képződésével jár együtt.

Kölcsönhatás hidrogénnel, hidridek képződésével:

Az EN 2 hidridek nem oldódnak (bomlás nélkül) a szokásos oldószerek egyikében sem. A vízzel (még nyomokban is) erőteljesen reagálnak a séma szerint:

EH 2 + 2H 2 O \u003d E (OH) 2 + 2H 2

Ez a reakció kényelmes módszerként szolgálhat a hidrogén előállítására, mivel a megvalósításához a CaH 2 -on kívül (amelyből 1 kg kb. 1 m 3 H 2 -t ad) csak vízre van szükség. Olyan jelentős hőleadás kíséri, hogy a kis mennyiségű vízzel megnedvesített CaH 2 spontán meggyullad a levegőben. Az EN 2 hidridek híg savakkal való kölcsönhatása még erőteljesebben megy végbe. Éppen ellenkezőleg, nyugodtabban reagálnak alkoholokkal, mint vízzel:

CaH 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2H 2

CaH2 +2ROH→2RH+Ca(OH) 2

3CaH 2 + N 2 → Ca 3 N 2 + ЗH 2

CaH 2 + O 2 → CaO + H 2 O

A kalcium-hidridet folyadékok és gázok hatékony szárítóanyagaként használják. Sikeresen alkalmazzák szerves folyadékok, kristályos hidrátok stb. víztartalmának kvantitatív meghatározására is.

Közvetlenül kapcsolatba tudok lépni nem fémekkel:

Ca+Cl 2 → CaCl 2

kölcsönhatás nitrogénnel. E 3 N 2 fehér tűzálló testek. Nagyon lassan, már normál körülmények között kialakul:

3E+N 2 →E 3 N 2

A víz a következő séma szerint bomlik le:

E 3 N 2 + 6H 2 O → 3Ca (OH) 2 + 2NH 3

4E 3 N 2 →N 2 +3E 4 N 2) (Ba és Sr szubnitridekhez)

E 4 N 2 + 8H 2 O → 4E (OH) 2 + 2NH 3 + H 2

Ba 3 N 2 + 2N 2 → 3 Ba N 2 (bárium-pernitrid)

Amikor híg savakkal kölcsönhatásba lépnek, ezek a pernitridek két ammónia molekulával együtt egy szabad nitrogén molekulát is hasítanak:

E 4 N 2 + 8HCl → 4ESl 2 + 2NH 3 + H 2

E 3 N 2 + ZSO \u003d 3EO + N 2 + ZS

Ellenkező esetben a reakció bárium esetén megy végbe:

B a 3 N 2 + 2CO \u003d 2ВаО + Ba (CN) 2

Ez érdekes :

E + NH 3 (folyékony) → (E (NH 2) 2 + H 2 + ENH + H 2)

4E (NH 2) 2 → EN 2 + 2H 2

Érdekes ezE (NH 3) 6 - ammóniátok képződnek az elemek és a gáznemű ammónia kölcsönhatása során, és a séma szerint képesek lebomlani:

E (NH 3) 6 → E (NH 2) 2 + 4NH 3 + H 2

További fűtés:

E (NH 2) 2 → ENH + NH 3

3ENH → NH 3 + E 3 N 2

De a fém kölcsönhatása az ammóniával magas hőmérsékleten a séma szerint megy végbe:

6E+2NH 3 →EH 2 +E 3N 2

A nitridek képesek halogenideket hozzáadni:

E 3 N 2 + EHal 2 → 2E 2 NHal

Az alkáliföldfém-oxidok és -hidroxidok - a berillium kivételével - a főbb tulajdonságokkal rendelkeznek:

CaO+2 HCl→SaSl 2 +H2O

Ca(OH)2 +2HCl →CaSl 2 + 2H 2 O

Legyen + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2

BeO+2HCl→BeVAL VELl 2 + H 2 O

BeO+2NaOH→Na 2 BeO 2 +H 2 O

· Kvalitatív reakciók ACH kationokra A legtöbb publikációban csak a Ca 2+ és Ba 2+ kvalitatív reakciói vannak feltüntetve. Tekintsük azonnal ionos formában:

