Alkali toprak metaller periyodik tablonun ikinci grubuna ait elementlerdir. Bunlar arasında kalsiyum, magnezyum, baryum, berilyum, stronsiyum ve radyum gibi maddeler bulunur. Bu grubun ismi suda alkali reaksiyon verdiklerini göstermektedir.
Alkali ve toprak alkali metaller veya daha doğrusu bunların tuzları doğada yaygındır. Minerallerle temsil edilirler. Bunun istisnası, oldukça nadir bir element olarak kabul edilen radyumdur.
Yukarıdaki metallerin tümü, onları tek bir grupta birleştirmeyi mümkün kılan bazı ortak özelliklere sahiptir.
Alkali toprak metaller ve fiziksel özellikleri
Bu elementlerin neredeyse tamamı grimsi katılardır (en azından normal koşullar altında ve bu arada, fiziksel özellikler biraz farklıdır - bu maddeler oldukça kalıcı olmasına rağmen kolayca etkilenirler.
Tablodaki seri numarasıyla birlikte metalin yoğunluk gibi bir göstergesinin de artması ilginçtir. Örneğin bu grupta kalsiyum en düşük göstergeye sahipken, radyumun yoğunluğu demire benzer.
Alkali toprak metaller: kimyasal özellikler
Öncelikle periyodik tablonun seri numarasına göre kimyasal aktivitenin arttığını belirtmekte fayda var. Örneğin berilyum oldukça kararlı bir elementtir. Oksijen ve halojenlerle ancak güçlü ısıtmayla reaksiyona girer. Aynı şey magnezyum için de geçerli. Ancak kalsiyum oda sıcaklığında bile yavaş yavaş oksitlenebilir. Grubun geri kalan üç temsilcisi (radyum, baryum ve stronsiyum), halihazırda oda sıcaklığında atmosferik oksijenle hızlı bir şekilde reaksiyona girer. Bu nedenle bu elementler bir gazyağı tabakasıyla kaplanarak depolanır.
Bu metallerin oksit ve hidroksitlerinin aktivitesi de aynı şekilde artar. Örneğin berilyum hidroksit suda çözünmez ve amfoterik bir madde olarak kabul edilir, ancak oldukça güçlü bir alkali olarak kabul edilir.
Alkali toprak metaller ve kısa özellikleri
Berilyum oldukça toksik, dayanıklı, açık gri bir metaldir. Element ilk kez 1798'de kimyager Vauquelin tarafından keşfedildi. Doğada birçok berilyum minerali vardır ve bunların en ünlüleri beril, fenasit, danalit ve krizoberildir. Bu arada bazı berilyum izotopları oldukça radyoaktiftir.
İlginç bir şekilde berilin bazı formları değerli taşlardır. Bunlara zümrüt, akuamarin ve heliodor dahildir.
Berilyum bazı alaşımların yapımında kullanılır.Bu element nötronları yumuşatmak için kullanılır.
Kalsiyum en ünlü alkali toprak metallerinden biridir. Saf haliyle, gümüşi bir renk tonuna sahip yumuşak, beyaz bir maddedir. Saf kalsiyum ilk kez 1808'de izole edildi. Doğada bu element mermer, kireçtaşı ve alçıtaşı gibi mineraller halinde bulunur. Kalsiyum modern teknolojilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kimyasal yakıt kaynağı olarak kullanıldığı gibi, yangına dayanıklı bir malzeme olarak da kullanılmaktadır. Yapı malzemeleri ve ilaç üretiminde kalsiyum bileşiklerinin kullanıldığı bir sır değil.
Bu element her canlı organizmada da bulunur. Temel olarak motor sisteminin çalışmasından sorumludur.
Magnezyum, karakteristik grimsi bir renge sahip, hafif ve oldukça dövülebilir bir metaldir. 1808'de saf haliyle izole edildi, ancak tuzları çok daha önce biliniyordu. Magnezyum manyezit, dolomit, karnalit ve kieserit gibi minerallerde bulunur. Bu arada, magnezyum tuzu bu maddenin deniz suyunda bulunabilen çok sayıda bileşiğini sağlar.
