Do tej grupy należą beryl i magnez. Magnez i wapń

Metale ziem alkalicznych to pierwiastki należące do drugiej grupy układu okresowego. Należą do nich substancje takie jak wapń, magnez, bar, beryl, stront i rad. Nazwa tej grupy wskazuje, że dają one odczyn zasadowy w wodzie.

Metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych, a raczej ich sole, są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Reprezentowane są przez minerały. Wyjątkiem jest rad, który uważany jest za pierwiastek dość rzadki.

Wszystkie powyższe metale mają pewne wspólne cechy, które umożliwiły połączenie ich w jedną grupę.

Metale ziem alkalicznych i ich właściwości fizyczne

Prawie wszystkie te pierwiastki to szarawe ciała stałe (przynajmniej w normalnych warunkach, a swoją drogą właściwości fizyczne są nieco inne - chociaż te substancje są dość trwałe, łatwo na nie wpływać.

Co ciekawe, wraz z numerem seryjnym w tabeli wzrasta również taki wskaźnik metalu, jak gęstość. Na przykład w tej grupie najniższy wskaźnik ma wapń, podczas gdy rad ma podobną gęstość do żelaza.

Metale ziem alkalicznych: właściwości chemiczne

Na początek warto zauważyć, że aktywność chemiczna wzrasta zgodnie z numerem seryjnym układu okresowego. Na przykład beryl jest dość stabilnym pierwiastkiem. Reaguje z tlenem i halogenami tylko przy silnym ogrzewaniu. To samo tyczy się magnezu. Ale wapń może powoli utleniać się nawet w temperaturze pokojowej. Pozostali trzej przedstawiciele tej grupy (rad, bar i stront) szybko reagują z tlenem atmosferycznym już w temperaturze pokojowej. Dlatego też składuje się te pierwiastki, pokrywając je warstwą nafty.

Aktywność tlenków i wodorotlenków tych metali wzrasta według tego samego wzoru. Na przykład wodorotlenek berylu nie jest rozpuszczalny w wodzie i jest uważany za substancję amfoteryczną, ale jest uważany za dość silną zasadę.

Metale ziem alkalicznych i ich krótka charakterystyka

Beryl to trwały, jasnoszary metal, który jest wysoce toksyczny. Pierwiastek został po raz pierwszy odkryty w 1798 roku przez chemika Vauquelina. W przyrodzie występuje kilka minerałów berylu, z których najbardziej znane to: beryl, fenacyt, danalit i chryzoberyl. Nawiasem mówiąc, niektóre izotopy berylu są wysoce radioaktywne.

Co ciekawe, niektóre formy berylu są cennymi kamieniami szlachetnymi. Należą do nich szmaragd, akwamaryn i heliodor.

Do produkcji niektórych stopów wykorzystuje się beryl, który służy do moderowania neutronów.

Wapń jest jednym z najbardziej znanych metali ziem alkalicznych. W czystej postaci jest miękką, białą substancją o srebrzystym odcieniu. Czysty wapń został po raz pierwszy wyizolowany w 1808 r. W naturze pierwiastek ten występuje w postaci minerałów takich jak marmur, wapień i gips. Wapń znajduje szerokie zastosowanie w nowoczesnych technologiach. Jest stosowany jako źródło paliwa chemicznego, a także jako materiał ognioodporny. Nie jest tajemnicą, że związki wapnia wykorzystywane są do produkcji materiałów budowlanych i leków.

Pierwiastek ten występuje także w każdym żywym organizmie. Zasadniczo odpowiada za pracę układu motorycznego.

Magnez to lekki i dość kowalny metal o charakterystycznej szarawej barwie. W czystej postaci wyizolowano go w 1808 roku, ale jego sole stały się znane znacznie wcześniej. Magnez występuje w minerałach takich jak magnezyt, dolomit, karnalit i kizeryt. Nawiasem mówiąc, sól magnezu zapewnia ogromną liczbę związków tej substancji, które można znaleźć w wodzie morskiej.

Właściwości pierwiastków grupy II A.

