Beryllium und Magnesium gehören zur Gruppe. Magnesium und Kalzium

Erdalkalimetalle sind Elemente, die zur zweiten Gruppe des Periodensystems gehören. Hierzu zählen Stoffe wie Calcium, Magnesium, Barium, Beryllium, Strontium und Radium. Der Name dieser Gruppe weist darauf hin, dass sie in Wasser alkalisch reagieren.

Alkali- und Erdalkalimetalle bzw. deren Salze sind in der Natur weit verbreitet. Sie werden durch Mineralien repräsentiert. Die Ausnahme bildet Radium, das als eher seltenes Element gilt.

Alle oben genannten Metalle haben einige gemeinsame Eigenschaften, die es ermöglichten, sie zu einer Gruppe zusammenzufassen.

Erdalkalimetalle und ihre physikalischen Eigenschaften

Fast alle dieser Elemente sind gräuliche Feststoffe (zumindest unter normalen Bedingungen, und die physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich übrigens geringfügig – obwohl diese Substanzen recht beständig sind, können sie leicht angegriffen werden.

Es ist interessant, dass mit der Seriennummer in der Tabelle auch ein Indikator für das Metall wie die Dichte zunimmt. In dieser Gruppe weist beispielsweise Kalzium den niedrigsten Indikator auf, während Radium eine ähnliche Dichte wie Eisen aufweist.

Erdalkalimetalle: chemische Eigenschaften

Zunächst ist anzumerken, dass die chemische Aktivität mit der Seriennummer des Periodensystems zunimmt. Beryllium ist beispielsweise ein ziemlich stabiles Element. Es reagiert mit Sauerstoff und Halogenen nur bei starker Erhitzung. Das Gleiche gilt für Magnesium. Aber auch bei Zimmertemperatur kann Kalzium langsam oxidieren. Die übrigen drei Vertreter der Gruppe (Radium, Barium und Strontium) reagieren bereits bei Raumtemperatur schnell mit Luftsauerstoff. Deshalb werden diese Elemente gespeichert, indem sie mit einer Kerosinschicht bedeckt werden.

Die Aktivität der Oxide und Hydroxide dieser Metalle nimmt nach dem gleichen Muster zu. Berylliumhydroxid ist beispielsweise nicht wasserlöslich und gilt als amphotere Substanz, gilt aber als ziemlich starkes Alkali.

Erdalkalimetalle und ihre kurzen Eigenschaften

Beryllium ist ein langlebiges, hellgraues Metall, das hochgiftig ist. Das Element wurde erstmals 1798 vom Chemiker Vauquelin entdeckt. In der Natur gibt es mehrere Berylliummineralien, von denen die bekanntesten die folgenden sind: Beryll, Phenazit, Danalit und Chrysoberyll. Einige Berylliumisotope sind übrigens stark radioaktiv.

Interessanterweise sind einige Beryllformen wertvolle Edelsteine. Dazu gehören Smaragd, Aquamarin und Heliodor.

Beryllium wird zur Herstellung einiger Legierungen verwendet. Dieses Element wird zur Moderierung von Neutronen verwendet.

Calcium ist eines der bekanntesten Erdalkalimetalle. In seiner reinen Form ist es eine weiche, weiße Substanz mit einer silbrigen Tönung. Reines Kalzium wurde erstmals 1808 isoliert. In der Natur kommt dieses Element in Form von Mineralien wie Marmor, Kalkstein und Gips vor. Calcium wird in modernen Technologien häufig verwendet. Es wird als chemische Brennstoffquelle und auch als feuerbeständiges Material verwendet. Es ist kein Geheimnis, dass Calciumverbindungen bei der Herstellung von Baustoffen und Medikamenten verwendet werden.

Dieses Element kommt auch in jedem lebenden Organismus vor. Grundsätzlich ist es für den Betrieb des motorischen Systems verantwortlich.

Magnesium ist ein leichtes und ziemlich formbares Metall mit einer charakteristischen grauen Farbe. Es wurde 1808 in reiner Form isoliert, seine Salze wurden jedoch schon viel früher bekannt. Magnesium kommt in Mineralien wie Magnesit, Dolomit, Carnallit und Kieserit vor. Magnesiumsalz liefert übrigens eine Vielzahl von Verbindungen dieser Substanz, die im Meerwasser vorkommen.

Eigenschaften von Elementen der Gruppe II A.

Eigenschaften	4Be	12 mg	20Ca	38Sr	56Ba	88Ra
Atommasse	9,012	24,305	40,80	87,62	137,34	226,025
Elektronische Konfiguration*
	0,113	0,160	0,190	0,213	0,225	0,235
	0,034	0,078	0,106	0,127	0,133	0,144
Ionisationsenergie	9,32	7,644	6,111	5,692	5,21	5,28
Relative Elektro- Negativität	1,5	1,2	1,0	1,0	0,9	0,9
Mögliche Oxidationsstufen
Clarke, at.% (verteilt Fremdartigkeit in der Natur)	1*10 -3	1,4	1,5	8*10 -3	5*10 -3	8*10 -12
Aggregatzustand (Also.).	Solide Dinge
Farbe	Grau- Stahl	Silber- rishy	S E R E B R I S T O - WEISS
	1283	649,5	850	770	710	700
	2970	1120	1487	1367	1637	1140
Dichte	1,86	1,741	1,540	2,67	3,67
Standardelektrodenpotential	1,73	2,34	2,83	2,87	2,92

*Angegeben sind die Konfigurationen der äußeren elektronischen Niveaus der Atome der entsprechenden Elemente. Die Konfigurationen der verbleibenden elektronischen Niveaus stimmen mit denen für die Edelgase überein, die die vorherige Periode abgeschlossen haben, und sind in Klammern angegeben.

Wie aus den in der Tabelle angegebenen Daten hervorgeht, weisen Elemente der Gruppe IIA niedrige (aber immer noch nicht die niedrigsten: Vergleich mit Gruppe IA) Werte der Ionisierungsenergie und der relativen Elektronegativität auf, und diese Werte nehmen von Be auf Ba ab, was lässt den Schluss zu, dass es sich bei diesen Elementen um typische reduzierende Metalle handelt und Ba aktiver als Be ist.

Be - weist, wie Aluminium, amphotere Eigenschaften auf. Allerdings sind die metallischen Eigenschaften von Be immer noch ausgeprägter als die nichtmetallischen. Beryllium reagiert im Gegensatz zu anderen Elementen der Gruppe IIA mit Alkalien.

Chemische Bindungen in Be-Verbindungen sind hauptsächlich kovalenter Natur, während Bindungen in Verbindungen aller anderen Elemente (Mg – Ra) ionischer Natur sind. Gleichzeitig sind die Bindungen mit Halogenen und Sauerstoff wie bei Elementen der Gruppe IA sehr stark und mit Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel leicht hydrolysierbar.

Physikalische Eigenschaften. Dies sind silberweiße Metalle, relativ leicht, weich (mit Ausnahme von Beryllium), duktil, schmelzbar (alle außer Beryllium) und haben eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Praktischer Nutzen. Be wird in der Kerntechnik als Moderator und Absorber von Neutronen eingesetzt. Legierungen aus Beryllium mit Kupfer – Bronze – sind sehr beständig und mit Nickel weisen sie eine hohe chemische Beständigkeit auf, weshalb sie in der Chirurgie eingesetzt werden.

Mg, Ca – werden als gute Reduktionsmittel in der Metallothermie verwendet.

Ca, Sr, Ba – reagieren recht leicht mit Gasen und werden in der Vakuumtechnik als Getter (Absorber aus der Luft) eingesetzt.

Quittung. Aufgrund ihrer hohen chemischen Aktivität kommen Erdalkalimetalle in der Natur nicht in freiem Zustand vor; sie werden durch Elektrolyse von Halogenidschmelzen oder Metallothermie gewonnen. In der Natur sind Erdalkalielemente Bestandteil folgender Mineralien: - Beryll; - Feldspat; - Bischofit – wird in der Medizin und zur Gewinnung von Magnesium durch Elektrolyse verwendet. Zur Gewinnung von Beryllium in der Metallurgie werden Fluoroberyllate verwendet: .

Chemische Eigenschaften. Erdalkalimetalle reagieren leicht mit Sauerstoff, Halogenen, Nichtmetallen, Wasser und Säuren, insbesondere beim Erhitzen:

Besonders leicht läuft diese Reaktion bei Calcium und Barium ab, weshalb diese unter besonderen Bedingungen gelagert werden.

Bariumpersulfid BaS ist ein Leuchtstoff.

Durch die Hydrolyse von Acetyleniden entsteht Acetylen:

Es war nicht möglich, Verbindungen von Be und Mg mit Wasserstoff durch direkte Wechselwirkung einfacher Substanzen zu erhalten: es gibt keine Reaktion während es geht ganz einfach. Die entstehenden Hydride sind starke Reduktionsmittel. Passivierung, keine Reaktion

Erdalkalimetalloxide. Oxide von Erdalkalielementen werden häufig im Bauwesen verwendet. Sie werden durch Zersetzung von Salzen gewonnen: - CaO - Branntkalk.

In der Reihe der Oxide von BeO bis BaO Von links nach rechts nehmen die Löslichkeit von Oxiden in Wasser, ihre Grundeigenschaften und ihre chemische Aktivität wie folgt zu: BeO – unlöslich in Wasser, Amphoteren, MgO – schwer löslich in Wasser und CaO, SrO, BaO – gut löslich in Wasser mit die Bildung von Hydroxiden Me(OH) : .

Die Schmelzpunkte von Oxiden nehmen in der Reihe BeO ® BaO ab. Die Schmelzpunkte von BeO- und MgO-Oxiden liegen bei » 2500 °C, was ihre Verwendung als feuerfeste Materialien ermöglicht.

Erdalkalimetallhydroxide. In der Reihe Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 nimmt der Radius der Me 2+-Ionen zu und infolgedessen steigt die Wahrscheinlichkeit der Manifestation der Grundeigenschaften von Hydroxiden, ihre Löslichkeit in Wasser: Be(OH) 2 – in Wasser leicht löslich, weist aufgrund seiner Amphoterität schwach saure und basische Eigenschaften auf, und Ba(OH) 2 ist in Wasser gut löslich und kann in seiner Stärke mit einer so starken Base wie NaOH verglichen werden.

Die Amphoterizität von Berylliumhydroxid kann durch die folgenden Reaktionen veranschaulicht werden:

Salze von Erdalkalimetallen. Lösliche Be- und Ba-Salze sind giftig und giftig! CaF 2- ein schwerlösliches Salz, das in der Natur als Fluorit oder Flussspat vorkommt und in der Optik verwendet wird. CaCl 2, MgCl 2- Sie sind gut wasserlöslich und werden in der Medizin und chemischen Synthese als Trockenmittel verwendet. Carbonate werden auch häufig im Bauwesen eingesetzt: CaCO 3H MgCO 3- Dolomit – wird im Bauwesen und zur Gewinnung von Vg und Ca verwendet. CaCO 3 - Calcit, Kreide, Marmor, Islandspat, MgCO 3- Magnesit. Der Gehalt an löslichen Karbonaten im natürlichen Wasser bestimmt seine Härte: . Sulfate sind ebenfalls weit verbreitete natürlich vorkommende Erdalkalimetallverbindungen: CaSO 4H 2H 2 O- Gips – weit verbreitet im Bauwesen. MgSO 4H 7H 2 O- Epsomit, „englisches Bittersalz“, BaSO 4- findet Anwendung bei Fluoroskopie. Phosphate: Ca 3 (PO 4) 2- Phosphorit, Ca(H 2 PO 4) 2, CaHPO 4- Niederschlag - zur Herstellung von Düngemitteln verwendet, Ca 5 (PO 4) 3H (OH - , F - , Cl -) - Apatit ist ein natürliches Mineral Ca, NH 4 Mg(PO 4)- schwerlösliche Verbindung. Es sind auch andere Salze bekannt: Ca(NO 3) 2H 2H 2 O- Norwegischer Salpeter, Mg(ClO 4) 2- Anhydron ist ein sehr gutes Trockenmittel.

Gruppe IIA enthält nur Metalle – Be (Beryllium), Mg (Magnesium), Ca (Kalzium), Sr (Strontium), Ba (Barium) und Ra (Radium). Die chemischen Eigenschaften des ersten Vertreters dieser Gruppe, Beryllium, unterscheiden sich am stärksten von den chemischen Eigenschaften der anderen Elemente dieser Gruppe. Seine chemischen Eigenschaften sind Aluminium in vielerlei Hinsicht noch ähnlicher als denen anderer Metalle der Gruppe IIA (sogenannte „diagonale Ähnlichkeit“). Magnesium unterscheidet sich in seinen chemischen Eigenschaften ebenfalls deutlich von Ca, Sr, Ba und Ra, weist aber dennoch deutlich ähnlichere chemische Eigenschaften auf als Beryllium. Aufgrund der erheblichen Ähnlichkeit der chemischen Eigenschaften von Calcium, Strontium, Barium und Radium werden sie in einer sogenannten Familie zusammengefasst Erdalkali Metalle.

Alle Elemente der Gruppe IIA gehören dazu S-Elemente, d.h. enthalten alle ihre Valenzelektronen S-Unterebene Somit hat die elektronische Konfiguration der äußeren elektronischen Schicht aller chemischen Elemente dieser Gruppe die Form ns 2 , Wo N– Nummer des Zeitraums, in dem sich das Element befindet.

Aufgrund der Besonderheiten der elektronischen Struktur von Metallen der Gruppe IIA können diese Elemente außer Null nur eine einzige Oxidationsstufe von +2 aufweisen. Einfache Stoffe, die aus Elementen der Gruppe IIA gebildet werden, sind bei der Teilnahme an chemischen Reaktionen nur zur Oxidation fähig, d.h. Elektronen spenden:

Me 0 – 2e — → Me +2

Calcium, Strontium, Barium und Radium weisen eine extrem hohe chemische Reaktivität auf. Die von ihnen gebildeten einfachen Stoffe sind sehr starke Reduktionsmittel. Magnesium ist auch ein starkes Reduktionsmittel. Die Reduktionsaktivität von Metallen folgt den allgemeinen Gesetzen des periodischen Gesetzes von D.I. Mendeleev und erhöht die Untergruppe nach unten.

Wechselwirkung mit einfachen Substanzen

mit Sauerstoff

Ohne Erhitzen reagieren Beryllium und Magnesium weder mit Luftsauerstoff noch mit reinem Sauerstoff, da sie mit dünnen Schutzfilmen aus BeO- bzw. MgO-Oxiden bedeckt sind. Ihre Lagerung erfordert keine besonderen Schutzmaßnahmen vor Luft und Feuchtigkeit, im Gegensatz zu Erdalkalimetallen, die unter einer für sie inerten Flüssigkeitsschicht, meist Kerosin, gelagert werden.

Be, Mg, Ca, Sr bilden beim Verbrennen in Sauerstoff Oxide der Zusammensetzung MeO und Ba – eine Mischung aus Bariumoxid (BaO) und Bariumperoxid (BaO 2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Zu beachten ist, dass beim Verbrennen von Erdalkalimetallen und Magnesium an der Luft auch eine Nebenreaktion dieser Metalle mit Luftstickstoff auftritt, wodurch neben Verbindungen von Metallen mit Sauerstoff auch Nitride mit der allgemeinen Formel Me 3 N entstehen 2 werden ebenfalls gebildet.

mit Halogenen

Beryllium reagiert mit Halogenen nur bei hohen Temperaturen und die übrigen Metalle der Gruppe IIA bereits bei Raumtemperatur:

Mg + I 2 = MgI 2 – Magnesiumjodid

Ca + Br 2 = CaBr 2 – Calciumbromid

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – Bariumchlorid

mit Nichtmetallen der Gruppen IV–VI

Alle Metalle der Gruppe IIA reagieren beim Erhitzen mit allen Nichtmetallen der Gruppen IV–VI. Abhängig von der Position des Metalls in der Gruppe sowie der Aktivität der Nichtmetalle sind jedoch unterschiedliche Erhitzungsgrade erforderlich. Da Beryllium unter allen Metallen der Gruppe IIA das chemisch inertste ist, ist bei der Durchführung seiner Reaktionen mit Nichtmetallen ein erheblicher Einsatz erforderlich. Ö höhere Temperatur.

Es ist zu beachten, dass bei der Reaktion von Metallen mit Kohlenstoff Karbide unterschiedlicher Natur entstehen können. Es gibt Carbide, die zu Methaniden gehören und üblicherweise als Derivate von Methan gelten, bei denen alle Wasserstoffatome durch Metall ersetzt sind. Sie enthalten wie Methan Kohlenstoff in der Oxidationsstufe -4, und wenn sie hydrolysiert werden oder mit nicht oxidierenden Säuren interagieren, ist eines der Produkte Methan. Es gibt auch eine andere Art von Carbiden – Acetylenide, die das C 2 2--Ion enthalten, das eigentlich ein Fragment des Acetylenmoleküls ist. Karbide wie Acetylenide bilden bei Hydrolyse oder Wechselwirkung mit nicht oxidierenden Säuren Acetylen als eines der Reaktionsprodukte. Die Art des Carbids – Methanid oder Acetylenid –, das bei der Reaktion eines bestimmten Metalls mit Kohlenstoff entsteht, hängt von der Größe des Metallkations ab. Metallionen mit kleinem Radius bilden normalerweise Metanide, größere Ionen bilden Acetylenide. Bei Metallen der zweiten Gruppe entsteht Methanid durch Wechselwirkung von Beryllium mit Kohlenstoff:

Die übrigen Metalle der Gruppe II A bilden mit Kohlenstoff Acetylenide:

Mit Silizium bilden Metalle der Gruppe IIA Silizide – Verbindungen vom Typ Me 2 Si, mit Stickstoff – Nitride (Me 3 N 2), mit Phosphor – Phosphide (Me 3 P 2):

mit Wasserstoff

Alle Erdalkalimetalle reagieren beim Erhitzen mit Wasserstoff. Damit Magnesium mit Wasserstoff reagieren kann, reicht Erhitzen allein wie bei Erdalkalimetallen nicht aus, sondern es ist neben hoher Temperatur auch ein erhöhter Wasserstoffdruck erforderlich. Beryllium reagiert unter keinen Umständen mit Wasserstoff.

Interaktion mit komplexen Substanzen

mit Wasser

Alle Erdalkalimetalle reagieren aktiv mit Wasser unter Bildung von Alkalien (lösliche Metallhydroxide) und Wasserstoff. Magnesium reagiert nur beim Kochen mit Wasser, da sich beim Erhitzen der schützende Oxidfilm MgO im Wasser auflöst. Bei Beryllium ist der schützende Oxidfilm sehr widerstandsfähig: Wasser reagiert weder beim Kochen noch bei glühenden Temperaturen mit ihm:

mit nicht oxidierenden Säuren

Alle Metalle der Hauptnebengruppe der Gruppe II reagieren mit nichtoxidierenden Säuren, da sie in der Aktivitätsreihe links von Wasserstoff stehen. Dabei entsteht ein Salz aus der entsprechenden Säure und Wasserstoff. Beispiele für Reaktionen:

Be + H 2 SO 4 (verdünnt) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

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

mit oxidierenden Säuren

− verdünnte Salpetersäure

Alle Metalle der Gruppe IIA reagieren mit verdünnter Salpetersäure. In diesem Fall sind die Reduktionsprodukte anstelle von Wasserstoff (wie bei nicht oxidierenden Säuren) Stickoxide, hauptsächlich Stickoxide (I) (N 2 O), und bei stark verdünnter Salpetersäure Ammonium Nitrat (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (sehr verschwommen)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− konzentrierte Salpetersäure

Konzentrierte Salpetersäure passiviert bei normaler (oder niedriger) Temperatur Beryllium, d. h. reagiert nicht damit. Beim Sieden ist die Reaktion möglich und verläuft überwiegend nach der Gleichung:

Magnesium und Erdalkalimetalle reagieren mit konzentrierter Salpetersäure und bilden eine Vielzahl unterschiedlicher Stickstoffreduktionsprodukte.

− konzentrierte Schwefelsäure

Beryllium wird mit konzentrierter Schwefelsäure passiviert, d.h. reagiert unter normalen Bedingungen nicht damit, die Reaktion findet jedoch beim Sieden statt und führt zur Bildung von Berylliumsulfat, Schwefeldioxid und Wasser:

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

Auch Barium wird durch konzentrierte Schwefelsäure durch Bildung von unlöslichem Bariumsulfat passiviert, reagiert jedoch beim Erhitzen mit diesem; Bariumsulfat löst sich beim Erhitzen in konzentrierter Schwefelsäure aufgrund seiner Umwandlung in Bariumhydrogensulfat.

Die übrigen Metalle der Hauptgruppe IIA reagieren unter allen Bedingungen, auch in der Kälte, mit konzentrierter Schwefelsäure. Abhängig von der Aktivität des Metalls, der Reaktionstemperatur und der Säurekonzentration kann Schwefel zu SO 2, H 2 S und S reduziert werden:

Mg + H2SO4 ( Konz. .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H 2 SO 4 ( Konz. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4 ( Konz. .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O

mit Alkalien

Magnesium und Erdalkalimetalle interagieren nicht mit Alkalien, und Beryllium reagiert beim Schmelzen leicht sowohl mit Alkalilösungen als auch mit wasserfreien Alkalien. Wenn eine Reaktion in einer wässrigen Lösung durchgeführt wird, ist darüber hinaus auch Wasser an der Reaktion beteiligt, und die Produkte sind Tetrahydroxoberyllate von Alkali- oder Erdalkalimetallen und Wasserstoffgas:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - Kaliumtetrahydroxoberyllat

Bei der Reaktion mit einem festen Alkali während der Fusion entstehen Beryllate aus Alkali- oder Erdalkalimetallen und Wasserstoff

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - Kaliumberyllat

mit Oxiden

Erdalkalimetalle sowie Magnesium können beim Erhitzen weniger aktive Metalle und einige Nichtmetalle aus ihren Oxiden reduzieren, zum Beispiel:

Die Methode zur Reduktion von Metallen aus ihren Oxiden mit Magnesium wird Magnesium genannt.

Verbreitung in Natur und Produktion. Magnesium und Kalzium sind auf der Erde häufig vorkommende Elemente (Magnesium ist das achte, Kalzium das sechste), und die übrigen Elemente sind seltener. Strontium und Radium sind radioaktive Elemente.

In der Erdkruste Beryllium in Form von Mineralien gefunden: Beryll Sei 3 Al 2 (Si0 3) 6 , Phenazit Sei 2 Si0 4 . Verunreinigungsfarbene, transparente Sorten von Beryll (grün). Smaragde, Blau Aquamarine usw.) - Edelsteine. Es sind 54 Berylliummineralien bekannt, von denen das wichtigste Beryll (und seine Varianten – Smaragd, Aquamarin, Heliodor, Sparrowit, Rösterit, Bazzit) ist.

Magnesium ist Teil von Silikatgesteinen (unter ihnen das vorherrschende). Olivin Mg 2 Si0 4), Carbonat ( Dolomit CaMg(C0 3) 2, Magnesit MgC0 3) und Chloridmineralien ( Carnallit KClMgCl 2 -6H 2 0). Eine große Menge Magnesium kommt im Meerwasser (bis zu 0,38 % MgCl 2) und im Wasser einiger Seen (bis zu 30 % MgCl 2) vor.

Kalzium in Form von Silikaten und Alumosilikaten in Gesteinen (Granite, Gneise etc.) enthalten, Karbonat in Form Calcit CaC0 3, Mischungen aus Calcit und Dolomit (Marmor), Sulfat (Anhydrit CaS0 4 und Gips CaS0 4 -2H 2 0) sowie Fluorid (Fluorit CaF 2) und Phosphat (Apatit Ca 5 (P0 4) 3) usw.

Essentielle Mineralien Strontium Und Barium: Carbonate (Strontianit SrC0 3 , verdorren BaCO 3) und Sulfate (Celestin SrS0 4 , Baryt BaS0 4). Radium kommt in Uranerzen vor.

In der Industrie Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium und Barium erhalten:

• 1) Elektrolyse von geschmolzenen MeCl 2 -Chloriden, denen NaCl oder andere Chloride zugesetzt werden, um den Schmelzpunkt zu senken;
• 2) durch metall- und kohlenstoffthermische Verfahren bei Temperaturen von 1000-1300°C.

Besonders reines Beryllium wird durch Zonenschmelzen gewonnen. Um reines Magnesium (99,999 % Mg) zu erhalten, wird technisches Magnesium mehrfach im Vakuum sublimiert. Hochreines Barium wird durch das aluminothermische Verfahren aus BaO gewonnen.

Physikalische und chemische Eigenschaften. In Form einfacher Stoffe handelt es sich um glänzende silbrig-weiße Metalle, Beryllium ist hart (es kann Glas schneiden), aber spröde, der Rest ist weich und duktil. Eine Besonderheit von Beryllium besteht darin, dass es an der Luft mit einem dünnen Oxidfilm überzogen wird, der das Metall auch bei hohen Temperaturen vor der Einwirkung von Sauerstoff schützt. Oberhalb von 800 °C oxidiert Beryllium und bei einer Temperatur von 1200 °C verbrennt Berylliummetall und verwandelt sich in weißes BeO-Pulver.

Mit zunehmender Ordnungszahl eines Elements steigen Dichte, Schmelz- und Siedepunkt. Die Elektronegativität der Elemente dieser Gruppe ist unterschiedlich. Für Be ist er ziemlich hoch (ze = 1,57), was die amphotere Natur seiner Verbindungen bestimmt.

Alle Metalle in freier Form sind im Vergleich zu Alkalimetallen weniger reaktiv, aber recht aktiv (sie werden auch unter Kerosin in verschlossenen Behältern gelagert, und Kalzium wird normalerweise in dicht verschlossenen Metalldosen gelagert).

Wechselwirkung mit einfachen Substanzen. Die chemische Aktivität der Metalle nimmt in der Untergruppe von oben nach unten mit zunehmender Ordnungszahl zu.

An der Luft werden sie zu MeO-Oxiden oxidiert, und wenn Strontium und Barium an der Luft auf etwa 500 °C erhitzt werden, bilden sie MeO 2 -Peroxide, die sich bei höheren Temperaturen in Oxid und Sauerstoff zersetzen. Die Wechselwirkung mit einfachen Stoffen ist im Diagramm dargestellt:

Alle Metalle interagieren aktiv mit Nichtmetallen: Mit Sauerstoff bilden sie Oxide MeO (Me = Be – Ra), mit Halogenen – Halogenide, zum Beispiel MeCl 2 Chloride, mit Wasserstoff – MeH 2 Hydride, mit Schwefel – MeS Sulfide, mit Stickstoff – Me 3 Nitride N 2, mit Kohlenstoff - Carbide (Acetylenide) MeC 2 usw.

Mit Metallen bilden sie eutektische Gemische, feste Lösungen und intermetallische Verbindungen. Beryllium mit einigen D-Element-Formen Berylliden - Verbindungen variabler Zusammensetzung MeBe 12 (Me = Ti, Nb, Ta, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Ta), gekennzeichnet durch hohe Schmelzpunkte und Oxidationsbeständigkeit bei Erhitzung auf 1200–1600 °C.

Beziehung zum Wasser, Säuren und Laugen. Beryllium ist in der Luft mit einem Oxidfilm bedeckt, der seine chemische Aktivität verringert und seine Wechselwirkung mit Wasser verhindert. Es weist amphotere Eigenschaften auf und reagiert mit Säuren und Laugen unter Freisetzung von Wasserstoff. Dabei entstehen Salze kationischen und anionischen Typs:

Konzentriertes kaltes HN0 3 und H 2 S0 4 Beryllium wird passiviert.

Magnesium ist wie Beryllium wasserbeständig. Es reagiert sehr langsam mit kaltem Wasser, da das entstehende Mg(OH) 2 schlecht löslich ist; Beim Erhitzen beschleunigt sich die Reaktion aufgrund der Auflösung von Mg(OII) 2. Es löst sich sehr stark in Säuren. Ausnahmen bilden HF und H 3 P0 4, die damit schwerlösliche Verbindungen bilden. Im Gegensatz zu Beryllium interagiert Magnesium nicht mit Alkalien.

Metalle der Calcium-Untergruppe (Erdalkali) reagieren mit Wasser und verdünnter Salz- und Schwefelsäure unter Freisetzung von Wasserstoff und bilden die entsprechenden Hydroxide und Salze:

Ähnlich wie Magnesium reagieren sie nicht mit Alkalien. Eigenschaften von Verbindungen von Elementen der HA-Untergruppe. Sauerstoffverbindungen. Berylliumoxid und -hydroxid sind amphoterer Natur, der Rest ist basisch. Gut wasserlösliche Basen sind Sr(OH) 2 und Ba(OH) 2; sie werden den Alkalien zugerechnet.

BeO-Oxid ist feuerfest (δ-Schmelzpunkt = 2530 °C), hat eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit und ist nach der Vorkalzinierung bei 400 °C chemisch inert. Es ist von Natur aus amphoter und reagiert beim Schmelzen mit sauren und basischen Oxiden sowie beim Erhitzen mit Säuren und Laugen und bildet Berylliumsalze bzw. Beryllate:

Das entsprechende Berylliumhydroxid Be(OH) 2 verhält sich ähnlich – ohne sich in Wasser aufzulösen, ist es sowohl in Säuren als auch in Laugen löslich:

Um es auszufällen, wird kein Alkali verwendet, sondern eine schwache Base – Ammoniumhydroxid:

Die Hydrolyse von Berylliumsalzen erfolgt unter Bildung von Niederschlägen schwerlöslicher basischer Salze, zum Beispiel:

Nur Alkalimetallberyllate sind löslich.

MgO-Oxid (gebrannte Magnesia) - feuerfeste (? pl = 2800°C) inerte Substanz. In der Technik wird es durch thermische Zersetzung von Carbonat gewonnen:

Feinkristallines MgO hingegen ist chemisch aktiv und stellt das Hauptoxid dar. Es interagiert mit Wasser, absorbiert CO 2 und löst sich leicht in Säuren.

Oxide Erdalkalimetalle erhalten im Labor thermische Zersetzung der entsprechenden Carbonate oder Nitrate:

in der Industrie - thermische Zersetzung natürlicher Carbonate. Oxide reagieren heftig mit Wasser und bilden starke Basen, deren Stärke nach Alkalien übertroffen wird. In der Reihe Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 nimmt die basische Natur der Hydroxide, ihre Löslichkeit und thermische Stabilität zu. Sie alle reagieren heftig mit Säuren unter Bildung der entsprechenden Salze:

Im Gegensatz zu Berylliumsalzen unterliegen wasserlösliche Salze von Erdalkalimetallen und Magnesium keiner Kationenhydrolyse.

Die Löslichkeit von Salzen von Elementen der PA-Untergruppe in Wasser ist unterschiedlich. Gut löslich sind Chloride, Bromide, Iodide, Sulfide (Ca – Ba), Nitrate, Nitrite (Mg – Ba). Schwer löslich und praktisch unlöslich – Fluoride (Mg – Ba), Sulfate (Ca – Ba), Orthophosphate, Carbonate, Silikate.

Verbindungen mit Wasserstoff und Nichtmetallen. MeH 2-Hydride, Me 3 N 2-Nitride, MeC 2-Carbide (Acetylenide) sind instabil, zersetzen sich mit Wasser unter Bildung der entsprechenden Hydroxide und Wasserstoff oder Wasserstoffverbindungen von Nichtmetallen:

Anwendung. Beryllium Bildet leicht Legierungen mit vielen Metallen und verleiht ihnen eine höhere Härte, Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Berylliumbronzen (Kupferlegierungen mit 1-3 % Beryllium) haben einzigartige Eigenschaften. Im Gegensatz zu reinem Beryllium lassen sie sich gut mechanisch bearbeiten, so lassen sich beispielsweise Bänder mit einer Dicke von nur 0,1 mm herstellen. Die Zugfestigkeit dieser Bronzen ist höher als die vieler legierter Stähle. Mit zunehmendem Alter nimmt ihre Kraft zu. Sie sind nicht magnetisch und haben eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit. Dank dieses Eigenschaftskomplexes werden sie häufig in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt. In Kernreaktoren wird Beryllium als Moderator und Neutronenreflektor verwendet. In Mischung mit Radiumpräparaten dient es als Quelle für Neutronen, die durch die Einwirkung von Alphateilchen auf Be entstehen:

BeO wird als chemisch beständiger und feuerfester Werkstoff zur Herstellung von Tiegeln und Spezialkeramiken verwendet.

Magnesium Wird hauptsächlich zur Herstellung von „ultraleichten“ Legierungen in der Metallothermie verwendet - zur Herstellung von Ti, Zr, V, U usw. Die wichtigste Magnesiumlegierung ist Elektron(3-10 % A1 2 0 3, 2-3 % Zn, Rest Mg), das aufgrund seiner Festigkeit und geringen Dichte (1,8 g/cm 3) im Raketen- und Flugzeugbau eingesetzt wird. Mischungen aus Magnesiumpulver mit Oxidationsmitteln werden für Zünd- und Brandraketen, Projektile sowie in Foto- und Beleuchtungsgeräten verwendet. Gebranntes Magnesia MgO wird bei der Herstellung von Magnesium, als Füllstoff bei der Gummiherstellung, zur Reinigung von Erdölprodukten, bei der Herstellung von feuerfesten Materialien, Baumaterialien usw. verwendet.

MgCl 2 -Chlorid wird zur Gewinnung von Magnesium bei der Herstellung von Magnesiumzement verwendet, der durch Mischen von vorkalziniertem MgO mit einer 30 %igen wässrigen Lösung von MgCl 2 gewonnen wird. Diese Mischung verwandelt sich nach und nach in eine weiße feste Masse, die gegen Säuren und Laugen beständig ist.

Die Hauptverwendung von Metall Kalzium - ein Reduktionsmittel bei der Produktion vieler Übergangsmetalle, Uran und Seltenerdelemente (REE).

Calciumcarbid CaC 2 – zur Herstellung von Acetylen, CaO – zur Herstellung von Bleichmittel, Ca(OH) 2, CaC0 3, CaS0 4 H 2 0 – im Bauwesen. Ca(OH) 2 ( Limettenmilch, gelöschte Limette) als günstige lösliche Base verwendet. Natürliche Calciumverbindungen werden häufig zur Herstellung von Bindemitteln für Mörtel, zur Herstellung von Beton, Bauteilen und Bauwerken verwendet. Zu den Bindemitteln gehören Zemente, Gipsmaterialien, Kalk usw. Gipsmaterialien sind in erster Linie verbrannter Gips, oder Alabaster, - Hydrat der Zusammensetzung 2CaS0 4 H 2 0. Hauptanwendung Strontium Und Barium - Gasabsorber in elektrischen Vakuumgeräten. Lösung Ba(OH) 2 ( Barytwasser, ätzender Baryt) - Laborreagenz für qualitative Reaktion auf CO 2. Bariumtitanat (BaTi0 3) ist der Hauptbestandteil von Dielektrika, Piezo- und Ferroelektrika.

Toxizität von Elementen. Alle Berylliumverbindungen sind giftig! Besonders gefährlich ist Staub aus Beryllium und seinen Verbindungen. Strontium und Barium sind als Nerven- und Muskelgifte ebenfalls allgemein toxisch. Bariumverbindungen verursachen entzündliche Erkrankungen des Gehirns. Die Toxizität von Bariumsalzen hängt stark von ihrer Löslichkeit ab. Praktisch unlösliches Bariumsulfat (rein) ist nicht giftig, aber lösliche Salze: Chlorid, Nitrat, Bariumacetat usw. sind hochgiftig (0,2–0,5 g Bariumchlorid verursachen Vergiftungen, tödliche Dosis – 0,8–0,9 g). Die toxische Wirkung von Strontiumsalzen ähnelt der Wirkung von Bariumsalzen. Oxide von Kalzium und anderen Erdalkalimetallen reizen in Form von Staub die Schleimhäute und verursachen bei Hautkontakt schwere Verätzungen. Strontiumoxid wirkt ähnlich wie Calciumoxid, jedoch viel stärker. Salze von Erdalkalimetallen verursachen Hautkrankheiten.