Grup II A'nın elementlerinin özellikleri.
|
Özellikler |
4Be |
12Mg |
20 CA |
38Sr |
56Ba |
88Ra |
|
Atom kütlesi |
9,012 |
24,305 |
40,80 |
87,62 |
137,34 |
226,025 |
|
Elektronik konfigürasyon* |
||||||
|
0,113 |
0,160 |
0,190 |
0,213 |
0,225 |
0,235 |
|
|
0,034 |
0,078 |
0,106 |
0,127 |
0,133 |
0,144 |
|
|
İyonlaşma enerjisi |
9,32 |
7,644 |
6,111 |
5,692 |
5,21 |
5,28 |
|
Bağıl elektro- |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,9 |
|
Olası oksidasyon durumları |
||||||
|
Clarke, %'de (dağıtılmış |
1*10 -3 |
1,4 |
1,5 |
8*10 -3 |
5*10 -3 |
8*10 -12 |
|
Toplama durumu (Kuyu.). |
KATI ŞEYLER |
|||||
|
Renk |
Gri- |
Gümüş- |
S E R E B R I S T O - BEYAZ |
|||
|
1283 |
649,5 |
850 |
770 |
710 |
700 |
|
|
2970 |
1120 |
1487 |
1367 |
1637 |
1140 |
|
|
Yoğunluk |
1,86 |
1,741 |
1,540 |
2,67 |
3,67 |
|
|
Standart elektrot potansiyeli |
1,73 |
2,34 |
2,83 |
2,87 |
2,92 |
|
*Karşılık gelen elementlerin atomlarının dış elektronik seviyelerinin konfigürasyonları verilmiştir. Geriye kalan elektronik seviyelerin konfigürasyonları önceki periyodu tamamlayan soy gazlara ilişkin konfigürasyonlarla örtüşmektedir ve parantez içinde gösterilmektedir.
Tabloda verilen verilerden de anlaşılacağı gibi, grup IIA'nın elemanları düşük (ancak yine de en düşük değil: grup IA ile karşılaştırın) iyonlaşma enerjisi ve bağıl elektronegatiflik değerlerine sahiptir ve bu değerler Be'den Ba'ya düşer. bu elementlerin tipik indirgeyici metaller olduğu ve Ba'nın Be'den daha aktif olduğu sonucuna varmamızı sağlar.
Be - alüminyum gibi amfoterik özellikler sergiler. Ancak Be'nin metalik özellikleri metalik olmayanlara göre hala daha belirgindir. Berilyum, diğer Grup IIA elementlerinin aksine alkalilerle reaksiyona girer.
Be bileşiklerindeki kimyasal bağlar çoğunlukla kovalent iken diğer tüm elementlerin (Mg - Ra) bileşiklerindeki bağlar iyonik niteliktedir. Aynı zamanda IA grubu elementlerinde olduğu gibi halojenler ve oksijenle olan bağlar çok güçlüdür ve hidrojen, karbon, nitrojen, fosfor ve kükürt ile kolaylıkla hidrolize olurlar.
Fiziki ozellikleri. Bunlar gümüş-beyaz metallerdir, nispeten hafif, yumuşak (berilyum hariç), sünek, eriyebilir (berilyum hariç) ve iyi elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptirler.
Pratik kullanım. Be, nükleer teknolojide nötronların moderatörü ve soğurucusu olarak kullanılır. Berilyumun bakır - bronz - ile alaşımları çok dayanıklıdır ve nikel ile - yüksek kimyasal dirence sahiptirler, bu yüzden ameliyatta kullanılırlar.
Mg, Ca - metalotermide iyi indirgeyici ajanlar olarak kullanılır.
Ca, Sr, Ba - gazlarla oldukça kolay reaksiyona girer ve vakum teknolojisinde alıcı (hava emici) olarak kullanılır.