Ca 2+ +CO 3 2- → CaCO 3 ↓ (fehér csapadék)

Ca 2+ +SO 4 2- → CaSO 4 ↓ (fehér pelyhes csapadék)

CaCl 2 + (NH 4) 2 C 2 O 4 → 2NH 4 Cl + CaC 2 O 4 ↓

Ca 2+ + C 2 O 4 2- → CaC 2 O 4 ↓ (fehér csapadék)

Ca 2+ - a láng tégla színre festése

Ba 2+ +CO 3 2- →BaCO 3 ↓ (fehér csapadék)

Ba 2+ +SO 4 2- →BaSO 4 ↓ (fehér csapadék)

Ba 2+ +CrO 4 2- →BaCrO 4 ↓ (sárga csapadék, hasonló a stronciumhoz)

Ba 2+ + Cr 2 O 7 2- + H 2 O → 2BaCrO 4 + 2H + (sárga csapadék, hasonló a stronciumhoz)

Ba 2+ - a láng zöldre színezése.

Alkalmazás:

Az ipari alkalmazások szinte kizárólag a szóban forgó elemek vegyületei révén találhatók meg, jellemző tulajdonságok amelyek meghatározzák felhasználási területeiket. Kivételt képeznek a rádiumsók, amelyek gyakorlati jelentősége azokhoz kapcsolódik köztulajdon- radioaktivitás. A gyakorlati felhasználás (főleg a kohászatban) szinte kizárólag kalciumot talál, A kalcium-nitrátot széles körben használják nitrogéntartalmú ásványi műtrágyaként. A stroncium- és bárium-nitrátokat a pirotechnikában vörös (Sr) vagy zöld (Ba) lánggal égő kompozíciók gyártására használják, az egyes természetes CaCO 3 fajták felhasználása eltérő. A mészkövet közvetlenül az építőiparban használják fel, és a legfontosabb építőanyagok - mész és cement - előállításához is alapanyagként szolgál. A krétát ásványi festékként, polírozó keverékek alapjaként használják, stb. A márvány kiváló anyag a szobrászathoz, elektromos kapcsolótáblák készítéséhez stb. Gyakorlati használat főként természetes CaF 2-t talál, amelyet a kerámiaiparban széles körben használnak, és kiindulási anyagként szolgál a HF előállításához.

A vízmentes CaCl 2 -t higroszkópossága miatt gyakran használják szárítószerként. A kalcium-klorid oldatok (orális és intravénás) gyógyászati ​​alkalmazásai igen változatosak. A bárium-kloridot kártevők elleni védekezésre használják Mezőgazdaság valamint fontos reagensként (SO 4 2- ion esetén) a kémiai laboratóriumokban.

Ez érdekes:

Ha 1 wt. telített Ca (CH 3 COO) 2-oldatot is beleértve, gyorsan öntsünk egy 17 tömeg%-ot tartalmazó edénybe. órán át etil-alkohollal, majd az egész folyadék azonnal megkeményedik. Az így kapott „száraz alkohol” gyújtás után lassan, nem füstölő lánggal ég ki. Az ilyen üzemanyag különösen kényelmes a turisták számára.

A víz keménysége.

A természetes víz kalcium- és magnézium-só-tartalmát gyakran megbecsülik, egy-egy „keménységéről” beszélve. Ugyanakkor megkülönböztetik a karbonátos („ideiglenes”) és nem karbonátos („állandó”) keménységet. Az első a Ca(HC0 3) 2, ritkábban a Mg(HC0 3) 2 jelenlétének köszönhető. Ideiglenesnek nevezik, mert pusztán víz forralásával eltávolítható: ebben az esetben a bikarbonátok elpusztulnak, és bomlásuk oldhatatlan termékei (Ca- és Mg-karbonátok) vízkő formájában ülepednek az edény falára:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

Mg (HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O

A víz állandó keménysége a benne lévő kalcium- és magnézium-sóknak köszönhető, amelyek forraláskor nem válnak ki. A szulfátok és kloridok a leggyakoribbak. Ezek közül kiemelt jelentőségű a rosszul oldódó CaS0 4, amely nagyon sűrű vízkő formájában ülepedik.

Amikor a gőzkazán kemény vízen üzemel, a fűtött felületét vízkő borítja. Mivel ez utóbbi rosszul vezeti a hőt, elsősorban maga a kazán működése válik gazdaságtalanná: már egy 1 mm vastag vízkőréteg is megközelítőleg 5%-kal növeli az üzemanyag-fogyasztást. Másrészt a kazán falai, amelyek vízkőréteggel vannak elválasztva a víztől, nagyon magas hőmérsékletre felmelegedhetnek. Ebben az esetben a vas fokozatosan oxidálódik, és a falak elvesztik szilárdságát, ami a kazán felrobbanásához vezethet. Mivel számos ipari vállalkozásban léteznek gőzerőművek, a vízkeménység kérdése gyakorlatilag nagyon fontos.

Mivel a víz desztillációval történő megtisztítása oldott sóktól túl költséges, kemény vizű területeken vizet használnak a „lágyításra”. kémiai módszerek. A karbonát keménységét általában úgy szüntetik meg, hogy Ca (OH) 2-t adnak a vízhez olyan mennyiségben, amely szigorúan megfelel az elemzés által megállapított bikarbonáttartalomnak. Ugyanakkor a reakció szerint

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

az összes bikarbonát normál karbonáttá alakul és kicsapódik. A nem karbonátos keménységet leggyakrabban szóda vízhez adásával enyhítik, ami a reakciónak megfelelően csapadék képződését okozza:

СaSO 4 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

Ezután hagyják leülepedni a vizet, és csak ezután használják kazánok táplálására vagy a termelésben. Kis mennyiségű kemény víz lágyításához (mosodákban stb.) általában kevés szódát adnak hozzá, és hagyják leülepedni. Ebben az esetben a kalcium és a magnézium teljesen kicsapódik karbonátok formájában, és az oldatban maradó nátriumsók nem zavarják.

A fentiekből az következik, hogy a szóda felhasználható mind a karbonátos, mind a nem karbonátos keménység megszüntetésére. Ennek ellenére a technológiában még mindig megpróbálják lehetőség szerint Ca(OH) 2-t használni, ami annak köszönhető, hogy ez a termék sokkal olcsóbb a szódához képest.

A víz karbonátos és nem karbonátos keménységét is az egy literben található Ca és Mg milligramm-ekvivalenseinek teljes számával becsüljük meg (mg-eq/l). Az átmeneti és a tartós keménység összege határozza meg a víz teljes keménységét. Ez utóbbit ez alapján a következő elnevezések jellemzik: soft (<4), средне жёсткая (4-8), жесткая (8-12), очень жесткая (>12 mg-ekv/l). Az egyes természetes vizek keménysége igen széles tartományban változik. Nyílt víztesteknél ez gyakran az évszaktól, sőt az időjárástól is függ. A leg "lágyabb" természetes víz atmoszférikus (eső, hó), szinte nem tartalmaz oldott sókat. Érdekes jel, hogy a szívbetegség gyakrabban fordul elő lágy vízzel rendelkező területeken.

A víz teljes lágyításához szóda helyett gyakran Na 3 PO 4-et használnak, amely a kalciumot és a magnéziumot nehezen oldódó foszfátjaik formájában kicsapja:

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

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

A víz keménységének kiszámításához van egy speciális képlet:

Ahol 20,04 és 12,16 a kalcium és a magnézium egyenértékű tömege.

Vágó: Kharlamova Galina Nikolaevna