بریلیم و منیزیم در گروه قرار دارند. منیزیم و کلسیم

فلزات قلیایی خاکی عناصری هستند که در گروه دوم جدول تناوبی قرار دارند. اینها شامل موادی مانند کلسیم، منیزیم، باریم، بریلیم، استرانسیم و رادیوم است. نام این گروه نشان می دهد که در آب واکنش قلیایی می دهند.

فلزات قلیایی و قلیایی خاکی یا بهتر بگوییم نمک های آنها در طبیعت گسترده هستند. آنها با مواد معدنی نشان داده می شوند. استثنا رادیوم است که یک عنصر نسبتاً نادر در نظر گرفته می شود.

همه فلزات فوق دارای برخی خصوصیات مشترک هستند که ترکیب آنها را در یک گروه ممکن می سازد.

فلزات قلیایی خاکی و خواص فیزیکی آنها

تقریباً همه این عناصر جامدات مایل به خاکستری هستند (حداقل در شرایط عادی، و به هر حال، خواص فیزیکی کمی متفاوت است - اگرچه این مواد کاملاً پایدار هستند، اما به راحتی تحت تأثیر قرار می گیرند.

جالب است که با شماره سریال در جدول، چنین شاخصی از فلز به عنوان چگالی نیز افزایش می یابد. به عنوان مثال، در این گروه، کلسیم کمترین شاخص را دارد، در حالی که رادیوم از نظر چگالی مشابه آهن است.

فلزات قلیایی خاکی: خواص شیمیایی

برای شروع، شایان ذکر است که فعالیت شیمیایی با توجه به شماره سریال جدول تناوبی افزایش می یابد. به عنوان مثال، بریلیم یک عنصر نسبتاً پایدار است. فقط با حرارت قوی با اکسیژن و هالوژن واکنش نشان می دهد. منیزیم هم همینطور. اما کلسیم می تواند به آرامی حتی در دمای اتاق اکسید شود. سه نماینده باقی مانده از گروه (رادیوم، باریم و استرانسیم) به سرعت با اکسیژن اتمسفر در دمای اتاق واکنش می دهند. به همین دلیل است که این عناصر با پوشاندن آنها با یک لایه نفت سفید ذخیره می شوند.

فعالیت اکسیدها و هیدروکسیدهای این فلزات طبق همین الگو افزایش می یابد. به عنوان مثال، هیدروکسید بریلیم در آب محلول نیست و یک ماده آمفوتریک در نظر گرفته می شود، اما یک قلیایی نسبتا قوی در نظر گرفته می شود.

فلزات قلیایی خاکی و خصوصیات مختصر آنها

بریلیم فلزی بادوام و خاکستری روشن است که بسیار سمی است. این عنصر برای اولین بار در سال 1798 توسط شیمیدان Vauquelin کشف شد. چندین کانی بریلیم در طبیعت وجود دارد که معروف ترین آنها عبارتند از: بریل، فناسیت، دانالیت و کریزوبریل. به هر حال، برخی از ایزوتوپ های بریلیم بسیار رادیواکتیو هستند.

جالب اینجاست که برخی از اشکال بریل سنگ های قیمتی ارزشمندی هستند. اینها عبارتند از زمرد، آکوامارین و هلیدور.

از بریلیم برای ساخت برخی آلیاژها استفاده می شود این عنصر برای تعدیل نوترون ها استفاده می شود.

کلسیم یکی از معروف ترین فلزات قلیایی خاکی است. در شکل خالص آن، ماده ای نرم و سفید با رنگ نقره ای است. کلسیم خالص برای اولین بار در سال 1808 جدا شد. این عنصر در طبیعت به صورت کانی هایی مانند سنگ مرمر، سنگ آهک و گچ وجود دارد. کلسیم به طور گسترده در فن آوری های مدرن استفاده می شود. به عنوان منبع سوخت شیمیایی و همچنین به عنوان یک ماده مقاوم در برابر آتش استفاده می شود. بر کسی پوشیده نیست که از ترکیبات کلسیم در تولید مصالح ساختمانی و داروها استفاده می شود.

این عنصر در هر موجود زنده ای نیز یافت می شود. اساساً وظیفه عملکرد سیستم موتور را بر عهده دارد.

منیزیم فلزی سبک وزن و نسبتاً چکش خوار با رنگ مشخص مایل به خاکستری است. در سال 1808 به شکل خالص جدا شد، اما نمک های آن خیلی زودتر شناخته شد. منیزیم در مواد معدنی مانند منیزیت، دولومیت، کارنالیت و کیزریت یافت می شود. به هر حال، نمک منیزیم تعداد زیادی از ترکیبات این ماده را می توان در آب دریا یافت.

خواص عناصر گروه II A.

خواص	4 باش	12 میلی گرم	20 Ca	38 Sr	56Ba	88 Ra
جرم اتمی	9,012	24,305	40,80	87,62	137,34	226,025
پیکربندی الکترونیکی*
	0,113	0,160	0,190	0,213	0,225	0,235
	0,034	0,078	0,106	0,127	0,133	0,144
انرژی یونیزاسیون	9,32	7,644	6,111	5,692	5,21	5,28
الکترو نسبی منفی بودن	1,5	1,2	1,0	1,0	0,9	0,9
حالات اکسیداسیون احتمالی
کلارک، در درصد (توزیع شده است عجیب بودن در طبیعت)	1*10 -3	1,4	1,5	8*10 -3	5*10 -3	8*10 -12
وضعیت تجمع (خوب.).	چیزهای جامد
رنگ	خاکستری- فولاد	نقره اي- شیطون	S E R E B R I S T O - سفید
	1283	649,5	850	770	710	700
	2970	1120	1487	1367	1637	1140
تراکم	1,86	1,741	1,540	2,67	3,67
پتانسیل الکترود استاندارد	1,73	2,34	2,83	2,87	2,92

*پیکربندی سطوح الکترونیکی خارجی اتم های عناصر مربوطه داده شده است. پیکربندی سطوح الکترونیکی باقیمانده با موارد مربوط به گازهای نجیب که دوره قبلی را تکمیل می‌کنند و در پرانتز نشان داده شده‌اند، همزمان است.

همانطور که از داده های داده شده در جدول به شرح زیر است، عناصر گروه IIA دارای مقادیر کم (اما نه کمترین: در مقایسه با گروه IA) انرژی یونیزاسیون و الکترونگاتیوی نسبی هستند و این مقادیر از Be به Ba کاهش می یابند که به ما اجازه می دهد نتیجه بگیریم که این عناصر فلزات کاهنده معمولی هستند و Ba فعال تر از Be است.

باشد - مانند آلومینیوم، خواص آمفوتریک را نشان می دهد. با این حال، خواص فلزی Be هنوز بیشتر از خواص غیر فلزی است. بریلیم برخلاف سایر عناصر گروه IIA با قلیاها واکنش نشان می دهد.

پیوندهای شیمیایی در ترکیبات Be عمدتا کووالانسی هستند، در حالی که پیوندهای موجود در ترکیبات سایر عناصر (Mg - Ra) ماهیت یونی دارند. در عین حال، مانند عناصر گروه IA، پیوندها با هالوژن و اکسیژن بسیار قوی هستند و با هیدروژن، کربن، نیتروژن، فسفر و گوگرد به راحتی هیدرولیز می شوند.

مشخصات فیزیکی.این فلزات سفید نقره ای، نسبتاً سبک، نرم (به استثنای بریلیم)، انعطاف پذیر، قابل ذوب (همه به جز بریلیم) و دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی خوبی هستند.

استفاده عملی. Be در فناوری هسته ای به عنوان تعدیل کننده و جذب کننده نوترون ها استفاده می شود. آلیاژهای بریلیم با مس - برنز - بسیار مقاوم هستند و با نیکل - مقاومت شیمیایی بالایی دارند و به همین دلیل در جراحی از آنها استفاده می شود.

Mg, Ca - به عنوان عوامل کاهنده خوب در متالوترمی استفاده می شود.

Ca, Sr, Ba - به راحتی با گازها واکنش نشان می دهند و به عنوان جذب کننده (جاذب از هوا) در فناوری خلاء استفاده می شوند.

اعلام وصول.فلزات قلیایی خاکی که از نظر شیمیایی بسیار فعال هستند، در طبیعت در حالت آزاد وجود ندارند، آنها از طریق الکترولیز مذاب های هالید یا متالوترمی به دست می آیند. در طبیعت، عناصر قلیایی خاکی بخشی از مواد معدنی زیر هستند: - بریل. - فلدسپات؛ - بیشوفیت - در پزشکی و برای به دست آوردن منیزیم از طریق الکترولیز استفاده می شود. برای بدست آوردن بریلیم در متالورژی از فلوئوروبریلات ها استفاده می شود: .

خواص شیمیایی.فلزات قلیایی خاکی به راحتی با اکسیژن، هالوژن ها، نافلزات، آب و اسیدها واکنش نشان می دهند، به ویژه هنگامی که گرم می شوند:

این واکنش به خصوص برای کلسیم و باریم به راحتی رخ می دهد، بنابراین آنها در شرایط خاصی ذخیره می شوند.

باریم پرسولفید BaS یک فسفر است.

هیدرولیز استیلنیدها استیلن تولید می کند:

به دست آوردن ترکیبات Be و Mg با هیدروژن با برهمکنش مستقیم مواد ساده ممکن نبود:هیچ واکنشی وجود ندارد در حالیکهخیلی راحت میره هیدریدهای به دست آمده عوامل احیا کننده قوی هستند.منفعل شدن، بدون واکنش

اکسیدهای فلزات قلیایی خاکیاکسیدهای عناصر قلیایی خاکی به طور گسترده در ساخت و ساز استفاده می شود. آنها از تجزیه نمکهای: - CaO - آهک زنده به دست می آیند.

در سری اکسیدهای BeO تا BaOاز چپ به راست، حلالیت اکسیدها در آب، خواص اساسی و فعالیت شیمیایی آنها افزایش می یابد، به شرح زیر است: BeO - نامحلول در آب، آمفوترن، MgO - کمی محلول در آب، و CaO، SrO، BaO - بسیار محلول در آب با تشکیل هیدروکسیدهای Me(OH): .

نقطه ذوب اکسیدها در سری BeO ® BaO کاهش می یابد. نقطه ذوب اکسیدهای BeO و MgO 2500 درجه سانتیگراد است که امکان استفاده از آنها را به عنوان مواد نسوز فراهم می کند.

هیدروکسیدهای فلزات قلیایی خاکیدر سری Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 شعاع یونهای Me 2+ افزایش می یابد و در نتیجه احتمال بروز خواص اساسی هیدروکسیدها افزایش می یابد و حلالیت آنها در آب: Be(OH) 2- کمی محلول در آب است، به دلیل آمفوتریک بودن، خاصیت اسیدی و بازی ضعیفی از خود نشان می دهد و Ba(OH) 2 بسیار محلول در آب است و از نظر استحکام با باز قوی مانند NaOH قابل مقایسه است.

آمفوتریک بودن هیدروکسید بریلیم را می توان با واکنش های زیر نشان داد:

نمک های فلزات قلیایی خاکی نمک های محلول Be و Ba سمی و سمی هستند! CaF 2- نمک کمی محلول که در طبیعت به صورت فلوریت یا فلورسپار یافت می شود و در اپتیک استفاده می شود. CaCl 2، MgCl 2- بسیار محلول در آب هستند، آنها در پزشکی و سنتز شیمیایی به عنوان خشک کننده استفاده می شوند. کربنات ها نیز به طور گسترده در ساخت و ساز استفاده می شوند: CaCO 3H MgCO 3- دولومیت - در ساخت و ساز و به دست آوردن Vg و Ca استفاده می شود. CaCO 3 -کلسیت، گچ، سنگ مرمر، اسپار ایسلند، MgCO 3- منیزیت محتوای کربنات های محلول در آب طبیعی سختی آن را تعیین می کند: . سولفات ها همچنین به طور گسترده ای از ترکیبات فلز قلیایی خاکی به طور طبیعی یافت می شوند: CaSO 4H 2H 2 O- گچ - به طور گسترده در ساخت و ساز استفاده می شود. MgSO 4H 7H 2 O- اپسومیت، "نمک تلخ انگلیسی"، BaSO 4- با فلوروسکوپی کاربرد پیدا می کند. فسفات ها: Ca 3 (PO 4) 2- فسفریت، Ca(H 2 PO 4) 2، CaHPO 4- رسوب - مورد استفاده برای تولید کود، Ca 5 (PO 4) 3H (OH - ، F - ، Cl -) -آپاتیت یک کانی طبیعی کلسیم است، NH 4 Mg (PO 4)- ترکیب کمی محلول نمک های دیگر نیز شناخته شده اند: Ca(NO 3) 2H 2H 2 O- نمک نروژی، Mg(ClO4) 2- انیدرون یک خشک کننده بسیار خوب است.

گروه IIA فقط شامل فلزات - Be (بریلیم)، منیزیم (منیزیم)، کلسیم (کلسیم)، Sr (استرونسیم)، Ba (باریم) و Ra (رادیوم) است. خواص شیمیایی اولین نماینده این گروه، بریلیم، به شدت با خواص شیمیایی سایر عناصر این گروه متفاوت است. خواص شیمیایی آن از بسیاری جهات حتی بیشتر از سایر فلزات گروه IIA مشابه آلومینیوم است (به اصطلاح "شباهت مورب"). منیزیم، از نظر خواص شیمیایی، نیز به طور قابل توجهی با Ca، Sr، Ba و Ra متفاوت است، اما همچنان دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه با بریلیوم است. به دلیل شباهت قابل توجه در خواص شیمیایی کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم، آنها در یک خانواده به نام ترکیب می شوند. خاک قلیایی فلزات.

همه عناصر گروه IIA متعلق به س- عناصر، یعنی شامل تمام الکترون های ظرفیت خود است س-سطح فرعی بنابراین، پیکربندی الکترونیکی لایه الکترونیکی بیرونی همه عناصر شیمیایی این گروه شکل می‌گیرد ns 2 ، جایی که n- تعداد دوره ای که عنصر در آن قرار دارد.

با توجه به ویژگی های ساختار الکترونیکی فلزات گروه IIA، این عناصر علاوه بر صفر، می توانند تنها یک حالت اکسیداسیون منفرد برابر 2+ داشته باشند. مواد ساده ای که توسط عناصر گروه IIA تشکیل می شوند، هنگام شرکت در هر واکنش شیمیایی، فقط قادر به اکسیداسیون هستند، یعنی. اهدای الکترون:

Me 0 – 2e — → Me +2

کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم واکنش شیمیایی بسیار بالایی دارند. مواد ساده ای که توسط آنها تشکیل می شود، عوامل کاهنده بسیار قوی هستند. منیزیم همچنین یک عامل کاهش دهنده قوی است. فعالیت کاهشی فلزات از قوانین کلی قانون تناوبی D.I تبعیت می کند. مندلیف و زیر گروه را افزایش می دهد.

تعامل با مواد ساده

با اکسیژن

بدون گرم کردن، بریلیم و منیزیم با اکسیژن اتمسفر و یا اکسیژن خالص واکنش نمی دهند، زیرا با لایه های محافظ نازکی که به ترتیب از اکسیدهای BeO و MgO تشکیل شده اند پوشیده شده اند. ذخیره آنها به هیچ روش خاصی برای محافظت در برابر هوا و رطوبت نیاز ندارد، بر خلاف فلزات قلیایی خاکی، که در زیر لایه ای از مایع خنثی به آنها، اغلب نفت سفید، ذخیره می شوند.

Be، Mg، Ca، Sr، هنگامی که در اکسیژن می سوزند، اکسیدهایی از ترکیب MeO و Ba - مخلوطی از اکسید باریم (BaO) و پراکسید باریم (BaO 2) تشکیل می دهند:

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

لازم به ذکر است که وقتی فلزات قلیایی خاکی و منیزیم در هوا می سوزند، واکنش جانبی این فلزات با نیتروژن هوا نیز رخ می دهد که در نتیجه، علاوه بر ترکیبات فلزات با اکسیژن، نیتریدهایی با فرمول کلی Me 3 N 2 نیز تشکیل می شود.

با هالوژن

بریلیم فقط در دماهای بالا با هالوژن ها واکنش می دهد و بقیه فلزات گروه IIA - در حال حاضر در دمای اتاق:

Mg + I 2 = MgI 2 - یدید منیزیم

Ca + Br 2 = CaBr 2 - کلسیم بروماید

Ba + Cl 2 = BaCl 2 - کلرید باریم

با غیر فلزات گروه IV-VI

همه فلزات گروه IIA هنگام گرم شدن با تمام نافلزهای گروه IV-VI واکنش نشان می دهند، اما بسته به موقعیت فلز در گروه و همچنین فعالیت نافلزات، درجات مختلفی از حرارت مورد نیاز است. از آنجایی که بریلیم از نظر شیمیایی بی اثرترین فلزات گروه IIA است، هنگام انجام واکنش های آن با غیر فلزات، استفاده قابل توجهی مورد نیاز است. Oدمای بالاتر

لازم به ذکر است که واکنش فلزات با کربن می تواند کاربیدهایی با طبیعت های مختلف ایجاد کند. کاربیدهایی وجود دارند که متعلق به متانیدها هستند و به طور معمول مشتقات متان در نظر گرفته می شوند که در آنها تمام اتم های هیدروژن با فلز جایگزین می شوند. آنها مانند متان دارای کربن در حالت اکسیداسیون -4 هستند و هنگامی که هیدرولیز می شوند یا با اسیدهای غیر اکسید کننده برهمکنش می کنند، یکی از محصولات متان است. همچنین نوع دیگری از کاربیدها وجود دارد - استیلنیدها که حاوی یون C 2 2- است که در واقع قطعه ای از مولکول استیلن است. کاربیدهایی مانند استیلنیدها پس از هیدرولیز یا برهمکنش با اسیدهای غیر اکسید کننده، استیلن را به عنوان یکی از محصولات واکنش تشکیل می دهند. نوع کاربید - متانید یا استیلنید - که هنگام واکنش یک فلز خاص با کربن به دست می آید به اندازه کاتیون فلز بستگی دارد. یونهای فلزی با شعاع کوچک معمولاً متانیدها و یونهای بزرگتر استیلنیدها را تشکیل می دهند. در مورد فلزات گروه دوم، متانید از برهم کنش بریلیم با کربن به دست می آید:

فلزات باقی مانده از گروه II A با کربن استیلنیدها را تشکیل می دهند:

با سیلیکون، فلزات گروه IIA سیلیسیدها را تشکیل می دهند - ترکیباتی از نوع Me 2 Si، با نیتروژن - نیتریدها (Me 3 N 2)، با فسفر - فسفیدها (Me 3 P 2):

با هیدروژن

تمام فلزات قلیایی خاکی هنگام گرم شدن با هیدروژن واکنش می دهند. برای واکنش منیزیم با هیدروژن، حرارت دادن به تنهایی، مانند فلزات قلیایی خاکی، کافی نیست، علاوه بر دمای بالا، افزایش فشار هیدروژن نیز لازم است. بریلیم تحت هیچ شرایطی با هیدروژن واکنش نمی دهد.

تعامل با مواد پیچیده

با آب

تمام فلزات قلیایی خاکی به طور فعال با آب واکنش می دهند و قلیایی (هیدروکسیدهای فلزی محلول) و هیدروژن تشکیل می دهند. منیزیم فقط در صورت جوشاندن با آب واکنش نشان می دهد، زیرا در هنگام گرم شدن، فیلم اکسید محافظ MgO در آب حل می شود. در مورد بریلیم، فیلم اکسید محافظ بسیار مقاوم است: آب چه در زمان جوشیدن و چه حتی در دمای داغ با آن واکنش نشان نمی دهد:

با اسیدهای غیر اکسید کننده

تمام فلزات زیر گروه اصلی گروه II با اسیدهای غیر اکسید کننده واکنش می دهند، زیرا آنها در سری فعالیت در سمت چپ هیدروژن قرار دارند. در این حالت نمکی از اسید و هیدروژن مربوطه تشکیل می شود. نمونه هایی از واکنش ها:

Be + H 2 SO 4 (رقیق شده) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

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

با اسیدهای اکسید کننده

- اسید نیتریک رقیق شده

تمام فلزات گروه IIA با اسید نیتریک رقیق واکنش می دهند. در این مورد، محصولات احیا، به جای هیدروژن (مانند اسیدهای غیر اکسید کننده)، اکسیدهای نیتروژن، عمدتاً اکسید نیتروژن (I) (N 2 O) و در مورد اسید نیتریک بسیار رقیق، آمونیوم هستند. نیترات (NH 4 NO 3):

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

4 میلی گرم + 10HNO3 (بسیار مبهم)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

- اسید نیتریک غلیظ

اسید نیتریک غلیظ در دمای معمولی (یا پایین) بریلیم را غیرفعال می کند، یعنی. با آن واکنش نشان نمی دهد. هنگام جوشیدن، واکنش ممکن است و عمدتاً مطابق با معادله ادامه می یابد:

منیزیم و فلزات قلیایی خاکی با اسید نیتریک غلیظ واکنش داده و طیف وسیعی از محصولات کاهش نیتروژن را تشکیل می دهند.

- اسید سولفوریک غلیظ

بریلیم با اسید سولفوریک غلیظ غیرفعال می شود، یعنی. در شرایط عادی با آن واکنش نمی دهد، اما واکنش در هنگام جوشیدن رخ می دهد و منجر به تشکیل سولفات بریلیم، دی اکسید گوگرد و آب می شود:

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

باریم نیز به دلیل تشکیل سولفات باریم نامحلول توسط اسید سولفوریک غلیظ غیرفعال می شود، اما هنگام گرم شدن با آن واکنش نشان می دهد؛ سولفات باریم به دلیل تبدیل به هیدروژن سولفات باریم با گرم شدن در اسید سولفوریک غلیظ حل می شود.

فلزات باقی مانده از گروه اصلی IIA تحت هر شرایطی از جمله در سرما با اسید سولفوریک غلیظ واکنش می دهند. کاهش گوگرد بسته به فعالیت فلز، دمای واکنش و غلظت اسید می تواند به SO2، H2S و S رخ دهد:

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

3 میلی گرم + 4H 2 SO 4 ( خلاصه .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

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

با مواد قلیایی

منیزیم و فلزات قلیایی خاکی با قلیاها تعامل ندارند و بریلیم به راحتی هم با محلول های قلیایی و هم با قلیایی های بی آب در طول همجوشی واکنش می دهد. علاوه بر این، هنگامی که یک واکنش در یک محلول آبی انجام می شود، آب نیز در واکنش شرکت می کند و محصولات تتراهیدروکسوبریلات فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی و گاز هیدروژن هستند:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - تتراهیدروکسوبریلات پتاسیم

هنگام انجام یک واکنش با یک قلیایی جامد در طی همجوشی، بریلات های فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی و هیدروژن تشکیل می شود.

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - بریلات پتاسیم

با اکسیدها

فلزات قلیایی خاکی، و همچنین منیزیم، می توانند فلزات کمتر فعال و برخی از نافلزات را از اکسیدهای خود کاهش دهند، به عنوان مثال:

روش احیای فلزات از اکسیدهای آنها با منیزیم را منیزیم می گویند.

توزیع در طبیعت و تولید. منیزیم و کلسیم عناصر رایج روی زمین هستند (منیزیم هشتمین، کلسیم ششمین است)، و عناصر باقی مانده کمیاب تر هستند. استرانسیم و رادیوم عناصر رادیواکتیو هستند.

در پوسته زمین بریلیمبه شکل مواد معدنی یافت می شود: بریل Be 3 Al 2 (Si0 3) 6، فناسیت 2 Si0 4 باشید. گونه های شفاف بریل ناخالص رنگ (سبز زمرد،آبی آکوامارین هاو غیره) - سنگ های قیمتی. 54 ماده معدنی بریلیم شناخته شده است که مهمترین آنها بریل (و انواع آن - زمرد، آکوامارین، هلیدور، اسپارویت، روستریت، بازیت) هستند.

منیزیمبخشی از سنگ های سیلیکات است (که در میان آنها غالب است الیوین Mg 2 Si0 4)، کربنات ( دولومیت CaMg(C0 3) 2، منیزیت MgC0 3) و مواد معدنی کلرید ( کارنالیت KClMgCl 2 -6H 2 0). مقدار زیادی منیزیم در آب دریا (تا 0.38٪ MgCl 2) و در آب برخی از دریاچه ها (تا 30٪ MgCl 2) یافت می شود.

کلسیمبه شکل سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات های موجود در سنگ ها (گرانیت ها، گنیس ها و غیره)، کربنات به شکل کلسیت CaC0 3، مخلوط کلسیت و دولومیت (سنگ مرمر)،سولفات (انیدریت CaS0 4 و گچ CaS0 4 -2H 2 0) و همچنین فلوراید (فلوریت CaF 2) و فسفات (آپاتیت Ca 5 (P0 4) 3) و غیره

مواد معدنی ضروری استرانسیومو باریم:کربنات ها (استرونتینیت SrC0 3، پژمرده شدن BaCO 3) و سولفات ها (سلستین SrS0 4، باریت BaS0 4). رادیومدر سنگ معدن اورانیوم یافت می شود.

در صنعتبریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیوم و باریم گرفتن:

• 1) الکترولیز کلریدهای MeCl 2 مذاب، که NaCl یا سایر کلریدها برای کاهش نقطه ذوب به آن اضافه می شود.
• 2) با روش های حرارتی فلزی و کربنی در دمای 1000-1300 درجه سانتی گراد.

به خصوص بریلیم خالص از ذوب منطقه ای به دست می آید. برای به دست آوردن منیزیم خالص (99.999٪ Mg)، منیزیم فنی بارها و بارها در خلاء تصعید می شود. باریم با خلوص بالا با روش آلومینوترمیک از BaO بدست می آید.

خواص فیزیکی و شیمیایی. به شکل مواد ساده، اینها فلزات براق نقره ای-سفید هستند، بریلیم سخت است (می تواند شیشه را برش دهد)، اما شکننده است، بقیه نرم و انعطاف پذیر هستند. ویژگی خاص بریلیوم این است که در هوا با یک لایه اکسید نازک پوشیده شده است که از فلز در برابر عملکرد اکسیژن حتی در دمای بالا محافظت می کند. در دمای بالای 800 درجه سانتی گراد، بریلیم اکسید می شود و در دمای 1200 درجه سانتی گراد، فلز بریلیم می سوزد و به پودر سفید BeO تبدیل می شود.

با افزایش عدد اتمی یک عنصر، چگالی، ذوب و نقطه جوش افزایش می یابد. الکترونگاتیوی عناصر این گروه متفاوت است. برای Be بسیار زیاد است (ze = 1.57)، که ماهیت آمفوتریک ترکیبات آن را تعیین می کند.

همه فلزات به صورت آزاد در مقایسه با فلزات قلیایی واکنش کمتری دارند، اما کاملاً فعال هستند (همچنین در زیر نفت سفید در ظروف در بسته ذخیره می شوند و کلسیم معمولاً در قوطی های فلزی محکم در بسته ذخیره می شود).

تعامل با مواد سادهفعالیت شیمیایی فلزات در زیر گروه از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی افزایش می یابد.

در هوا اکسید می شوند و اکسیدهای MeO را تشکیل می دهند و استرانسیوم و باریم وقتی در هوا تا 500 درجه سانتیگراد گرم می شوند، پراکسیدهای Me0 2 را تشکیل می دهند که در دماهای بالاتر به اکسید و اکسیژن تجزیه می شوند. تعامل با مواد ساده در نمودار ارائه شده است:

همه فلزات به طور فعال با غیر فلزات تعامل دارند: با اکسیژن اکسیدهای MeO (Me = Be - Ra) را تشکیل می دهند، با هالوژن ها - هالیدها، به عنوان مثال کلریدهای MeCl 2، با هیدروژن - هیدریدهای MeH 2، با گوگرد - سولفیدهای MeS، با نیتروژن - Me 3 نیتریدهای N 2، با کربن - کاربیدها (استیلنیدها) MeC 2 و غیره.

آنها با فلزات مخلوط های یوتکتیک، محلول های جامد و ترکیبات بین فلزی را تشکیل می دهند. بریلیمبا برخی از اشکال عناصر d بریلیدها -ترکیبات با ترکیب متغیر MeBe 12 (Me = Ti، Nb، Ta، Mo)، MeBe tl (Me = Nb، Ta)، که با نقطه ذوب بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای 1200-1600 درجه سانتیگراد مشخص می شود.

رابطه با آب, اسیدها و قلیاهابریلیم موجود در هوا با یک لایه اکسید پوشیده شده است که باعث کاهش فعالیت شیمیایی آن شده و از تعامل آن با آب جلوگیری می کند. خاصیت آمفوتریک از خود نشان می دهد و با اسیدها و قلیاها واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند. در این حالت نمک های انواع کاتیونی و آنیونی تشکیل می شوند:

بریلیم سرد غلیظ HN0 3 و H 2 S0 4 غیرفعال می شود.

منیزیم مانند بریلیم در برابر آب مقاوم است. با آب سرد بسیار آهسته واکنش نشان می دهد، زیرا Mg(OH) 2 به دست آمده کمی محلول است. هنگامی که گرم می شود، واکنش به دلیل انحلال Mg(OII) 2 تسریع می شود. به شدت در اسیدها حل می شود. استثناها HF و H 3 P0 4 هستند که ترکیبات کم محلول را با آن تشکیل می دهند. منیزیم، بر خلاف بریلیم، با مواد قلیایی تعامل ندارد.

فلزات زیر گروه کلسیم (خاک قلیایی) با آب واکنش داده و اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق شده هیدروژن آزاد می کنند و هیدروکسیدها و نمک های مربوطه را تشکیل می دهند:

مشابه منیزیم، آنها با قلیاها تعامل ندارند. خواص ترکیبات عناصر زیر گروه HA. ترکیبات اکسیژن. اکسید بریلیم و هیدروکسید در طبیعت آمفوتر هستند، بقیه بازی هستند. بازهایی که در آب بسیار محلول هستند Sr(OH) 2 و Ba(OH) 2 هستند که به عنوان قلیایی طبقه بندی می شوند.

اکسید BeO نسوز است (نقطه ذوب δ = 2530 درجه سانتیگراد)، رسانایی حرارتی را افزایش داده و پس از پیش کلسیناسیون در دمای 400 درجه سانتیگراد، بی اثری شیمیایی دارد. ماهیت آن آمفوتریک است و در هنگام همجوشی با اکسیدهای اسیدی و بازی و همچنین با اسیدها و قلیاها هنگام گرم شدن واکنش نشان می دهد و به ترتیب نمک های بریلیم و بریلات ها را تشکیل می دهد:

هیدروکسید بریلیوم مربوطه Be(OH) 2 رفتار مشابهی دارد - بدون حل شدن در آب، هم در اسیدها و هم در قلیاها محلول است:

برای رسوب دادن آن، از یک قلیایی استفاده نمی شود، بلکه از یک پایه ضعیف - هیدروکسید آمونیوم استفاده می شود:

هیدرولیز نمک های بریلیم با تشکیل رسوب نمک های اساسی کم محلول رخ می دهد، به عنوان مثال:

فقط بریلات فلزات قلیایی محلول هستند.

اکسید MgO (منیزیم سوخته) -ماده بی اثر نسوز (? pl = 2800 درجه سانتیگراد). در فناوری با تجزیه حرارتی کربنات به دست می آید:

برعکس، MgO ریز کریستالی از نظر شیمیایی فعال است و اکسید اصلی است. با آب تعامل دارد، CO 2 را جذب می کند و به راحتی در اسیدها حل می شود.

اکسیدها فلزات قلیایی خاکیگرفتن در آزمایشگاهتجزیه حرارتی کربنات ها یا نیترات های مربوطه:

در صنعت - تجزیه حرارتی کربنات های طبیعی. اکسیدها به شدت با آب واکنش می‌دهند و پایه‌های قوی تشکیل می‌دهند که بعد از قلیایی‌ها از نظر استحکام در رتبه دوم قرار دارند. در سری Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 ماهیت پایه هیدروکسیدها، حلالیت و پایداری حرارتی آنها افزایش می یابد. همه آنها به شدت با اسیدها واکنش می دهند تا نمک های مربوطه را تشکیل دهند:

بر خلاف نمک های بریلیم، نمک های محلول در آب فلزات قلیایی خاکی و منیزیم تحت هیدرولیز کاتیونی قرار نمی گیرند.

حلالیت در آب نمک های عناصر زیر گروه PA متفاوت است. به خوبی محلول کلریدها، برومیدها، یدیدها، سولفیدها (Ca - Ba)، نیتراتها، نیتریتها (Mg - Ba) هستند. کمی محلول و عملا نامحلول - فلوریدها (Mg - Ba)، سولفاتها (Ca - Ba)، ارتوفسفاتها، کربناتها، سیلیکاتها.

ترکیبات با هیدروژن و نافلزات. هیدریدهای MeH 2، نیتریدهای Me 3 N 2، کاربیدهای MeC 2 (استیلنیدها) ناپایدار هستند، با آب تجزیه می شوند تا هیدروکسیدهای مربوطه و ترکیبات هیدروژن یا هیدروژن غیر فلزات را تشکیل دهند:

کاربرد. بریلیمبه راحتی با بسیاری از فلزات آلیاژ تشکیل می دهد و به آنها سختی، استحکام، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری می دهد. برنزهای بریلیم (آلیاژهای مس با 1 تا 3 درصد بریلیم) خواص منحصر به فردی دارند. بر خلاف بریلیوم خالص، آنها به خوبی به پردازش مکانیکی کمک می کنند؛ به عنوان مثال، می توان از آنها برای ساخت نوارهایی با ضخامت تنها 0.1 میلی متر استفاده کرد. استحکام کششی این برنزها از بسیاری از فولادهای آلیاژی بیشتر است. با افزایش سن، قدرت آنها افزایش می یابد. غیر مغناطیسی هستند و رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارند. به لطف این مجموعه از خواص، آنها به طور گسترده در هوانوردی و فناوری فضایی استفاده می شوند. در راکتورهای هسته ای از بریلیم به عنوان تعدیل کننده و بازتاب کننده نوترون استفاده می شود. هنگامی که با آماده سازی رادیوم مخلوط می شود، به عنوان منبع نوترون تولید شده توسط ذرات آلفا در Be عمل می کند:

BeO به عنوان یک ماده شیمیایی مقاوم و نسوز برای ساخت بوته ها و سرامیک های خاص استفاده می شود.

منیزیمعمدتا برای تولید آلیاژهای "فوق سبک"، در متالوترمی - برای تولید Ti، Zr، V، U و غیره استفاده می شود. مهمترین آلیاژ منیزیم الکترون(3-10% A1 2 0 3، 2-3% روی، مابقی Mg) که به دلیل استحکام و چگالی کم (1.8 گرم بر سانتی متر مکعب) در راکت سازی و ساخت هواپیما استفاده می شود. مخلوط پودر منیزیم با عوامل اکسید کننده برای روشنایی و راکت های آتش زا، پرتابه ها و تجهیزات عکاسی و نورپردازی استفاده می شود. منیزیم سوخته MgO در تولید منیزیم، به عنوان پرکننده در تولید لاستیک، برای تصفیه فرآورده های نفتی، در تولید مواد نسوز، مصالح ساختمانی و غیره استفاده می شود.

کلرید MgCl 2 برای به دست آوردن منیزیم در تولید سیمان منیزیم استفاده می شود که از مخلوط کردن MgO از پیش کلسینه شده با محلول آبی 30 درصد MgCl 2 به دست می آید. این مخلوط به تدریج به یک توده جامد سفید و مقاوم در برابر اسیدها و قلیاها تبدیل می شود.

کاربرد اصلی فلز کلسیم -یک عامل کاهنده در تولید بسیاری از فلزات واسطه، اورانیوم و عناصر خاکی کمیاب (REE).

کاربید کلسیم CaC 2 - برای تولید استیلن، CaO - برای تولید سفید کننده، Ca(OH) 2، CaC0 3، CaS0 4 H 2 0 - در ساخت و ساز. Ca(OH) 2 ( شیر آهک, آهک خاموش)به عنوان یک پایه محلول ارزان استفاده می شود. ترکیبات طبیعی کلسیم به طور گسترده ای در تولید چسب برای ملات، برای تولید بتن، قطعات ساختمانی و سازه ها استفاده می شود. کلاسورها شامل سیمان ها, مواد گچ, اهکو غیره مواد گچ در درجه اول گچ سوخته، یا سنگ سنگی, - هیدرات ترکیب 2CaS0 4 H 2 0. کاربرد اصلی استرانسیومو باریم -جاذب های گاز در دستگاه های وکیوم الکتریکی محلول Ba(OH) 2 ( آب باریت, باریت سوزاننده) -معرف آزمایشگاهی برای واکنش کیفی به CO2. تیتانات باریم (BaTi0 3) جزء اصلی دی الکتریک ها، پیزو- و فروالکتریک ها است.

سمیت عناصر تمام ترکیبات بریلیم سمی هستند! گرد و غبار حاصل از بریلیم و ترکیبات آن بسیار خطرناک است. استرانسیوم و باریم که سم عصب و عضله هستند نیز دارای سمیت عمومی هستند. ترکیبات باریم باعث بیماری های التهابی مغز می شود. سمیت نمک های باریم به میزان زیادی به حلالیت آنها بستگی دارد. سولفات باریم عملا نامحلول (خالص) سمی نیست، اما نمک های محلول: کلرید، نیترات، استات باریم و غیره بسیار سمی هستند (0.2-0.5 گرم کلرید باریم باعث مسمومیت می شود، دوز کشنده - 0.8-0.9 گرم). اثر سمی نمک های استرانسیم مشابه اثر نمک های باریم است. اکسیدهای کلسیم و سایر فلزات قلیایی خاکی به شکل گرد و غبار باعث تحریک غشاهای مخاطی شده و در صورت تماس با پوست باعث سوختگی شدید می شوند. اکسید استرانسیوم مشابه اکسید کلسیم عمل می کند، اما بسیار قوی تر. نمک های فلزات قلیایی خاکی باعث بیماری های پوستی می شوند.