Fiş. Kimyasal olarak oldukça aktif olan toprak alkali metaller doğada serbest halde bulunmazlar; halojenür eriyiklerinin elektrolizi veya metalotermi ile elde edilirler. Doğada alkali toprak elementleri aşağıdaki minerallerin bir parçasıdır: - beril; - feldspat; - bischofite - tıpta ve elektroliz yoluyla magnezyum elde etmek için kullanılır. Metalurjide berilyum elde etmek için floroberillatlar kullanılır: .
Kimyasal özellikler. Alkali toprak metaller, özellikle ısıtıldıklarında oksijen, halojenler, ametaller, su ve asitlerle kolayca reaksiyona girer:
Bu reaksiyon özellikle kalsiyum ve baryum için kolaylıkla meydana gelir ve bu nedenle bunlar özel koşullar altında depolanır.
Baryum persülfür BaS bir fosfordur.
Asetilenitlerin hidrolizi asetilen üretir:
Basit maddelerin doğrudan etkileşimi yoluyla Be ve Mg'nin hidrojen ile bileşiklerini elde etmek mümkün değildi: tepki yok halbuki oldukça kolay gidiyor. Ortaya çıkan hidritler güçlü indirgeyici maddelerdir. pasifleştirme, reaksiyon yok
Alkali toprak metal oksitleri. Alkali toprak elementlerinin oksitleri inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır. Tuzların ayrışmasıyla elde edilirler: - CaO - sönmemiş kireç.
BeO'dan BaO'ya kadar olan oksit serisinde Soldan sağa oksitlerin sudaki çözünürlüğü, temel özellikleri ve kimyasal aktiviteleri şu şekilde artar: BeO - suda çözünmez, amfoteren, MgO - suda az çözünür ve CaO, SrO, BaO - suda yüksek çözünürlüğe sahip hidroksitlerin oluşumu Me(OH) : .
BeO ® BaO serisinde oksitlerin erime noktaları düşer. BeO ve MgO oksitlerin erime noktaları » 2500 °C olup refrakter malzeme olarak kullanılmalarına olanak sağlar.
Alkali toprak metal hidroksitler. Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 serisinde Me 2+ iyonlarının yarıçapı artar ve sonuç olarak hidroksitlerin temel özelliklerinin ortaya çıkma olasılığı artar, sudaki çözünürlükleri: Be(OH) 2 - suda az çözünür, amfoterisitesi nedeniyle zayıf asidik ve bazik özellikler gösterir ve Ba(OH) 2 suda oldukça çözünür ve gücü açısından NaOH gibi güçlü bir bazla karşılaştırılabilir.
Berilyum hidroksitin amfoterisitesi aşağıdaki reaksiyonlarla gösterilebilir:
Alkali toprak metal tuzları. Çözünür Be ve Ba tuzları zehirli ve zehirlidir! CaF2- Doğada florit veya fluorspat olarak bulunan ve optikte kullanılan, az çözünür bir tuz. CaCl 2, MgCl 2- Suda yüksek oranda çözünürler, tıpta ve kimyasal sentezlerde kurutucu olarak kullanılırlar. Karbonatlar inşaatlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır: CaCO 3H MgCO 3- dolomit - inşaatta ve Vg ve Ca elde etmek için kullanılır. CaCO3 - kalsit, tebeşir, mermer, İzlanda spar'ı, MgCO 3- manyezit. Doğal sudaki çözünür karbonatların içeriği sertliğini belirler: . Sülfatlar ayrıca yaygın olarak doğal olarak oluşan alkali toprak metal bileşikleridir: CaS04 4H 2H 2 O- alçıtaşı - inşaatta yaygın olarak kullanılır. MgSO 4H 7H 2 O- epsomit, “İngiliz acı tuzu”, BaSO 4- Floroskopi ile uygulama alanı bulur. Fosfatlar: Ca3 (PO4)2- fosforit, Ca(H2PO4)2, CaHPO4- çökelti - gübre üretiminde kullanılır, Ca5 (PO 4) 3H (OH - , F - , Cl -) - apatit doğal bir mineral Ca'dır, NH 4 Mg(PO 4)- az çözünen bileşik. Diğer tuzlar da bilinmektedir: Ca(NO 3) 2H 2H 2 O- Norveç güherçilesi, Mg(ClO 4) 2- Anhidron çok iyi bir kurutucudur.