Nieruchomości	4Bądź	12Mg	20 ok	38Sr	56 Ba	88Ra
Masa atomowa	9,012	24,305	40,80	87,62	137,34	226,025
Elektroniczna Konfiguracja*
	0,113	0,160	0,190	0,213	0,225	0,235
	0,034	0,078	0,106	0,127	0,133	0,144
Energia jonizacji	9,32	7,644	6,111	5,692	5,21	5,28
Względny elektro- negatywne	1,5	1,2	1,0	1,0	0,9	0,9
Możliwe stany utlenienia
Clarke, at.% (Rozpowszechniane dziwność natury)	1*10 -3	1,4	1,5	8*10 -3	5*10 -3	8*10 -12
Stan skupienia (Dobrze.).	SOLIDNE RZECZY
Kolor	Szary- stal	Srebro- ryzykowne	S E R E B R I S T O - BIAŁY
	1283	649,5	850	770	710	700
	2970	1120	1487	1367	1637	1140
Gęstość	1,86	1,741	1,540	2,67	3,67
Standardowy potencjał elektrody	1,73	2,34	2,83	2,87	2,92

*Podano konfiguracje zewnętrznych poziomów elektronowych atomów odpowiednich pierwiastków. Konfiguracje pozostałych poziomów elektronicznych pokrywają się z konfiguracjami dla gazów szlachetnych, które kończą poprzedni okres i są podane w nawiasach.

Jak wynika z danych podanych w tabeli, pierwiastki grupy IIA mają niskie (choć nie najniższe: porównaj z grupą IA) wartości energii jonizacji i elektroujemności względnej, a wartości te maleją od Be do Ba, co pozwala stwierdzić, że pierwiastki te są typowymi metalami redukującymi, a Ba jest bardziej aktywny niż Be.

Be - wykazuje, podobnie jak aluminium, właściwości amfoteryczne. Jednakże właściwości metaliczne Be są nadal wyraźniejsze niż właściwości niemetaliczne. Beryl reaguje, w przeciwieństwie do innych pierwiastków z grupy IIA, z zasadami.

Wiązania chemiczne w związkach Be mają charakter głównie kowalencyjny, natomiast wiązania w związkach wszystkich pozostałych pierwiastków (Mg – Ra) mają charakter jonowy. Jednocześnie, podobnie jak w przypadku pierwiastków z grupy IA, wiązania z halogenami i tlenem są bardzo silne, a z wodorem, węglem, azotem, fosforem i siarką łatwo ulegają hydrolizie.

Właściwości fizyczne. Są to metale srebrzystobiałe, stosunkowo lekkie, miękkie (z wyjątkiem berylu), plastyczne, topliwe (wszystkie z wyjątkiem berylu) i posiadające dobrą przewodność elektryczną i cieplną.

Praktyczne użycie. Be stosowany jest w technologii nuklearnej jako moderator i absorber neutronów. Stopy berylu z miedzią – brązem – są bardzo wytrzymałe, a z niklem – charakteryzują się dużą odpornością chemiczną, dlatego wykorzystuje się je w chirurgii.

Mg, Ca - stosowane są jako dobre środki redukujące w metalotermii.

Ca, Sr, Ba – dość łatwo reagują z gazami i stosowane są jako gettery (pochłaniacze z powietrza) w technologii próżniowej.

Paragon. Metale ziem alkalicznych, charakteryzujące się dużą aktywnością chemiczną, nie występują w przyrodzie w postaci wolnej, są otrzymywane w procesie elektrolizy stopionych halogenków lub metalotermii. W naturze pierwiastki ziem alkalicznych wchodzą w skład następujących minerałów: - beryl; - skaleń; - biszofit - stosowany w medycynie i do otrzymywania magnezu metodą elektrolizy. Aby otrzymać beryl w metalurgii, stosuje się fluoroberylany: .

Właściwości chemiczne. Metale ziem alkalicznych łatwo reagują z tlenem, halogenami, niemetalami, wodą i kwasami, szczególnie po podgrzaniu:

Reakcja ta zachodzi szczególnie łatwo w przypadku wapnia i baru, dlatego przechowuje się je w specjalnych warunkach.

Nadsiarczek baru BaS jest fosforem.

Hydroliza acetylenków wytwarza acetylen:

Nie udało się otrzymać związków Be i Mg z wodorem poprzez bezpośrednie oddziaływanie prostych substancji: nie ma reakcji mając na uwadze, że idzie to dość łatwo. Powstałe wodorki są silnymi środkami redukującymi. pasywacja, brak reakcji

Tlenki metali ziem alkalicznych. Tlenki pierwiastków ziem alkalicznych są szeroko stosowane w budownictwie. Otrzymuje się je przez rozkład soli: - CaO - wapna palonego.

W szeregu tlenków od BeO do BaO Od lewej do prawej wzrasta rozpuszczalność tlenków w wodzie, ich podstawowe właściwości i aktywność chemiczna w następujący sposób: BeO - nierozpuszczalny w wodzie, amfoteren, MgO - słabo rozpuszczalny w wodzie oraz CaO, SrO, BaO - dobrze rozpuszczalny w wodzie z powstawanie wodorotlenków Me(OH): .

W szeregu BeO ® BaO spada temperatura topnienia tlenków. Temperatury topnienia tlenków BeO i MgO wynoszą » 2500°C, co pozwala na ich zastosowanie jako materiałów ogniotrwałych.

Wodorotlenki metali ziem alkalicznych. W szeregu Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 promień jonów Me 2+ wzrasta, a co za tym idzie, wzrasta prawdopodobieństwo ujawnienia się podstawowych właściwości wodorotlenków, ich rozpuszczalność w wodzie: Be(OH) 2 - słabo rozpuszczalny w wodzie, ze względu na swoją amfoteryczność wykazuje słabe właściwości kwasowe i zasadowe, natomiast Ba(OH) 2 jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i swoją siłą można porównać z tak mocną zasadą jak NaOH.

Amfoteryczność wodorotlenku berylu można zilustrować następującymi reakcjami:

Sole metali ziem alkalicznych. Rozpuszczalne sole Be i Ba są toksyczne i trujące! CaF 2- słabo rozpuszczalna sól, występująca w przyrodzie jako fluoryt lub fluoryt i stosowana w optyce. CaCl2, MgCl2- dobrze rozpuszczalne w wodzie, stosowane są w medycynie i syntezie chemicznej jako środki osuszające. Węglany są również szeroko stosowane w budownictwie: CaCO3H MgCO3- dolomit - stosowany w budownictwie oraz do otrzymywania Vg i Ca. CaCO3 - kalcyt, kreda, marmur, drzewce islandzkie, MgCO3- magnezyt. Zawartość rozpuszczalnych węglanów w wodzie naturalnej określa jej twardość: . Siarczany są również powszechnie występującymi naturalnie związkami metali ziem alkalicznych: CaSO4H2H2O- gips - szeroko stosowany w budownictwie. MgSO4H7H2O- epsomit, „angielska sól gorzka”, BaSO4- znajduje zastosowanie przy fluoroskopii. Fosforany: Ca 3 (PO 4) 2- fosforyt, Ca(H2PO4)2, CaHPO4- osad - wykorzystywany do produkcji nawozów, Ca 5 (PO 4) 3H (OH - , F - , Cl -) - apatyt jest naturalnym minerałem Ca, NH4Mg(PO4)- związek słabo rozpuszczalny. Znane są również inne sole: Ca(NO 3) 2H 2H 2 O- saletra norweska, Mg(ClO 4) 2- Anhydron jest bardzo dobrym środkiem osuszającym.

Grupa IIA zawiera wyłącznie metale – Be (beryl), Mg (magnez), Ca (wapń), Sr (stront), Ba (bar) i Ra (rad). Właściwości chemiczne pierwszego przedstawiciela tej grupy, berylu, najbardziej różnią się od właściwości chemicznych pozostałych pierwiastków tej grupy. Jego właściwości chemiczne są pod wieloma względami nawet bardziej podobne do aluminium niż do innych metali z grupy IIA (tzw. „podobieństwo diagonalne”). Magnez w swoich właściwościach chemicznych również znacznie różni się od Ca, Sr, Ba i Ra, ale nadal ma z nimi znacznie bardziej podobne właściwości chemiczne niż beryl. Ze względu na znaczne podobieństwo właściwości chemicznych wapnia, strontu, baru i radu, łączy się je w jedną rodzinę zwaną ziemia alkaliczna metale.

Do grupy IIA należą wszystkie elementy S-elementy, tj. zawierają wszystkie swoje elektrony walencyjne S-podpoziom Zatem konfiguracja elektronowa zewnętrznej warstwy elektronowej wszystkich pierwiastków chemicznych z tej grupy ma postać ns 2 , Gdzie N– numer okresu, w którym znajduje się element.

Ze względu na specyfikę struktury elektronowej metali grupy IIA pierwiastki te oprócz zera mogą mieć tylko jeden stopień utlenienia równy +2. Proste substancje utworzone przez pierwiastki grupy IIA, biorąc udział w jakichkolwiek reakcjach chemicznych, są zdolne jedynie do utleniania, tj. oddaj elektrony:

Ja 0 – 2e — → Ja +2

Wapń, stront, bar i rad mają niezwykle wysoką reaktywność chemiczną. Tworzone przez nie proste substancje są bardzo silnymi środkami redukującymi. Magnez jest także silnym środkiem redukującym. Aktywność redukcyjna metali jest zgodna z ogólnymi prawami okresowego prawa D.I. Mendelejewa i wzrasta w dół podgrupy.

Interakcja z substancjami prostymi

z tlenem

Bez ogrzewania beryl i magnez nie reagują ani z tlenem atmosferycznym, ani z czystym tlenem, ponieważ są pokryte cienkimi filmami ochronnymi składającymi się odpowiednio z tlenków BeO i MgO. Ich przechowywanie nie wymaga specjalnych metod ochrony przed powietrzem i wilgocią, w przeciwieństwie do metali ziem alkalicznych, które przechowywane są pod warstwą obojętnej dla nich cieczy, najczęściej nafty.

Be, Mg, Ca, Sr po spaleniu w tlenie tworzą tlenki o składzie MeO i Ba - mieszaninę tlenku baru (BaO) i nadtlenku baru (BaO 2):

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O2 = 2BaO

Ba + O2 = BaO2

Należy zauważyć, że gdy metale ziem alkalicznych i magnez spalają się w powietrzu, zachodzi również uboczna reakcja tych metali z azotem z powietrza, w wyniku której oprócz związków metali z tlenem powstają azotki o ogólnym wzorze Me 3 N Tworzą się także 2.

z halogenami

Beryl reaguje z halogenami dopiero w wysokich temperaturach, a pozostałe metale z grupy IIA – już w temperaturze pokojowej:

Mg + I 2 = Mg I 2 – Jodek magnezu

Ca + Br 2 = CaBr 2 – bromek wapnia

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – chlorek baru

z niemetalami z grup IV–VI

Wszystkie metale z grupy IIA reagują po ogrzaniu ze wszystkimi niemetalami z grup IV–VI, ale w zależności od pozycji metalu w grupie, a także aktywności niemetali, wymagany jest różny stopień ogrzewania. Ponieważ beryl jest najbardziej obojętny chemicznie spośród wszystkich metali grupy IIA, podczas przeprowadzania reakcji z niemetalami wymagane jest znaczne jego zastosowanie. O podwyższona temperatura.

Należy zauważyć, że w reakcji metali z węglem mogą powstawać węgliki o różnym charakterze. Istnieją węgliki należące do metanowców i powszechnie uważane za pochodne metanu, w których wszystkie atomy wodoru zastąpiono metalem. Podobnie jak metan zawierają węgiel na stopniu utlenienia -4, a gdy ulegają hydrolizie lub wchodzą w interakcję z kwasami nieutleniającymi, jednym z produktów jest metan. Istnieje również inny rodzaj węglików - acetylenki, które zawierają jon C 2 2-, będący w rzeczywistości fragmentem cząsteczki acetylenu. Węgliki, takie jak acetylenki, po hydrolizie lub interakcji z kwasami nieutleniającymi, tworzą acetylen jako jeden z produktów reakcji. Rodzaj węglika – metanowiec lub acetylenek – powstający w wyniku reakcji danego metalu z węglem, zależy od wielkości kationu metalu. Jony metali o małym promieniu zwykle tworzą metanidy, a większe jony tworzą acetylenki. W przypadku metali drugiej grupy metanowiec otrzymuje się w wyniku oddziaływania berylu z węglem:

Pozostałe metale z grupy II A tworzą acetylenki z węglem:

Z krzemem metale grupy IIA tworzą krzemki - związki typu Me 2 Si, z azotem - azotki (Me 3 N 2), z fosforem - fosforki (Me 3 P 2):

z wodorem

Wszystkie metale ziem alkalicznych reagują z wodorem po podgrzaniu. Aby magnez przereagował z wodorem, samo ogrzewanie, jak w przypadku metali ziem alkalicznych, nie wystarczy, oprócz wysokiej temperatury wymagane jest również podwyższone ciśnienie wodoru. Beryl w żadnych warunkach nie reaguje z wodorem.

Interakcja z substancjami złożonymi

z wodą

Wszystkie metale ziem alkalicznych aktywnie reagują z wodą, tworząc zasady (rozpuszczalne wodorotlenki metali) i wodór. Magnez reaguje z wodą tylko po zagotowaniu, ponieważ po podgrzaniu ochronny film tlenkowy MgO rozpuszcza się w wodzie. W przypadku berylu ochronna warstwa tlenku jest bardzo odporna: woda nie reaguje z nią ani podczas wrzenia, ani nawet w wysokich temperaturach:

z kwasami nieutleniającymi

Wszystkie metale z głównej podgrupy grupy II reagują z kwasami nieutleniającymi, ponieważ znajdują się w szeregu aktywności na lewo od wodoru. W tym przypadku powstaje sól odpowiedniego kwasu i wodoru. Przykłady reakcji:

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

Mg + 2HBr = MgBr2 + H2

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

z kwasami utleniającymi

− rozcieńczony kwas azotowy

Wszystkie metale z grupy IIA reagują z rozcieńczonym kwasem azotowym. W tym przypadku produktami redukcji zamiast wodoru (jak w przypadku kwasów nieutleniających) są tlenki azotu, głównie tlenek azotu (I) (N 2 O), a w przypadku silnie rozcieńczonego kwasu azotowego – amon azotan (NH 4NO 3):

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

4Mg + 10HNO3 (bardzo niewyraźne)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4NO 3 + 3H 2 O

− stężony kwas azotowy

Stężony kwas azotowy w zwykłej (lub niskiej) temperaturze pasywuje beryl, tj. nie reaguje z tym. Podczas wrzenia reakcja jest możliwa i przebiega głównie zgodnie z równaniem:

Magnez i metale ziem alkalicznych reagują ze stężonym kwasem azotowym, tworząc szeroką gamę różnych produktów redukcji azotu.

− stężony kwas siarkowy

Beryl pasywuje się stężonym kwasem siarkowym, tj. nie reaguje z nim w normalnych warunkach, ale reakcja zachodzi podczas wrzenia i prowadzi do powstania siarczanu berylu, dwutlenku siarki i wody:

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

Bar jest również pasywowany stężonym kwasem siarkowym w wyniku tworzenia nierozpuszczalnego siarczanu baru, ale reaguje z nim po podgrzaniu; siarczan baru rozpuszcza się po podgrzaniu w stężonym kwasie siarkowym w wyniku jego konwersji do wodorosiarczanu baru.

Pozostałe metale z grupy głównej IIA reagują ze stężonym kwasem siarkowym w każdych warunkach, także na zimno. Redukcja siarki może nastąpić do SO 2, H 2 S i S w zależności od aktywności metalu, temperatury reakcji i stężenia kwasu:

Mg + H2SO4 ( stęż. .) = MgSO4 + SO2 + H2O

3Mg + 4H2SO4 ( stęż. .) = 3MgSO4 + S↓ + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 ( stęż. .) = 4CaSO4 +H2S + 4H2O

z alkaliami

Magnez i metale ziem alkalicznych nie oddziałują z alkaliami, a beryl łatwo reaguje podczas stapiania zarówno z roztworami alkalicznymi, jak i bezwodnymi zasadami. Ponadto, gdy reakcję prowadzi się w roztworze wodnym, w reakcji uczestniczy również woda, a produktami są tetrahydroksoberylany metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych oraz gazowy wodór:

Być + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - tetrahydroksoberylan potasu

Podczas przeprowadzania reakcji ze stałą zasadą podczas stapiania powstają berylany metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych i wodór

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - berylan potasu

z tlenkami

Metale ziem alkalicznych, a także magnez, po podgrzaniu mogą redukować mniej aktywne metale i niektóre niemetale z ich tlenków, na przykład:

Metodę redukcji metali z ich tlenków za pomocą magnezu nazywa się magnezem.

Dystrybucja w przyrodzie i produkcji. Magnez i wapń są powszechnymi pierwiastkami na Ziemi (magnez jest ósmym, wapń szóstym), a pozostałe pierwiastki są rzadsze. Stront i rad są pierwiastkami radioaktywnymi.

W skorupie ziemskiej beryl występuje w postaci minerałów: beryl Be 3 Al 2 (Si0 3) 6 , fenacyt Być 2 Si0 4 . Przezroczyste odmiany berylu w kolorze zanieczyszczeń (zielony szmaragdy, niebieski akwamaryny itp.) - kamienie szlachetne. Znanych jest 54 minerałów berylu, z których najważniejsze to beryl (i jego odmiany - szmaragd, akwamaryn, heliodor, sparrowit, pieczeń, bazzyt).

Magnez wchodzi w skład skał krzemianowych (wśród nich dominują oliwin Mg 2 Si0 4), węglan ( dolomit CaMg(C0 3) 2, magnezyt MgC0 3) i minerały chlorkowe ( karnalit KClMgCl2-6H20). Duże ilości magnezu występują w wodzie morskiej (do 0,38% MgCl 2) i wodzie niektórych jezior (do 30% MgCl 2).

Wapń zawarty w postaci krzemianów i glinokrzemianów w skałach (granity, gnejsy itp.), węglan w postaci kalcyt CaCO 3, mieszaniny kalcytu i dolomitu (marmur), siarczan (anhydryt CaS0 4 i gips CaS0 4-2H 2 0), a także fluor (fluoryt CaF2) i fosforan (apatyt Ca 5 (P0 4) 3) itp.

Niezbędne minerały stront I bar: węglany (strontianit SrC0 3 , witeryt BaCO 3) i siarczany (Celestyn SrS0 4 , baryt BaS0 4). Rad występujący w rudach uranu.

W przemyśle beryl, magnez, wapń, stront i bar Dostawać:

• 1) elektroliza stopionych chlorków MeCl2, do której dodaje się NaCl lub inne chlorki w celu obniżenia temperatury topnienia;
• 2) metodami metalowymi i węglowo-termicznymi w temperaturach 1000-1300°C.

Szczególnie czysty beryl otrzymuje się przez wytapianie strefowe. Aby otrzymać czysty magnez (99,999% Mg), magnez techniczny poddaje się wielokrotnie sublimacji w próżni. Bar o wysokiej czystości otrzymywany jest metodą aluminotermiczną z BaO.

Fizyczne i chemiczne właściwości. W postaci prostych substancji są to metale błyszczące, srebrzystobiałe, beryl jest twardy (można ciąć szkło), ale kruchy, pozostałe są miękkie i plastyczne. Szczególną cechą berylu jest to, że jest on pokryty na powietrzu cienką warstwą tlenku, która chroni metal przed działaniem tlenu nawet w wysokich temperaturach. Powyżej 800°C beryl utlenia się, a w temperaturze 1200°C beryl metaliczny spala się, zamieniając się w biały proszek BeO.

Wraz ze wzrostem liczby atomowej pierwiastka wzrasta gęstość, temperatura topnienia i wrzenia. Elektroujemność pierwiastków tej grupy jest inna. Dla Be jest on dość wysoki (ze = 1,57), co decyduje o amfoterycznym charakterze jego związków.

Wszystkie metale w postaci wolnej są mniej reaktywne w porównaniu z metalami alkalicznymi, ale są dość aktywne (są również przechowywane pod naftą w szczelnych pojemnikach, a wapń jest zwykle przechowywany w szczelnie zamkniętych metalowych puszkach).

Interakcja z substancjami prostymi. Aktywność chemiczna metali wzrasta w podgrupie od góry do dołu wraz ze wzrostem liczby atomowej.

W powietrzu utleniają się do tlenków MeO, a stront i bar po podgrzaniu w powietrzu do ~500°C tworzą nadtlenki Me0 2, które w wyższych temperaturach rozkładają się na tlenek i tlen. Oddziaływanie z prostymi substancjami przedstawiono na schemacie:

Wszystkie metale aktywnie oddziałują z niemetalami: z tlenem tworzą tlenki MeO (Me = Be - Ra), z halogenami - halogenkami, na przykład chlorkami MeCl 2, z wodorem - wodorkami MeH 2, z siarką - siarczkami MeS, z azotem - Me 3 azotki N 2, z węglikami węgla (acetylenidkami) MeC 2 itp.

Z metalami tworzą mieszaniny eutektyczne, roztwory stałe i związki międzymetaliczne. Beryl z niektórymi formami pierwiastków d beryldy - związki o zmiennym składzie MeBe 12 (Me = Ti, Nb, Ta, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Ta), charakteryzujące się wysoką temperaturą topnienia i odpornością na utlenianie po podgrzaniu do 1200-1600°C.

Związek z wodą, kwasy i zasady. Beryl w powietrzu pokryty jest warstwą tlenku, co powoduje jego zmniejszoną aktywność chemiczną i zapobiega jego interakcji z wodą. Wykazuje właściwości amfoteryczne i reaguje z kwasami i zasadami wydzielając wodór. W tym przypadku powstają sole typu kationowego i anionowego:

Stężony zimny beryl HN0 3 i H 2 SO 4 jest pasywowany.

Magnez, podobnie jak beryl, jest odporny na wodę. Bardzo powoli reaguje z zimną wodą, gdyż powstający Mg(OH) 2 jest słabo rozpuszczalny; po podgrzaniu reakcja przyspiesza z powodu rozpuszczenia Mg(OII) 2. Bardzo silnie rozpuszcza się w kwasach. Wyjątkiem są HF i H 3 PO 4, które tworzą z nim słabo rozpuszczalne związki. Magnez, w przeciwieństwie do berylu, nie wchodzi w interakcje z alkaliami.

Metale z podgrupy wapnia (ziemi alkalicznych) reagują z wodą oraz rozcieńczonymi kwasami solnym i siarkowym, uwalniając wodór i tworząc odpowiednie wodorotlenki i sole:

Podobnie jak magnez, nie wchodzą w interakcje z alkaliami. Właściwości związków pierwiastków podgrupy HA. Związki tlenu. Tlenek i wodorotlenek berylu mają charakter amfoteryczny, reszta jest zasadowa. Zasady dobrze rozpuszczalne w wodzie to Sr(OH) 2 i Ba(OH) 2; zalicza się je do zasad.

Tlenek BeO jest ogniotrwały (δtemperatura topnienia = 2530°C), ma zwiększoną przewodność cieplną, a po wstępnej kalcynacji w temperaturze 400°C wykazuje obojętność chemiczną. Ma charakter amfoteryczny i reaguje po stopieniu zarówno z tlenkami kwasowymi, jak i zasadowymi, a także z kwasami i zasadami po podgrzaniu, tworząc odpowiednio sole i berylany berylu:

Podobnie zachowuje się odpowiedni wodorotlenek berylu Be(OH) 2 - nie rozpuszczając się w wodzie, jest rozpuszczalny zarówno w kwasach, jak i zasadach:

Aby go wytrącić, nie stosuje się zasady, ale słabą zasadę - wodorotlenek amonu:

Hydroliza soli berylu zachodzi wraz z wytrącaniem się słabo rozpuszczalnych soli zasadowych, na przykład:

Rozpuszczalne są tylko berylany metali alkalicznych.

tlenek MgO (magnez spalony) - ogniotrwała (? pl = 2800°C) substancja obojętna. W technologii otrzymuje się go poprzez termiczny rozkład węglanu:

Natomiast drobnokrystaliczny MgO jest aktywny chemicznie i jest głównym tlenkiem. Oddziałuje z wodą, pochłania CO 2 i łatwo rozpuszcza się w kwasach.

Tlenki metale ziem alkalicznych Dostawać w laboratorium rozkład termiczny odpowiednich węglanów lub azotanów:

w przemyśle - rozkład termiczny naturalnych węglanów. Tlenki reagują energicznie z wodą, tworząc mocne zasady, pod względem siły ustępujące jedynie zasadom. W szeregu Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 wzrasta zasadowy charakter wodorotlenków, ich rozpuszczalność i stabilność termiczna. Wszystkie reagują energicznie z kwasami, tworząc odpowiednie sole:

W przeciwieństwie do soli berylu, rozpuszczalne w wodzie sole metali ziem alkalicznych i magnezu nie ulegają hydrolizie kationowej.

Rozpuszczalność w wodzie soli pierwiastków z podgrupy PA jest różna. Dobrze rozpuszczalne są chlorki, bromki, jodki, siarczki (Ca – Ba), azotany, azotyny (Mg – Ba). Słabo rozpuszczalne i praktycznie nierozpuszczalne - fluorki (Mg - Ba), siarczany (Ca - Ba), ortofosforany, węglany, krzemiany.

Związki z wodorem i niemetalami. Wodorki MeH2, azotki Me3N2, węgliki MeC2 (acetylenidy) są niestabilne i rozkładają się z wodą, tworząc odpowiednie wodorotlenki i wodór lub związki wodorowe niemetali:

Aplikacja. Berylłatwo tworzy stopy z wieloma metalami, nadając im większą twardość, wytrzymałość, odporność cieplną i odporność na korozję. Brązy berylowe (stopy miedzi z zawartością 1-3% berylu) mają unikalne właściwości. W odróżnieniu od czystego berylu dobrze nadają się do obróbki mechanicznej, można z nich wykonać np. wstążki o grubości zaledwie 0,1 mm. Wytrzymałość na rozciąganie tych brązów jest większa niż wielu stali stopowych. Wraz z wiekiem wzrasta ich siła. Są niemagnetyczne i mają wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Dzięki temu kompleksowi właściwości znajdują szerokie zastosowanie w technologii lotniczej i kosmicznej. W reaktorach jądrowych beryl służy jako moderator i reflektor neutronów. Po zmieszaniu z preparatami radu służy jako źródło neutronów powstających w wyniku działania cząstek alfa na Be:

BeO stosowany jest jako materiał odporny chemicznie i ogniotrwały do ​​produkcji tygli i specjalnej ceramiki.

Magnez stosowany głównie do produkcji stopów „ultralekkich”, w metalotermii – do produkcji Ti, Zr, V, U itp. Najważniejszym stopem magnezu jest elektron(3-10% A1 2 0 3, 2-3% Zn, reszta Mg), który ze względu na swoją wytrzymałość i niską gęstość (1,8 g/cm 3) jest stosowany w przemyśle rakietowym i lotniczym. Mieszanki proszku magnezowego z utleniaczami stosuje się do rakiet oświetleniowych i zapalających, pocisków oraz w sprzęcie fotograficznym i oświetleniowym. Magnez palony MgO stosowany jest do produkcji magnezu, jako wypełniacz w produkcji gumy, do oczyszczania produktów naftowych, do produkcji materiałów ogniotrwałych, materiałów budowlanych itp.

Chlorek MgCl 2 służy do otrzymywania magnezu w produkcji cementu magnezowego, który otrzymuje się przez zmieszanie wstępnie kalcynowanego MgO z 30% wodnym roztworem MgCl 2. Mieszanina ta stopniowo zamienia się w białą stałą masę, odporną na kwasy i zasady.

Główne zastosowanie metalu wapń -środek redukujący w produkcji wielu metali przejściowych, uranu i pierwiastków ziem rzadkich (REE).

Węglik wapnia CaC 2 - do produkcji acetylenu, CaO - do produkcji wybielaczy, Ca(OH) 2, CaC0 3, CaS0 4 H 2 0 - w budownictwie. Ca(OH) 2 ( mleko wapienne, wapno gaszone) stosowany jako tania rozpuszczalna zasada. Naturalne związki wapnia znajdują szerokie zastosowanie w produkcji spoiw do zapraw, do produkcji betonu, części i konstrukcji budowlanych. Spoiwa obejmują cementy, materiały gipsowe, Limonka itp. Materiały gipsowe to przede wszystkim spalony gips, Lub alabaster, - hydrat o składzie 2CaS0 4 H 2 0. Główne zastosowanie stront I bar - absorbery gazów w elektrycznych urządzeniach próżniowych. Roztwór Ba(OH) 2 ( woda barytowa, żrący baryt) - odczynnik laboratoryjny do jakościowej reakcji na CO 2. Tytanian baru (BaTi0 3) jest głównym składnikiem dielektryków, piezo- i ferroelektryków.

Toksyczność pierwiastków. Wszystkie związki berylu są toksyczne! Szczególnie niebezpieczny jest pył berylu i jego związków. Stront i bar, będące truciznami dla nerwów i mięśni, również mają ogólną toksyczność. Związki baru powodują choroby zapalne mózgu. Toksyczność soli baru w dużym stopniu zależy od ich rozpuszczalności. Praktycznie nierozpuszczalny siarczan baru (czysty) nie jest trujący, ale rozpuszczalne sole: chlorek, azotan, octan baru itp. są silnie toksyczne (0,2-0,5 g chlorku baru powoduje zatrucie, dawka śmiertelna - 0,8-0,9 G). Toksyczne działanie soli strontu jest podobne do działania soli baru. Tlenki wapnia i innych metali ziem alkalicznych w postaci pyłu podrażniają błony śluzowe i w przypadku kontaktu ze skórą powodują poważne oparzenia. Tlenek strontu działa podobnie do tlenku wapnia, ale znacznie silniej. Sole metali ziem alkalicznych powodują choroby skóry.