Հողալկալիական մետաղները տարրեր են, որոնք պատկանում են պարբերական աղյուսակի երկրորդ խմբին։ Դրանք ներառում են այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են կալցիումը, մագնեզիումը, բարիումը, բերիլիումը, ստրոնցիումը և ռադիումը: Այս խմբի անվանումը ցույց է տալիս, որ դրանք ջրի մեջ ալկալային ռեակցիա են տալիս։
Բնության մեջ տարածված են ալկալիական և հողալկալիական մետաղները, ավելի ճիշտ՝ դրանց աղերը։ Դրանք ներկայացված են միներալներով։ Բացառություն է կազմում ռադիումը, որը համարվում է բավականին հազվադեպ տարր։
Վերոհիշյալ բոլոր մետաղներն ունեն որոշ ընդհանուր հատկություններ, որոնք հնարավորություն են տվել դրանք միավորել մեկ խմբի մեջ։
Հողալկալիական մետաղները և նրանց ֆիզիկական հատկությունները
Գրեթե բոլոր այս տարրերը մոխրագույն պինդ նյութեր են (համենայն դեպս նորմալ պայմաններում, և, ի դեպ, ֆիզիկական հատկությունները մի փոքր տարբեր են, թեև այդ նյութերը բավականին կայուն են, դրանք հեշտությամբ ենթարկվում են ազդեցության:
Հետաքրքիր է, որ աղյուսակի սերիական համարի հետ մեծանում է նաև մետաղի այնպիսի ցուցանիշը, ինչպիսին խտությունն է։ Օրինակ, այս խմբում կալցիումն ունի ամենացածր ցուցանիշը, մինչդեռ ռադիումը խտությամբ նման է երկաթին։
Հողալկալիական մետաղներ. քիմիական հատկություններ
Սկզբից հարկ է նշել, որ քիմիական ակտիվությունը մեծանում է ըստ պարբերական աղյուսակի հերթական համարի։ Օրինակ, բերիլիումը բավականին կայուն տարր է: Այն արձագանքում է թթվածնի և հալոգենների հետ միայն ուժեղ ջեռուցմամբ։ Նույնը վերաբերում է մագնեզիումին: Բայց կալցիումը կարող է դանդաղ օքսիդանալ նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում: Խմբի մնացած երեք ներկայացուցիչները (ռադիում, բարիում և ստրոնցիում) արագ արձագանքում են մթնոլորտային թթվածնի հետ արդեն սենյակային ջերմաստիճանում։ Այդ իսկ պատճառով այդ տարրերը պահվում են՝ դրանք ծածկելով կերոսինի շերտով։
Այդ մետաղների օքսիդների և հիդրօքսիդների ակտիվությունը աճում է նույն օրինաչափության համաձայն։ Օրինակ՝ բերիլիումի հիդրօքսիդը ջրում լուծելի չէ և համարվում է ամֆոտերային նյութ, սակայն համարվում է բավականին ուժեղ ալկալի։
Հողալկալիական մետաղները և դրանց համառոտ բնութագրերը
Բերիլիումը դիմացկուն, բաց մոխրագույն մետաղ է, որը շատ թունավոր է: Տարրն առաջին անգամ հայտնաբերվել է դեռևս 1798 թվականին քիմիկոս Վոկելենի կողմից։ Բնության մեջ կան բերիլիումի մի քանի հանքանյութեր, որոնցից ամենահայտնիներն են՝ բերիլը, ֆենացիտը, դանալիտը և քրիզոբերիլը։ Ի դեպ, բերիլիումի որոշ իզոտոպներ բարձր ռադիոակտիվ են։
Հետաքրքիր է, որ բերիլի որոշ տեսակներ արժեքավոր թանկարժեք քարեր են: Դրանք ներառում են զմրուխտ, ակվամարին և հելիոդոր:
Բերիլիումն օգտագործվում է որոշ համաձուլվածքներ պատրաստելու համար։Այս տարրը օգտագործվում է նեյտրոնները չափավորելու համար։
Կալցիումը ամենահայտնի հողալկալային մետաղներից մեկն է: Իր մաքուր տեսքով այն փափուկ, սպիտակ նյութ է՝ արծաթափայլ երանգով։ Մաքուր կալցիումն առաջին անգամ մեկուսացվել է 1808 թվականին։ Բնության մեջ այս տարրը առկա է այնպիսի միներալների տեսքով, ինչպիսիք են մարմարը, կրաքարը և գիպսը: Կալցիումը լայնորեն կիրառվում է ժամանակակից տեխնոլոգիաներում։ Այն օգտագործվում է որպես քիմիական վառելիքի աղբյուր և նաև որպես հրակայուն նյութ։ Գաղտնիք չէ, որ կալցիումի միացություններն օգտագործվում են շինանյութերի և դեղամիջոցների արտադրության մեջ։
Այս տարրը կա նաև յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմում։ Հիմնականում այն պատասխանատու է շարժիչային համակարգի աշխատանքի համար:
Մագնեզիումը թեթև և բավականին ճկուն մետաղ է՝ բնորոշ մոխրագույն գույնով: Այն իր մաքուր տեսքով մեկուսացվել է 1808 թվականին, սակայն դրա աղերի մասին հայտնի է դարձել շատ ավելի վաղ։ Մագնեզիումը հայտնաբերված է այնպիսի հանքանյութերում, ինչպիսիք են մագնեզիտը, դոլոմիտը, կարնալիտը և կիեզերիտը: Ի դեպ, մագնեզիումի աղը ապահովում է ծովի ջրում այս նյութի միացությունների հսկայական քանակությունը:
II Ա խմբի տարրերի հատկությունները.
|
Հատկություններ |
4 Եղիր |
12 մգ |
20 Ca |
38 Սր |
56Բա |
88 Ռա |
|
Ատոմային զանգված |
9,012 |
24,305 |
40,80 |
87,62 |
137,34 |
226,025 |
|
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա* |
||||||
|
0,113 |
0,160 |
0,190 |
0,213 |
0,225 |
0,235 |
|
|
0,034 |
0,078 |
0,106 |
0,127 |
0,133 |
0,144 |
|
|
Իոնացման էներգիա |
9,32 |
7,644 |
6,111 |
5,692 |
5,21 |
5,28 |
|
Հարաբերական էլեկտրա- |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,9 |
|
Հնարավոր օքսիդացման վիճակներ |
||||||
|
Clarke, at.% (բաշխված |
1*10 -3 |
1,4 |
1,5 |
8*10 -3 |
5*10 -3 |
8*10 -12 |
|
Ագրեգացման վիճակը (Դե.): |
պինդ իրեր |
|||||
|
Գույն |
Մոխրագույն- |
Արծաթ - |
S E R E B R I S T O - ՍՊԻՏԱԿ |
|||
|
1283 |
649,5 |
850 |
770 |
710 |
700 |
|
|
2970 |
1120 |
1487 |
1367 |
1637 |
1140 |
|
|
Խտություն |
1,86 |
1,741 |
1,540 |
2,67 |
3,67 |
|
|
Ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ |
1,73 |
2,34 |
2,83 |
2,87 |
2,92 |
|
*Տրված են համապատասխան տարրերի ատոմների արտաքին էլեկտրոնային մակարդակների կոնֆիգուրացիաները։ Մնացած էլեկտրոնային մակարդակների կոնֆիգուրացիաները համընկնում են ազնիվ գազերի կոնֆիգուրացիաների հետ, որոնք լրացնում են նախորդ շրջանը և նշված են փակագծերում:
Ինչպես հետևում է աղյուսակում տրված տվյալներից, IIA խմբի տարրերն ունեն իոնացման էներգիայի և հարաբերական էլեկտրաբացասականության ցածր (բայց դեռևս ոչ ամենացածրը. համեմատեք IA խմբի հետ) արժեքներ, և այդ արժեքները նվազում են Be-ից մինչև Ba, ինչը: թույլ է տալիս եզրակացնել, որ այդ տարրերը բնորոշ վերականգնող մետաղներ են, և Ba-ն ավելի ակտիվ է, քան Be-ը։
Եղեք - ցուցանմուշներ, ինչպես ալյումինի, ամֆոտերային հատկություններ: Այնուամենայնիվ, Be-ի մետաղական հատկությունները դեռ ավելի ցայտուն են, քան ոչ մետաղականները։ Բերիլիումը, ի տարբերություն IIA խմբի այլ տարրերի, արձագանքում է ալկալիների հետ։
Be-ի միացություններում քիմիական կապերը հիմնականում կովալենտ են, մինչդեռ մնացած բոլոր տարրերի միացություններում (Mg - Ra) կապերը իոնային են։ Միևնույն ժամանակ, ինչպես IA խմբի տարրերի դեպքում, հալոգենների և թթվածնի հետ կապերը շատ ամուր են, իսկ ջրածնի, ածխածնի, ազոտի, ֆոսֆորի և ծծմբի հետ դրանք հեշտությամբ հիդրոլիզվում են։
Ֆիզիկական հատկություններ.Սրանք արծաթափայլ մետաղներ են, համեմատաբար թեթև, փափուկ (բացառությամբ բերիլիումի), ճկուն, հալվող (բոլորը բացառությամբ բերիլիումի), ունեն լավ էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն։
Գործնական օգտագործում. Be-ն օգտագործվում է միջուկային տեխնոլոգիայում՝ որպես նեյտրոնների մոդերատոր և կլանող։ Պղնձի հետ բերիլիումի համաձուլվածքները՝ բրոնզը, շատ դիմացկուն են, իսկ նիկելի հետ՝ ունեն բարձր քիմիական դիմադրություն, ինչի պատճառով էլ օգտագործվում են վիրաբուժության մեջ։
Mg, Ca - օգտագործվում են որպես լավ վերականգնող նյութեր մետաղաջերմության մեջ:
Ca, Sr, Ba - բավականին հեշտությամբ արձագանքում են գազերի հետ և օգտագործվում են որպես ստացողներ (օդից ներծծողներ) վակուումային տեխնոլոգիայի մեջ:
Անդորրագիր.Լինելով բարձր քիմիապես ակտիվ՝ հողալկալիական մետաղները բնության մեջ չեն հանդիպում ազատ վիճակում, դրանք ստացվում են հալոգենային հալոցքների էլեկտրոլիզով կամ մետաղաջերմությամբ։ Բնության մեջ հողալկալիական տարրերը հետևյալ միներալների մի մասն են. - բերիլ; - դաշտային սպաթ; - բիշոֆիտ - օգտագործվում է բժշկության մեջ և էլեկտրոլիզով մագնեզիում ստանալու համար: Մետաղագործության մեջ բերիլիում ստանալու համար օգտագործվում են ֆտորոբեռիլատներ.
Քիմիական հատկություններ.Հողալկալիական մետաղները հեշտությամբ արձագանքում են թթվածնի, հալոգենների, ոչ մետաղների, ջրի և թթուների հետ, հատկապես երբ տաքացվում են.
Այս ռեակցիան հատկապես հեշտ է առաջանում կալցիումի և բարիումի համար, ուստի դրանք պահվում են հատուկ պայմաններում:
Բարիումի պերսուլֆիդ BaS-ը ֆոսֆոր է:
Ացետիլենիդների հիդրոլիզից առաջանում է ացետիլեն.
Պարզ նյութերի անմիջական փոխազդեցությամբ հնարավոր չի եղել ստանալ Be և Mg միացություններ ջրածնի հետ.արձագանք չկա մինչդեռայն անցնում է բավականին հեշտությամբ: Ստացված հիդրիդները ուժեղ վերականգնող նյութեր են։պասիվացում, ոչ մի ռեակցիա
Հողալկալիական մետաղների օքսիդներ.Շինարարության մեջ լայնորեն կիրառվում են հողալկալիական տարրերի օքսիդները։ Ստացվում են աղերի տարրալուծմամբ՝ - CaO - կրաքար:
BeO-ից BaO օքսիդների շարքումՁախից աջ ջրում օքսիդների լուծելիությունը, դրանց հիմնական հատկությունները և քիմիական ակտիվությունը մեծանում է հետևյալ կերպ. Me(OH) հիդրօքսիդների առաջացումը.
Օքսիդների հալման կետերը նվազում են BeO ® BaO շարքում։ BeO և MgO օքսիդների հալման կետերը » 2500 ° C են, ինչը թույլ է տալիս դրանք օգտագործել որպես հրակայուն նյութեր:
Հողալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներ. Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 շարքում մեծանում է Me 2+ իոնների շառավիղը, և արդյունքում մեծանում է հիդրօքսիդների հիմնական հատկությունների դրսևորման հավանականությունը, դրանց լուծելիությունը ջրում. Be(OH) 2 - ջրի մեջ մի փոքր լուծելի է, իր ամֆոտերականության պատճառով ցուցադրում է թույլ թթվային և հիմնային հատկություններ, իսկ Ba(OH) 2-ը շատ լուծելի է ջրում և իր ուժով կարելի է համեմատել այնպիսի ուժեղ հիմքի հետ, ինչպիսին NaOH է:
Բերիլիումի հիդրօքսիդի ամֆոտերիականությունը կարելի է ցույց տալ հետևյալ ռեակցիաներով.
Հողալկալային մետաղների աղեր. Լուծվող Be և Ba աղերը թունավոր են և թունավոր: CaF 2- մի փոքր լուծվող աղ, որը բնության մեջ հայտնաբերված է որպես ֆտորիտ կամ ֆտորսպին և օգտագործվում է օպտիկայի մեջ: CaCl 2, MgCl 2- ջրում շատ լուծելի են, օգտագործվում են բժշկության և քիմիական սինթեզի մեջ որպես չորացնող նյութեր: Կարբոնատները լայնորեն օգտագործվում են նաև շինարարության մեջ. CaCO 3H MgCO 3- դոլոմիտ - օգտագործվում է շինարարության մեջ և Vg և Ca ստանալու համար: CaCO 3 -կալցիտ, կավիճ, մարմար, իսլանդական սպար, MgCO 3- մագնեզիտ. Բնական ջրում լուծվող կարբոնատների պարունակությունը որոշում է դրա կարծրությունը. Սուլֆատները նաև լայնորեն տարածված են բնական հողային ալկալային մետաղների միացություններ. CaSO 4H 2H 2 O- գիպս - լայնորեն օգտագործվում է շինարարության մեջ: MgSO 4H 7H 2 O- էպսոմիտ, «անգլիական դառը աղ», BaSO 4- դիմում է գտնում ֆտորոգրաֆիայի միջոցով: Ֆոսֆատներ: Ca 3 (PO 4) 2- ֆոսֆորիտ, Ca(H 2 PO 4) 2, CaHPO 4- նստվածք - օգտագործվում է պարարտանյութերի արտադրության համար, Ca 5 (PO 4) 3H (OH -, F -, Cl -) -ապատիտը բնական Ca հանքանյութ է, NH 4 մգ (PO 4)- մի փոքր լուծվող միացություն. Հայտնի են նաև այլ աղեր. Ca(NO 3) 2H 2H 2 O- Նորվեգական սելիտրա, Mg (ClO 4) 2- Անհիդրոնը շատ լավ չորացուցիչ է:
IIA խումբը պարունակում է միայն մետաղներ՝ Be (բերիլիում), Mg (մագնեզիում), Ca (կալցիում), Sr (ստրոնցիում), Ba (բարիում) և Ra (ռադիում): Այս խմբի առաջին ներկայացուցչի՝ բերիլիումի քիմիական հատկությունները ամենաշատը տարբերվում են այս խմբի մյուս տարրերի քիմիական հատկություններից։ Նրա քիմիական հատկությունները շատ առումներով նույնիսկ ավելի նման են ալյումինին, քան IIA խմբի մյուս մետաղներին (այսպես կոչված «անկյունագծային նմանություն»): Մագնեզիումը, իր քիմիական հատկություններով, նույնպես զգալիորեն տարբերվում է Ca, Sr, Ba և Ra-ից, բայց դեռևս դրանց հետ շատ ավելի նման քիմիական հատկություններ ունի, քան բերիլիումի հետ: Կալցիումի, ստրոնցիումի, բարիումի և ռադիումի քիմիական հատկությունների զգալի նմանության պատճառով դրանք միավորվում են մեկ ընտանիքի մեջ, որը կոչվում է. ալկալային երկիր մետաղներ.
IIA խմբի բոլոր տարրերը պատկանում են ս- տարրեր, այսինքն. պարունակում են իրենց բոլոր վալենտային էլեկտրոնները ս- ենթամակարդակ Այսպիսով, այս խմբի բոլոր քիմիական տարրերի արտաքին էլեկտրոնային շերտի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան ունի ձև ns 2 , Որտեղ n- այն ժամանակաշրջանի թիվը, որում գտնվում է տարրը:
Ելնելով IIA խմբի մետաղների էլեկտրոնային կառուցվածքի առանձնահատկություններից՝ այդ տարրերը, բացի զրոյից, կարող են ունենալ միայն մեկ օքսիդացման վիճակ՝ հավասար +2-ի։ IIA խմբի տարրերով ձևավորված պարզ նյութերը, երբ մասնակցում են որևէ քիմիական ռեակցիայի, ունակ են միայն օքսիդացման, այսինքն. նվիրաբերել էլեկտրոններ.
Me 0 – 2e — → Me +2
Կալցիումը, ստրոնցիումը, բարիումը և ռադիումը ունեն չափազանց բարձր քիմիական ռեակտիվություն: Նրանց կողմից առաջացած պարզ նյութերը շատ ուժեղ վերականգնող նյութեր են։ Մագնեզիումը նաև ուժեղ վերականգնող նյութ է: Մետաղների վերականգնողական ակտիվությունը ենթարկվում է Դ.Ի.-ի պարբերական օրենքի ընդհանուր օրենքներին. Մենդելեևը և ավելանում է ենթախմբով:
Փոխազդեցություն պարզ նյութերի հետ
թթվածնի հետ
Առանց տաքացման, բերիլիումը և մագնեզիումը չեն փոխազդում ոչ մթնոլորտային թթվածնի, ոչ էլ մաքուր թթվածնի հետ, քանի որ դրանք պատված են բարակ պաշտպանիչ թաղանթներով, որոնք բաղկացած են համապատասխանաբար BeO և MgO օքսիդներից: Դրանց պահպանումը չի պահանջում օդից և խոնավությունից պաշտպանվելու հատուկ մեթոդներ՝ ի տարբերություն հողալկալիական մետաղների, որոնք պահվում են դրանց նկատմամբ իներտ հեղուկի շերտի տակ, առավել հաճախ՝ կերոսին:
Be, Mg, Ca, Sr, երբ այրվում են թթվածնի մեջ, ձևավորում են MeO բաղադրության օքսիդներ, իսկ Ba - բարիումի օքսիդի (BaO) և բարիումի պերօքսիդի (BaO 2) խառնուրդ.
2Mg + O2 = 2MgO
2Ca + O2 = 2CaO
2Ba + O 2 = 2BaO
Ba + O 2 = BaO 2
Հարկ է նշել, որ երբ օդում այրվում են հողալկալիական մետաղները և մագնեզիումը, տեղի է ունենում նաև այդ մետաղների կողմնակի ռեակցիա օդի ազոտի հետ, ինչի արդյունքում, բացի թթվածնի հետ մետաղների միացություններից, Me 3 N ընդհանուր բանաձևով նիտրիդներ. Կազմվում են նաև 2.
հալոգեններով
Բերիլիումը հալոգենների հետ արձագանքում է միայն բարձր ջերմաստիճանում, իսկ IIA խմբի մնացած մետաղները՝ արդեն սենյակային ջերմաստիճանում.
Mg + I 2 = MgI 2 – Մագնեզիումի յոդիդ
Ca + Br 2 = CaBr 2 – կալցիումի բրոմիդ
Ba + Cl 2 = BaCl 2 – բարիումի քլորիդ
IV–VI խմբերի ոչ մետաղներով
IIA խմբի բոլոր մետաղները արձագանքում են IV–VI խմբերի բոլոր ոչ մետաղների հետ տաքացնելիս, սակայն կախված խմբում մետաղի դիրքից, ինչպես նաև ոչ մետաղների ակտիվությունից, պահանջվում է տարբեր աստիճանի տաքացում։ Քանի որ բերիլիումը քիմիապես ամենաիներտն է IIA խմբի բոլոր մետաղների մեջ, ոչ մետաղների հետ իր ռեակցիաներն իրականացնելիս անհրաժեշտ է զգալի օգտագործում: Օավելի բարձր ջերմաստիճան:
Հարկ է նշել, որ մետաղների արձագանքը ածխածնի հետ կարող է առաջացնել տարբեր բնույթի կարբիդներ։ Կան կարբիդներ, որոնք պատկանում են մեթանիդներին և պայմանականորեն համարվում են մեթանի ածանցյալներ, որոնցում ջրածնի բոլոր ատոմները փոխարինվում են մետաղով։ Նրանք, ինչպես և մեթանը, պարունակում են ածխածին -4 օքսիդացման վիճակում, և երբ հիդրոլիզվում են կամ փոխազդում են չօքսիդացող թթուների հետ, արտադրանքներից մեկը մեթանն է։ Գոյություն ունի նաև կարբիդների մեկ այլ տեսակ՝ ացետիլենիդներ, որոնք պարունակում են C 2 2- իոն, որն իրականում ացետիլենի մոլեկուլի բեկորն է։ Կարբիդները, ինչպիսիք են ացետիլենիդները, հիդրոլիզի կամ չօքսիդացող թթուների հետ փոխազդեցության ժամանակ, ձևավորում են ացետիլեն՝ որպես ռեակցիայի արտադրանքներից մեկը: Կարբիդի տեսակը՝ մեթանիդ կամ ացետիլենիդ, որը ստացվում է, երբ որոշակի մետաղ արձագանքում է ածխածնի հետ, կախված է մետաղի կատիոնի չափից: Փոքր շառավղով մետաղական իոնները սովորաբար կազմում են մետանիդներ, իսկ ավելի մեծ իոնները՝ ացետիլենիդներ։ Երկրորդ խմբի մետաղների դեպքում մեթանիդը ստացվում է բերիլիումի և ածխածնի փոխազդեցությամբ.
II A խմբի մնացած մետաղները ածխածնի հետ ձևավորում են ացետիլենիդներ.
Սիլիցիումով IIA խմբի մետաղները ձևավորում են սիլիցիդներ՝ Me 2 Si տիպի միացություններ, ազոտի հետ՝ նիտրիդներ (Me 3 N 2), ֆոսֆորի հետ՝ ֆոսֆիդներ (Me 3 P 2):
ջրածնի հետ
Բոլոր հողալկալիական մետաղները տաքացնելիս արձագանքում են ջրածնի հետ։ Որպեսզի մագնեզիումը ջրածնի հետ արձագանքի, միայն տաքացնելը, ինչպես հողալկալիական մետաղների դեպքում, բավարար չէ, բացի բարձր ջերմաստիճանից, անհրաժեշտ է նաև ջրածնի ճնշման բարձրացում։ Բերիլիումը ոչ մի դեպքում չի փոխազդում ջրածնի հետ։
Փոխազդեցություն բարդ նյութերի հետ
ջրով
Բոլոր հողալկալիական մետաղները ակտիվորեն փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով ալկալիներ (լուծվող մետաղների հիդրօքսիդներ) և ջրածին։ Մագնեզիումը ջրի հետ արձագանքում է միայն եռացրած ժամանակ, քանի որ տաքացնելիս պաշտպանիչ օքսիդի թաղանթը MgO լուծվում է ջրի մեջ: Բերիլիումի դեպքում պաշտպանիչ օքսիդի թաղանթը շատ դիմացկուն է. ջուրը դրա հետ չի փոխազդում ո՛չ եռալիս, ո՛չ էլ նույնիսկ շիկացած ջերմաստիճանում.
չօքսիդացնող թթուներով
II խմբի հիմնական ենթախմբի բոլոր մետաղները փոխազդում են չօքսիդացող թթուների հետ, քանի որ դրանք գտնվում են ջրածնի ձախ կողմում գտնվող ակտիվության շարքում։ Այս դեպքում առաջանում է համապատասխան թթվի և ջրածնի աղ։ Ռեակցիաների օրինակներ.
Be + H 2 SO 4 (նոսրացված) = BeSO 4 + H 2
Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2
Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2
օքսիդացնող թթուներով
- նոսրացված ազոտական թթու
IIA խմբի բոլոր մետաղները փոխազդում են նոսր ազոտաթթվի հետ: Այս դեպքում վերականգնող արտադրանքները ջրածնի փոխարեն (ինչպես չօքսիդացող թթուների դեպքում) ազոտի օքսիդներն են, հիմնականում՝ ազոտի օքսիդը (I) (N 2 O), իսկ խիստ նոսրացած ազոտական թթվի դեպքում՝ ամոնիումը։ նիտրատ (NH 4 NO 3):
4Ca + 10HNO3 ( ռազբ .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
4 մգ + 10 HNO3 (շատ մշուշոտ)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
- խտացված ազոտական թթու
Սովորական (կամ ցածր) ջերմաստիճանում խտացված ազոտական թթուն պասիվացնում է բերիլիումը, այսինքն. չի արձագանքում դրան. Եռալու դեպքում ռեակցիան հնարավոր է և ընթանում է հիմնականում հետևյալ հավասարման համաձայն.
Մագնեզիումը և հողալկալիական մետաղները փոխազդում են խտացված ազոտաթթվի հետ՝ ձևավորելով ազոտի նվազեցման տարբեր արտադրանքների լայն տեսականի:
− խտացված ծծմբաթթու
Բերիլիումը պասիվացվում է խտացված ծծմբաթթվով, այսինքն. նորմալ պայմաններում չի արձագանքում դրա հետ, բայց ռեակցիան տեղի է ունենում եռման ժամանակ և հանգեցնում է բերիլիումի սուլֆատի, ծծմբի երկօքսիդի և ջրի ձևավորմանը.
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Բարիումը պասիվացվում է նաև խտացված ծծմբաթթվով` չլուծվող բարիումի սուլֆատի ձևավորման պատճառով, բայց տաքացնելիս արձագանքում է դրա հետ; խտացված ծծմբաթթվի մեջ տաքացնելիս բարիումի սուլֆատը լուծվում է բարիումի ջրածնի սուլֆատի վերածվելու պատճառով:
IIA հիմնական խմբի մնացած մետաղները արձագանքում են խտացված ծծմբաթթվի հետ ցանկացած պայմաններում, ներառյալ ցուրտ: Ծծմբի կրճատումը կարող է տեղի ունենալ մինչև SO 2, H 2 S և S՝ կախված մետաղի ակտիվությունից, ռեակցիայի ջերմաստիճանից և թթվի կոնցենտրացիայից.
Mg + H2SO4 ( կոնց. .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O
3 մգ + 4H 2 SO 4 ( կոնց. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O
4Ca + 5H 2 SO 4 ( կոնց. .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O
ալկալիներով
Մագնեզիումը և հողալկալիական մետաղները չեն փոխազդում ալկալիների հետ, իսկ բերիլիումը հեշտությամբ փոխազդում է ինչպես ալկալային լուծույթների, այնպես էլ անջուր ալկալիների հետ միաձուլման ժամանակ։ Ավելին, երբ ռեակցիան իրականացվում է ջրային լուծույթում, ռեակցիային մասնակցում է նաև ջուրը, իսկ արտադրանքը ալկալային կամ հողալկալիական մետաղների և ջրածնի գազերի տետրահիդրոքսոբիլատներ են.
Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - կալիումի տետրահիդրոքսոբերիլատ
Միաձուլման ժամանակ պինդ ալկալիով ռեակցիա իրականացնելիս առաջանում են ալկալային կամ հողալկալիական մետաղների և ջրածնի բերիլատներ։
Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - կալիումի բերիլատ
օքսիդներով
Հողալկալիական մետաղները, ինչպես նաև մագնեզիումը, տաքացնելիս կարող են նվազեցնել ավելի քիչ ակտիվ մետաղները և որոշ ոչ մետաղներ իրենց օքսիդներից, օրինակ.
Մետաղները դրանց օքսիդներից մագնեզիումով վերականգնելու մեթոդը կոչվում է մագնեզիում։
Բաշխում բնության մեջ և արտադրություն. Մագնեզիումը և կալցիումը սովորական տարրեր են Երկրի վրա (մագնեզիումը ութերորդն է, կալցիումը վեցերորդը), իսկ մնացած տարրերը ավելի հազվադեպ են: Ստրոնցիումը և ռադիումը ռադիոակտիվ տարրեր են:
Երկրի ընդերքում բերիլիումհայտնաբերված հանքանյութերի տեսքով. բերիլԵղեք 3 Al 2 (Si0 3) 6, ֆենացիտԵղեք 2 Si0 4: Բերիլի կեղտոտ գույնի թափանցիկ տեսակներ (կանաչ զմրուխտներ,Կապույտ ակվամարիններև այլն) - թանկարժեք քարեր: Հայտնի են բերիլիումի 54 միներալներ, որոնցից ամենագլխավորներն են բերիլը (և նրա տեսակները՝ զմրուխտ, ակվամարին, հելիոդոր, ճնճղուկ, ռոստերիտ, բազիտ)։
Մագնեզիումմաս է կազմում սիլիկատային ապարների (դրանց թվում գերակշռում են օլիվին Mg 2 Si0 4), կարբոնատ ( դոլոմիտ CaMg(C0 3) 2, մագնեզիտ MgC0 3) և քլորիդային հանքանյութեր ( կարնալիտ KClMgCl 2 -6H 2 0): Մեծ քանակությամբ մագնեզիում կա ծովի ջրում (մինչև 0,38% MgCl 2) և որոշ լճերի ջրերում (մինչև 30% MgCl 2)։
Կալցիումպարունակվում են ապարներում սիլիկատների և ալյումոսիլիկատների (գրանիտներ, գնեյսներ և այլն), կարբոնատի տեսքով. կալցիտ CaC0 3, կալցիտի և դոլոմիտի խառնուրդներ (մարմար),սուլֆատ (անհիդրիտ CaS0 4 և գիպս CaS0 4 -2H 2 0), ինչպես նաև ֆտորիդ (ֆտորիտ CaF 2) և ֆոսֆատ (ապատիտ Ca 5 (P0 4) 3) և այլն:
Հիմնական հանքանյութեր ստրոնցիումԵվ բարիում:կարբոնատներ (ստրոնտիանիտ SrC0 3, թառամել BaCO 3) և սուլֆատներ (սելեստին SrS0 4, բարիտ BaS0 4): Ռադիումհայտնաբերվել է ուրանի հանքաքարերում:
Արդյունաբերության մեջբերիլիում, մագնեզիում, կալցիում, ստրոնցիում և բարիում ստանալ:
- 1) հալված MeCl 2 քլորիդների էլեկտրոլիզ, որին ավելացվում են NaCl կամ այլ քլորիդներ՝ հալման ջերմաստիճանը իջեցնելու համար.
- 2) մետաղական և ածխածնային ջերմային մեթոդներով 1000-1300°C ջերմաստիճանում.
Հատկապես մաքուր բերիլիումը ստացվում է զոնայի հալման միջոցով։ Մաքուր մագնեզիում (99,999% Mg) ստանալու համար տեխնիկական մագնեզիումը բազմիցս սուբլիմացվում է վակուումում։ Բարձր մաքրության բարիումը ստացվում է ալյումինջերմային մեթոդով BaO-ից։
Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ. Պարզ նյութերի տեսքով դրանք փայլուն արծաթափայլ մետաղներ են, բերիլիումը կոշտ է (կարող է կտրել ապակիները), բայց փխրուն, մնացածը՝ փափուկ և ճկուն։ Բերիլիումի առանձնահատուկ առանձնահատկությունն այն է, որ այն օդում պատված է բարակ օքսիդ թաղանթով, որը պաշտպանում է մետաղը թթվածնի ազդեցությունից նույնիսկ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: 800°C-ից բարձր ջերմաստիճանում բերիլիումը օքսիդանում է, իսկ 1200°C ջերմաստիճանում բերիլիում մետաղը այրվում է՝ վերածվելով սպիտակ BeO փոշու։
Քանի որ տարրի ատոմային թիվը մեծանում է, խտությունը, հալման և եռման կետերը մեծանում են: Այս խմբի տարրերի էլեկտրաբացասականությունը տարբեր է։ Be-ի համար այն բավականին բարձր է (ze = 1,57), որը որոշում է նրա միացությունների ամֆոտերական բնույթը։
Ազատ ձևով բոլոր մետաղները ավելի քիչ ռեակտիվ են, համեմատած ալկալային մետաղների հետ, բայց բավականին ակտիվ են (դրանք պահվում են նաև կերոսինի տակ փակ տարաներում, իսկ կալցիումը սովորաբար պահվում է ամուր փակված մետաղական բանկաներում):
Փոխազդեցություն պարզ նյութերի հետ.Մետաղների քիմիական ակտիվությունը ենթախմբում ավելանում է վերևից ներքև ատոմային թվի աճով։
Օդում դրանք օքսիդացվում են՝ առաջացնելով MeO օքսիդներ, իսկ ստրոնցիումը և բարիումը, երբ տաքանում են օդում մինչև ~500°C, ձևավորում են Me0 2 պերօքսիդներ, որոնք ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում քայքայվում են օքսիդի և թթվածնի։ Պարզ նյութերի հետ փոխազդեցությունը ներկայացված է գծապատկերում.
Բոլոր մետաղները ակտիվորեն փոխազդում են ոչ մետաղների հետ՝ թթվածնի հետ ձևավորում են օքսիդներ MeO (Me = Be - Ra), հալոգենների հետ՝ հալոգենիդներ, օրինակ՝ MeCl 2 քլորիդներ, ջրածնի հետ՝ MeH 2 հիդրիդներ, ծծմբի հետ՝ MeS սուլֆիդներ, ազոտի հետ՝ Me 3։ նիտրիդներ N 2, ածխածին-կարբիդներով (ացետիլենիդներ) MeC 2 և այլն:
Մետաղների հետ ձևավորում են էվեկտիկական խառնուրդներ, պինդ լուծույթներ և միջմետաղական միացություններ։ Բերիլիումորոշ d-տարրերի ձևերով բերիլիդներ -Միացություններ փոփոխական բաղադրության MeBe 12 (Me = Ti, Nb, Ta, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Ta), որոնք բնութագրվում են բարձր հալման կետերով և օքսիդացման դիմադրությամբ, երբ տաքացվում են մինչև 1200-1600°C:
Կապը ջրի հետ, թթուներ և ալկալիներ.Օդի մեջ բերիլիումը ծածկված է օքսիդ թաղանթով, որն առաջացնում է նրա քիմիական ակտիվության նվազում և կանխում ջրի հետ փոխազդեցությունը: Այն ցուցադրում է ամֆոտերային հատկություններ և փոխազդում է թթուների և ալկալիների հետ՝ ազատելով ջրածինը։ Այս դեպքում ձևավորվում են կատիոնային և անիոնային տիպերի աղեր.
Խտացված սառը HN0 3 և H 2 S0 4 բերիլիումը պասիվացվում է:
Մագնեզիումը, ինչպես բերիլիումը, դիմացկուն է ջրի նկատմամբ։ Այն շատ դանդաղ է արձագանքում սառը ջրի հետ, քանի որ ստացված Mg(OH) 2-ը վատ լուծվող է. երբ տաքանում է, ռեակցիան արագանում է Mg(OII) 2-ի տարրալուծման պատճառով։ Այն շատ ակտիվորեն լուծվում է թթուների մեջ։ Բացառություն են կազմում HF-ը և H 3 P0 4-ը, որոնք նրա հետ կազմում են վատ լուծվող միացություններ։ Մագնեզիումը, ի տարբերություն բերիլիումի, չի փոխազդում ալկալիների հետ։
Կալցիումի ենթախմբի մետաղները (ալկալային հող) փոխազդում են ջրի հետ և նոսրացված հիդրոքլորային և ծծմբական թթուները՝ արտազատելով ջրածինը և ձևավորում են համապատասխան հիդրօքսիդներ և աղեր.
Նրանք, ինչպես մագնեզիումը, չեն փոխազդում ալկալիների հետ։ HA ենթախմբի տարրերի միացությունների հատկությունները. Թթվածնային միացություններ. Բերիլիումի օքսիդը և հիդրօքսիդը ամֆոտերային են, մնացածը՝ հիմնային։ Ջրում շատ լուծվող հիմքերն են Sr(OH) 2 և Ba(OH) 2, դրանք դասակարգվում են որպես ալկալիներ:
BeO օքսիդը հրակայուն է (δ հալման կետ = 2530°C), ունի բարձր ջերմահաղորդականություն և 400°C-ում նախնական կալցինացումից հետո՝ քիմիական իներտություն։ Այն ամֆոտերային է և արձագանքում է ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնային օքսիդների, ինչպես նաև թթուների և ալկալիների հետ միաձուլման ժամանակ, երբ տաքացվում է, առաջացնելով համապատասխանաբար բերիլիումի աղեր և բերիլատներ.
Համապատասխան բերիլիումի հիդրօքսիդ Be(OH) 2-ը վարվում է նույն կերպ՝ առանց ջրի մեջ լուծվելու, այն լուծելի է ինչպես թթուներում, այնպես էլ ալկալիներում.
Այն նստեցնելու համար օգտագործվում է ոչ թե ալկալի, այլ թույլ հիմք՝ ամոնիումի հիդրօքսիդ.
Բերիլիումի աղերի հիդրոլիզը տեղի է ունենում վատ լուծվող հիմնական աղերի տեղումների ձևավորմամբ, օրինակ.
Լուծելի են միայն ալկալիական մետաղների բերիլատները:
MgO օքսիդ (այրված մագնեզիա) -հրակայուն (? pl = 2800°C) իներտ նյութ։ Տեխնոլոգիայում այն ստացվում է կարբոնատի ջերմային տարրալուծմամբ.
Նուրբ բյուրեղային MgO-ն, ընդհակառակը, քիմիապես ակտիվ է և հանդիսանում է հիմնական օքսիդը։ Այն փոխազդում է ջրի հետ, կլանում է CO 2-ը և հեշտությամբ լուծվում է թթուներում:
Օքսիդներ հողալկալային մետաղներստանալ լաբորատորիայումՀամապատասխան կարբոնատների կամ նիտրատների ջերմային տարրալուծում.
արդյունաբերության մեջ՝ բնական կարբոնատների ջերմային տարրալուծում։ Օքսիդներն ակտիվորեն արձագանքում են ջրի հետ՝ ձևավորելով ամուր հիմքեր, որոնք իրենց ուժով զիջում են միայն ալկալիներին։ Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 շարքում մեծանում է հիդրօքսիդների հիմնական բնույթը, լուծելիությունը և ջերմային կայունությունը։ Նրանք բոլորն ակտիվորեն արձագանքում են թթուների հետ՝ առաջացնելով համապատասխան աղեր.
Ի տարբերություն բերիլիումի աղերի, հողալկալիական մետաղների և մագնեզիումի ջրում լուծվող աղերը չեն ենթարկվում կատիոնային հիդրոլիզի։
ՊՏ ենթախմբի տարրերի աղերի ջրի լուծելիությունը տարբեր է։ Լավ լուծելի են քլորիդները, բրոմիդները, յոդիդները, սուլֆիդները (Ca - Ba), նիտրատները, նիտրիտները (Mg - Ba): Թեթևակի լուծվող և գործնականում անլուծելի - ֆտորիդներ (Mg - Ba), սուլֆատներ (Ca - Ba), օրթոֆոսֆատներ, կարբոնատներ, սիլիկատներ:
Միացություններ ջրածնի և ոչ մետաղների հետ. MeH 2 հիդրիդները, Me 3 N 2 նիտրիդները, MeC 2 կարբիդները (ացետիլենիդները) անկայուն են և ջրով քայքայվում են՝ առաջացնելով համապատասխան հիդրօքսիդներ և ոչ մետաղների ջրածնի կամ ջրածնի միացություններ.
Դիմում. Բերիլիումհեշտությամբ ձևավորում է համաձուլվածքներ բազմաթիվ մետաղների հետ՝ տալով նրանց ավելի մեծ կարծրություն, ամրություն, ջերմակայունություն և կոռոզիոն դիմադրություն: Բերիլիումի բրոնզերը (1-3% բերիլիումով պղնձի համաձուլվածքներ) ունեն յուրահատուկ հատկություններ։ Ի տարբերություն մաքուր բերիլիումի, նրանք լավ են տրամադրվում մեխանիկական մշակման համար, օրինակ՝ դրանցից կարելի է պատրաստել ժապավեններ ընդամենը 0,1 մմ հաստությամբ։ Այս բրոնզների առաձգական ուժն ավելի մեծ է, քան շատ լեգիրված պողպատների ուժը: Տարիքի հետ նրանց ուժը մեծանում է։ Նրանք ոչ մագնիսական են և ունեն բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդակցություն։ Հատկությունների այս համալիրի շնորհիվ դրանք լայնորեն կիրառվում են ավիացիոն և տիեզերական տեխնոլոգիաներում։ Միջուկային ռեակտորներում բերիլիումն օգտագործվում է որպես մոդերատոր և նեյտրոնային ռեֆլեկտոր։ Ռադիումի պատրաստուկների հետ խառնվելիս այն ծառայում է որպես նեյտրոնների աղբյուր, որոնք առաջանում են Be-ի վրա ալֆա մասնիկների ազդեցությամբ.
BeO-ն օգտագործվում է որպես քիմիապես դիմացկուն և հրակայուն նյութ կարասների և հատուկ կերամիկայի արտադրության համար:
Մագնեզիումհիմնականում օգտագործվում է «գերթեթև» համաձուլվածքների արտադրության համար, մետաղաջերմության մեջ՝ Ti, Zr, V, U և այլն: Մագնեզիումի ամենակարևոր համաձուլվածքն է. էլեկտրոն(3-10% A1 2 0 3, 2-3% Zn, մնացածը Mg), որն իր ամրության և ցածր խտության (1,8 գ/սմ 3) շնորհիվ օգտագործվում է հրթիռաշինության և ինքնաթիռների արտադրության մեջ։ Մագնեզիումի փոշու խառնուրդները օքսիդացնող նյութերի հետ օգտագործվում են լուսային և հրկիզող հրթիռների, արկերի, ինչպես նաև լուսանկարչական և լուսային սարքավորումների համար: Այրված մագնեզիա MgO-ն օգտագործվում է մագնեզիումի արտադրության մեջ, որպես լցանյութ՝ կաուչուկի արտադրության մեջ, նավթամթերքների մաքրման, հրակայուն նյութերի, շինանյութերի և այլնի արտադրության մեջ։
MgCl 2 քլորիդն օգտագործվում է մագնեզիում ստանալու համար մագնեզիումային ցեմենտի արտադրության մեջ, որը ստացվում է նախապես կալցինացված MgO-ն MgCl 2-ի 30% ջրային լուծույթի հետ խառնելով։ Այս խառնուրդն աստիճանաբար վերածվում է սպիտակ պինդ զանգվածի՝ դիմացկուն թթուներին ու ալկալիներին։
Մետաղի հիմնական օգտագործումը կալցիում -վերականգնող նյութ բազմաթիվ անցումային մետաղների, ուրանի և հազվագյուտ հողային տարրերի (REE) արտադրության մեջ։
Կալցիումի կարբիդ CaC 2 - ացետիլենի արտադրության համար, CaO - սպիտակեցնող նյութի արտադրության համար, Ca(OH) 2, CaC0 3, CaS0 4 H 2 0 - շինարարության մեջ: Ca(OH) 2 ( կրաքարի կաթ, խարխուլ կրաքարի)օգտագործվում է որպես էժան լուծվող հիմք: Բնական կալցիումի միացությունները լայնորեն օգտագործվում են շաղախների համար կապող նյութերի, բետոնի, շինարարական մասերի և կառուցվածքների արտադրության մեջ։ Ամրակները ներառում են ցեմենտներ, գիպսային նյութեր, կրաքարիև այլն Գիպսե նյութերը հիմնականում այրված գիպս, կամ ալաբաստր, - բաղադրության հիդրատ 2CaS0 4 H 2 0. Հիմնական կիրառություն ստրոնցիումԵվ բարիում -գազի կլանիչներ էլեկտրական վակուումային սարքերում. Լուծում Ba(OH) 2 ( բարիտ ջուր, կաուստիկ բարիտ) -լաբորատոր ռեակտիվ CO 2-ին որակական ռեակցիայի համար: Բարիումի տիտանատը (BaTi0 3) դիէլեկտրիկների, պիեզո- և ֆերոէլեկտրիկների հիմնական բաղադրիչն է:
Տարրերի թունավորությունը. Բերիլիումի բոլոր միացությունները թունավոր են: Հատկապես վտանգավոր է բերիլիումի և դրա միացությունների փոշին։ Ստրոնցիումը և բարիումը, լինելով նյարդերի և մկանների թույն, ունեն նաև ընդհանուր թունավորություն։ Բարիումի միացություններն առաջացնում են ուղեղի բորբոքային հիվանդություններ։ Բարիումի աղերի թունավորությունը մեծապես կախված է դրանց լուծելիությունից: Գործնականում չլուծվող բարիումի սուլֆատը (մաքուր) թունավոր չէ, սակայն լուծվող աղերը՝ քլորիդը, նիտրատը, բարիումի ացետատը և այլն, խիստ թունավոր են (0,2-0,5 գ բարիումի քլորիդը թունավորում է առաջացնում, մահացու չափաբաժինը 0,8-0,9 գ)։ Ստրոնցիումի աղերի թունավոր ազդեցությունը նման է բարիումի աղերի ազդեցությանը։ Կալցիումի և այլ հողալկալիական մետաղների օքսիդները փոշու տեսքով գրգռում են լորձաթաղանթները և մաշկի հետ շփվելու դեպքում առաջացնում ծանր այրվածքներ: Ստրոնցիումի օքսիդը գործում է կալցիումի օքսիդի նման, բայց շատ ավելի ուժեղ: Հողալկալային մետաղների աղերը մաշկային հիվանդություններ են առաջացնում։