Grup IIA yalnızca metalleri içerir – Be (berilyum), Mg (magnezyum), Ca (kalsiyum), Sr (stronsiyum), Ba (baryum) ve Ra (radyum). Bu grubun ilk temsilcisi berilyumun kimyasal özellikleri, bu grubun diğer elementlerinin kimyasal özelliklerinden çok farklıdır. Kimyasal özellikleri birçok yönden diğer Grup IIA metallerine göre alüminyuma daha fazla benzer ("çapraz benzerlik" olarak adlandırılır). Magnezyum, kimyasal özellikleri bakımından Ca, Sr, Ba ve Ra'dan da önemli ölçüde farklıdır, ancak yine de onlarla berilyuma göre çok daha benzer kimyasal özelliklere sahiptir. Kalsiyum, stronsiyum, baryum ve radyumun kimyasal özelliklerindeki önemli benzerlik nedeniyle bunlar adı verilen bir ailede birleştirilirler. Alkalin toprak metaller.
Grup IIA'nın tüm unsurları aşağıdakilere aittir: S-elementler, yani tüm değerlik elektronlarını içerir S-alt seviye Böylece, bu grubun tüm kimyasal elementlerinin dış elektronik katmanının elektronik konfigürasyonu şu şekildedir: ns 2 , Nerede N– öğenin bulunduğu dönemin numarası.
Grup IIA metallerinin elektronik yapısının özellikleri nedeniyle, bu elementler sıfıra ek olarak +2'ye eşit yalnızca tek bir oksidasyon durumuna sahip olabilir. Herhangi bir kimyasal reaksiyona katılırken grup IIA'nın elemanları tarafından oluşturulan basit maddeler yalnızca oksidasyon yeteneğine sahiptir; elektron bağışı:
Ben 0 – 2e — → Ben +2
Kalsiyum, stronsiyum, baryum ve radyum son derece yüksek kimyasal reaktiviteye sahiptir. Bunların oluşturduğu basit maddeler çok güçlü indirgeyici maddelerdir. Magnezyum aynı zamanda güçlü bir indirgeyici ajandır. Metallerin indirgeme aktivitesi, D.I.'nin periyodik yasasının genel yasalarına uyar. Mendeleev ve alt grupta artar.
Basit maddelerle etkileşim
oksijen ile
Berilyum ve magnezyum, sırasıyla BeO ve MgO oksitlerden oluşan ince koruyucu filmlerle kaplanmış olmaları nedeniyle, ısıtılmadan atmosferik oksijen veya saf oksijenle reaksiyona girmez. Depolamaları, çoğunlukla gazyağı olmak üzere kendilerine karşı etkisiz bir sıvı tabakası altında depolanan toprak alkali metallerin aksine, hava ve nemden korunmak için herhangi bir özel yöntem gerektirmez.
Be, Mg, Ca, Sr, oksijende yakıldığında MeO bileşiminin oksitlerini oluşturur ve Ba - baryum oksit (BaO) ve baryum peroksit (BaO 2) karışımı:
2Mg + O2 = 2MgO
2Ca + O2 = 2CaO
2Ba + Ö2 = 2BaO
Ba + O2 = BaO2
Alkali toprak metalleri ve magnezyum havada yandığında, bu metallerin hava nitrojeni ile bir yan reaksiyonunun da meydana geldiği, bunun sonucunda metallerin oksijenli bileşiklerine ek olarak Me3 N genel formülüne sahip nitrürlerin de meydana geldiği belirtilmelidir. 2'si de oluşuyor.
halojenli
Berilyum halojenlerle yalnızca yüksek sıcaklıklarda ve Grup IIA metallerinin geri kalanıyla - zaten oda sıcaklığında reaksiyona girer:
Mg + I2 = MgI2 – Magnezyum iyodür
Ca + Br2 = CaBr2 – kalsiyum bromür
Ba + Cl 2 = BaCl 2 – baryum klorür
IV – VI gruplarındaki metal olmayanlarla
Grup IIA'nın tüm metalleri, IV-VI. gruptaki tüm metal olmayanlarla ısıtıldığında reaksiyona girer, ancak gruptaki metalin konumuna ve ayrıca metal olmayanların aktivitesine bağlı olarak, değişen derecelerde ısıtma gerekir. Berilyum, tüm IIA grubu metalleri arasında kimyasal olarak en inert olan olduğundan, metal olmayanlarla reaksiyonları gerçekleştirilirken önemli ölçüde kullanılması gerekir. Ö daha yüksek sıcaklık.
Metallerin karbonla reaksiyonunun farklı doğadaki karbürleri oluşturabileceğine dikkat edilmelidir. Metanidlere ait olan ve geleneksel olarak metan türevleri olarak kabul edilen, tüm hidrojen atomlarının metalle değiştirildiği karbürler vardır. Metan gibi, -4 oksidasyon durumunda karbon içerirler ve hidrolize edildiklerinde veya oksitleyici olmayan asitlerle etkileşime girdiklerinde ürünlerden biri metandır. Ayrıca asetilen molekülünün bir parçası olan C22- iyonunu içeren başka bir tür karbür - asetilenitler de vardır. Asetilenitler gibi karbürler, hidroliz veya oksitleyici olmayan asitlerle etkileşime girdikten sonra reaksiyon ürünlerinden biri olarak asetileni oluşturur. Belirli bir metal karbonla reaksiyona girdiğinde elde edilen karbür türü - metanit veya asetilenit - metal katyonunun boyutuna bağlıdır. Küçük yarıçaplı metal iyonları genellikle metanitleri, daha büyük iyonlar ise asetilenitleri oluşturur. İkinci grubun metalleri söz konusu olduğunda metanit, berilyumun karbon ile etkileşimi sonucu elde edilir:
II A grubunun geri kalan metalleri karbonlu asetilenitler oluşturur:
Silikon ile grup IIA metalleri silisitler oluşturur - Me2Si tipi bileşikler, nitrojen - nitrürler (Me3N2), fosfor - fosfitler (Me3P2):
hidrojen ile
Tüm alkalin toprak metalleri ısıtıldığında hidrojenle reaksiyona girer. Magnezyumun hidrojenle reaksiyona girmesi için toprak alkali metallerde olduğu gibi tek başına ısıtma yeterli değildir; yüksek sıcaklığın yanı sıra hidrojen basıncının da arttırılması gerekir. Berilyum hiçbir koşulda hidrojenle reaksiyona girmez.
Karmaşık maddelerle etkileşim
su ile
Tüm alkalin toprak metalleri, alkaliler (çözünür metal hidroksitler) ve hidrojen oluşturmak üzere suyla aktif olarak reaksiyona girer. Magnezyum, ısıtıldığında MgO koruyucu oksit filminin suda çözünmesi nedeniyle yalnızca kaynatıldığında suyla reaksiyona girer. Berilyum söz konusu olduğunda koruyucu oksit filmi çok dayanıklıdır: su kaynatıldığında veya çok yüksek sıcaklıklarda bile onunla reaksiyona girmez:
oksitleyici olmayan asitlerle
Grup II'nin ana alt grubunun tüm metalleri, hidrojenin solundaki aktivite serisinde yer aldıkları için oksitleyici olmayan asitlerle reaksiyona girer. Bu durumda karşılık gelen asit ve hidrojenin bir tuzu oluşur. Reaksiyon örnekleri:
Be + H 2 SO 4 (seyreltilmiş) = BeSO 4 + H 2
Mg + 2HBr = MgBr2 + H2
Ca + 2CH3COOH = (CH3COO) 2 Ca + H2
oksitleyici asitlerle
- seyreltilmiş nitrik asit
Grup IIA'nın tüm metalleri seyreltik nitrik asitle reaksiyona girer. Bu durumda, indirgeme ürünleri, hidrojen yerine (oksitleyici olmayan asitlerde olduğu gibi), nitrojen oksitlerdir, esas olarak nitrojen oksit (I) (N2O) ve yüksek oranda seyreltilmiş nitrik asit durumunda amonyumdur. nitrat (NH4NO3):
4Ca + 10HNO3 ( razb .) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O
4Mg + 10HNO3 (çok bulanık)= 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H20
− konsantre nitrik asit
Sıradan (veya düşük) sıcaklıkta konsantre nitrik asit berilyumu pasifleştirir; bununla reaksiyona girmez. Kaynama sırasında reaksiyon mümkündür ve ağırlıklı olarak aşağıdaki denkleme göre ilerler:
Magnezyum ve alkalin toprak metalleri konsantre nitrik asitle reaksiyona girerek çok çeşitli farklı nitrojen indirgeme ürünleri oluşturur.
- konsantre sülfürik asit
Berilyum konsantre sülfürik asit ile pasifleştirilir, yani. normal koşullar altında onunla reaksiyona girmez, ancak reaksiyon kaynama sırasında meydana gelir ve berilyum sülfat, kükürt dioksit ve su oluşumuna yol açar:
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Baryum ayrıca çözünmeyen baryum sülfatın oluşumu nedeniyle konsantre sülfürik asit ile pasifleştirilir, ancak ısıtıldığında onunla reaksiyona girer; baryum sülfat, baryum hidrojen sülfata dönüşümü nedeniyle konsantre sülfürik asit içinde ısıtıldığında çözünür.
Ana grup IIA'nın geri kalan metalleri, soğuk dahil her koşulda konsantre sülfürik asitle reaksiyona girer. Metalin aktivitesine, reaksiyon sıcaklığına ve asit konsantrasyonuna bağlı olarak SO 2, H 2 S ve S'ye kükürt indirgenmesi meydana gelebilir:
Mg + H2SO4 ( kons. .) = MgS04 + SO2 + H20
3Mg + 4H 2 SO 4 ( kons. .) = 3MgS04 + S↓ + 4H20
4Ca + 5H 2 SO 4 ( kons. .) = 4CaS04 +H2S + 4H20
alkaliler ile
Magnezyum ve toprak alkali metaller alkalilerle etkileşime girmez ve berilyum, füzyon sırasında hem alkali çözeltilerle hem de susuz alkalilerle kolayca reaksiyona girer. Ayrıca, sulu bir çözelti içinde bir reaksiyon gerçekleştirildiğinde, reaksiyona su da katılır ve ürünler, alkali veya alkalin toprak metallerinin ve hidrojen gazının tetrahidroksoberilatlarıdır:
Be + 2KOH + 2H20 = H2 + K2 - potasyum tetrahidroksoberilat
Füzyon sırasında katı bir alkali ile reaksiyon gerçekleştirilirken, alkali veya toprak alkali metallerin ve hidrojenin berilatları oluşur.
Be + 2KOH = H2 + K2BeO2 - potasyum berilat
oksitler ile
Alkali toprak metaller ve magnezyum, ısıtıldığında daha az aktif metalleri ve bazı metal olmayanları oksitlerinden indirgeyebilir, örneğin:
Metalleri oksitlerinden magnezyumla indirgeme yöntemine magnezyum denir.
Doğada dağılım ve üretim. Magnezyum ve kalsiyum Dünya'da yaygın olarak bulunan elementlerdir (magnezyum sekizinci, kalsiyum altıncıdır) ve geri kalan elementler daha nadirdir. Stronsiyum ve radyum radyoaktif elementlerdir.
Yer kabuğunda berilyum Mineraller halinde bulunur: beril 3 Al 2 (Si0 3) 6 olsun, fenasit 2 Si0 4 olsun. Safsızlık renginde şeffaf beril çeşitleri (yeşil zümrüt, mavi akuamarinler vb.) - değerli taşlar. Bilinen 54 berilyum minerali vardır ve bunların en önemlileri berildir (ve çeşitleri - zümrüt, akuamarin, heliodor, serçeit, roasterit, bazzit).
Magnezyum silikat kayalarının bir parçasıdır (bunların arasında baskın olan olivin Mg 2 Si0 4), karbonat ( dolomit CaMg(C0 3) 2, manyezit MgC0 3) ve klorür mineralleri ( karnalit KClMgCl2-6H20). Deniz suyunda (%0,38'e kadar MgCl2) ve bazı göllerin suyunda (%30'a kadar MgCl2) büyük miktarda magnezyum bulunur.
Kalsiyum Kayaçlarda (granitler, gnayslar vb.) silikatlar ve alüminosilikatlar formunda bulunan, karbonat formundaki kalsit CaC0 3, kalsit ve dolomit karışımları (mermer), sülfat (anhidrit CaS04 ve alçıtaşı CaS0 4 -2H 2 0) ve florür (florit CaF 2) ve fosfat (apatit Ca 5 (P0 4) 3), vb.
Temel Mineraller stronsiyum Ve baryum: karbonatlar (stronsiyanit SrC0 3 , Witherit BaCO3) ve sülfatlar (sölestin SrS0 4, barit BaS0 4). Radyum uranyum cevherlerinde bulunur.
Endüstride berilyum, magnezyum, kalsiyum, stronsiyum ve baryum elde etmek:
- 1) erime noktasını düşürmek için NaCl veya diğer klorürlerin eklendiği erimiş MeCl2 klorürlerin elektrolizi;
- 2) 1000-1300°C sıcaklıklarda metal ve karbon termal yöntemlerle.
Bölge eritme yoluyla özellikle saf berilyum elde edilir. Saf magnezyum (%99,999 Mg) elde etmek için teknik magnezyum vakumda tekrar tekrar süblimleştirilir. BaO'dan alüminotermik yöntemle yüksek saflıkta baryum elde edilir.
Fiziksel ve kimyasal özellikler. Basit maddeler formunda bunlar parlak gümüşi beyaz metallerdir, berilyum serttir (camları kesebilir), ancak kırılgandır, geri kalanı yumuşak ve esnektir. Berilyumun özel bir özelliği, metali yüksek sıcaklıklarda bile oksijenin etkisinden koruyan ince bir oksit filmi ile havada kaplanmış olmasıdır. 800°C'nin üzerinde berilyum oksitlenir ve 1200°C'lik bir sıcaklıkta berilyum metali yanarak beyaz BeO tozuna dönüşür.
Bir elementin atom numarası arttıkça yoğunluğu, erime ve kaynama noktaları artar. Bu grubun elemanlarının elektronegatifliği farklıdır. Be için oldukça yüksektir (ze = 1.57), bu da bileşiklerinin amfoterik doğasını belirler.
Serbest formdaki tüm metaller, alkali metallere kıyasla daha az reaktiftir, ancak oldukça aktiftirler (aynı zamanda kapalı kaplarda gazyağı altında depolanırlar ve kalsiyum genellikle sıkıca kapatılmış metal kutularda depolanır).
Basit maddelerle etkileşim. Alt grupta metallerin kimyasal aktivitesi atom numarasının artmasıyla birlikte yukarıdan aşağıya doğru artar.
Havada MeO oksitleri oluşturmak üzere oksitlenirler ve stronsiyum ve baryum, havada ~500°C'ye ısıtıldıklarında Me02 peroksitleri oluştururlar; bunlar daha yüksek sıcaklıklarda oksit ve oksijene ayrışır. Basit maddelerle etkileşim şemada gösterilmiştir:
Tüm metaller metal olmayanlarla aktif olarak etkileşime girer: oksijenle MeO (Me = Be - Ra) oksitleri oluştururlar, halojenlerle - halojenürlerle, örneğin MeCl 2 klorürlerle, hidrojen - MeH 2 hidrürlerle, kükürt - MeS sülfürlerle, nitrojen - Me 3 ile nitrürler N2, karbon - karbürler (asetilenitler) MeC2 vb.
Metallerle ötektik karışımlar, katı çözeltiler ve metallerarası bileşikler oluştururlar. Berilyum bazı d-element formlarıyla berilitler - değişken bileşimli bileşikler MeBe 12 (Me = Ti, Nb, Ta, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Ta), 1200-1600°C'ye ısıtıldığında yüksek erime noktaları ve oksidasyona karşı direnç ile karakterize edilir.
Suyla ilişki, asitler ve alkaliler. Havadaki berilyum, kimyasal aktivitesinin azalmasına neden olan ve suyla etkileşimini önleyen bir oksit filmi ile kaplanmıştır. Amfoterik özellikler sergiler ve hidrojen açığa çıkarmak için asitler ve alkalilerle reaksiyona girer. Bu durumda katyonik ve anyonik tipte tuzlar oluşur:
Konsantre soğuk HN0 3 ve H 2 S0 4 berilyum pasifleştirilir.
Magnezyum da berilyum gibi suya dayanıklıdır. Ortaya çıkan Mg(OH)2 az çözünür olduğundan soğuk suyla çok yavaş reaksiyona girer; ısıtıldığında Mg(OII) 2'nin çözünmesi nedeniyle reaksiyon hızlanır. Asitlerde çok kuvvetli çözünür. İstisnalar, kendisiyle az çözünen bileşikler oluşturan HF ve H3P04'tür. Magnezyum berilyumun aksine alkalilerle etkileşime girmez.
Kalsiyum alt grubunun (toprak alkali) metalleri suyla reaksiyona girer ve hidroklorik ve sülfürik asitleri seyrelterek hidrojen açığa çıkarır ve karşılık gelen hidroksitleri ve tuzları oluşturur:
Magnezyum gibi alkalilerle etkileşime girmezler. HA alt grubunun elementlerinin bileşiklerinin özellikleri. Oksijen bileşikleri. Berilyum oksit ve hidroksit amfoterik niteliktedir, geri kalanı baziktir. Suda yüksek oranda çözünen bazlar Sr(OH) 2 ve Ba(OH) 2'dir; bunlar alkaliler olarak sınıflandırılır.
BeO oksit refrakterdir (δ erime noktası = 2530°C), artırılmış termal iletkenliğe ve 400°C'de ön kalsinasyondan sonra kimyasal inertliğe sahiptir. Doğası gereği amfoteriktir ve füzyon üzerine hem asidik hem de bazik oksitlerin yanı sıra ısıtıldığında asitler ve alkalilerle reaksiyona girerek sırasıyla berilyum tuzları ve berilatlar oluşturur:
Karşılık gelen berilyum hidroksit Be(OH)2 benzer şekilde davranır - suda çözünmeden hem asitlerde hem de alkalilerde çözünür:
Çökeltmek için alkali değil, zayıf bir baz - amonyum hidroksit kullanılır:
Berilyum tuzlarının hidrolizi, az çözünen bazik tuzların çökelmesinin oluşmasıyla meydana gelir, örneğin:
Yalnızca alkali metal berilatlar çözünür.
MgO oksit (yanmış magnezya) - refrakter (? pl = 2800°C) inert madde. Teknolojide karbonatın termal ayrışmasıyla elde edilir:
İnce kristalli MgO ise kimyasal olarak aktiftir ve ana oksittir. Su ile etkileşime girer, CO2'yi emer ve asitlerde kolaylıkla çözünür.
Oksitler alkali toprak metalleri elde etmek laboratuvarda karşılık gelen karbonatların veya nitratların termal ayrışması:
endüstride - doğal karbonatların termal ayrışması. