Тема: s - ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Тема: s - ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ





Общая характеристика элементов II А группы. Физические и химические свойства щелочноземельных металлов Ca, Sr, Ba ), их бинарных соединений, гидроксидов и солей

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra – элементыII А группы, из них Ca, Sr, Ba, Ra – щелочноземельные металлы, т. их гидроксиды обладают щелочными свойствами.

Из всех этих элементов только бериллий – является моноизотопным, все остальные полиизотопны. Радий – единственный элемент этой подгруппы, для которого неизвестно ни одного устойчивого изотопа. Все 14 изотопов радиоактивны и среди них наиболее устойчив 226Ra.

Атомы элементов на внешнем электронном уровне имеют по 2 электрона с противоположными спинами. В возбужденном состоянии один из двух внешних электронов занимает р-орбиталь ), за счет чего атомы могут быть двухвалентными.

2s 2p

Be [He] 2s2   Be* [He] 2s1 2p1

 

 

Радиусы их атомов меньше, чем атомов щелочных металлов, поэтому потенциал ионизации больше. От Be(Mg) к Ra увеличивается радиус атома и иона, в соответствии с этим усиливаются металлические свойства. Причем они менее выражены, чем у щелочных металлов.

У щелочноземельных металлов – тип металлических структур:Be, Mg – ГПУ (гексагональная плотная упаковка)

Ca, Sr – ГКУ (гранецентрированная кубическая упаковка)

Ba – ОЦКУ (объемно-центрированная кубическая упаковка)

 

       
   
 
 

 

 


ГПУ ГКУ ОЦКУ

Температуры плавления и кипения бериллия, а также твердость значительно превосходят эти величины для остальных элементов подгруппы в связи с тем, что бериллий образует наиболее прочную кристаллическую решетку. Стандартный электродный потенциал уменьшается сверху вниз соответственно. Восстановительная активность увеличивается от Ве к Ra, но они менее активные восстановители, чем щелочные металлы.



Незакономерное изменение физических свойств: плотности, температуры плавления, температуры кипения обусловлены существенными различиями в строении пространственных кристаллических решеток.

В свободном состоянии это легкие металлы, тверже щелочных, самый мягкий барий, имеют серебристо-белый цвет.

Для элементов II-A группы характерна степень окисления +2, соединения со степенью окисления +1 – неустойчивы.

Все окисляются на воздухе и бериллий, и магний покрываются плотной пленкой оксидов, защищающей их от воздействий. Но остальные металлы взаимодействуют с кислородом воздуха более энергично, поэтому хранят также как и щелочные.

При нагревании все металлы сгорают на воздухе с образованием оксидов.

t

2Э + О2 = 2ЭО

При высоких температурах взаимодействуют с азотом, образуя нитриды.

t

3Э + N2 = Э3N2

Са + S = CaS

3Ca + 2P = Ca3P2

Ca + 2C = CaC2

2Ba + O2 = 2 BaO

Ca + H2 = CaH2

 

Взаимодействуют с водой, вытесняя водород, все кроме бериллия, магний реагирует медленно и только при высоких температурах, а остальные бурно, т.к. в ряду стандартных электродных потенциалов находятся левее водорода.

Э + 2H2O= Э(OH)2 + H2

Магний сначала образует оксид, а затем гидроксид.

t

Mg + H2O = Mg(OH)2 + H2

Магний покрыт оксидной плёнкой MgO, который растворяется в H2O при нагревании. t

MgO + H2O = Mg(OH)2

t

Mg(OH)2 ® MgO + H2O

t

MgCO3 ® MgO + CO2

Гидролиз бинарных соединений (при нагревании)

 

СаS + 2H2O → Ca(OH)2 + H2S↑

Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3

Mg2Si + 4H2O → 2Mg(OH)2 + SiH4

Ca, Sr, Ba легко взаимодействуют с водородом, а Be, Mg – не взаимодействуют.

Наряду с обычными оксидами в отличие от Be и Mg образуют пероксиды

Ca(OH)2 + H2O2 → CaO2 + 2H2O

BaO + 1/2O2 → BaO2

Гидроксиды щелочноземельных металлов – сильные основания (щелочи). Be(OH)2 - aмфолит.

Mg(OH)2 – как основание средней силы хорошо растворяется в кислотах и в растворах солей аммония

Mg(OH)2 + 2NH4Cl → MgCl2 + 2NH4OH .

С ростом ионных радиусов Э2+ в ряду Be-Ba растет растворимость гидроксидов и усиливаются основные свойства в ряду Са(ОН)2 – Sr(OH)2 –Ba(OH)2. Об этом можно судить по значениям образования ЭСО3 в реакции:

Э(ОН)2 + СО2 = ЭСО3 + Н2О

 

BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3

,кДж/моль 25,1 -38,1 -74,9 -110,0 -128,0

Малорастворимые гидроксиды бериллия и магния получают с помощью реакций обмена между солями этих металлов и щелочами.

MgCl2 + 2KOH → Mg(OH)2↓ + 2KCl

 

Гидроксиды рассматриваемых элементов разлагаются при нагревании.

Ba(OH)2 = BaO + H2O

Из разбавленых кислот (кроме HNO3) эти металлы вытесняют водород

2HCl + Э = ЭCl2 + H2

H2SO4 + Э = ЭSO4 + H2;

разбавленную HNO3 восстанавливают до иона аммония, концентрированную как активные металлы до N2О

 

4Э + 10HNO3 = 4Э(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

 

Способы получения

Получение бериллия.

1. Из оксидов, фторидов пирометаллургическим методом, т.е. при высокой температуре (восстановители – CO, C, Mg).

BeO + CO ® Be + CO2

BeO + C ® Be + CO

BeF2 + Mg ® Be + MgF2

 

2. Электролиз расплавов солей.

Получение магнияиз оксидов восстановлением C и Si

Ca - электролизом расплавов солей, Sr и Ba- алюмотермией

3

 

Растворимость солей:

Хорошо растворимы: хлориды, бромиды, иодиды и нитраты.

Плохо растворимы сульфаты (кроме MgSO4), карбонаты, фосфаты, силикаты. Сульфиты – малорастворимы в воде и сильно гидролизуются.

Все соли бария токсичны, применяются в сельском хозяйстве как инсектициды – яды для борьбы с вредными насекомыми (BaCl2, BaCO3).

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.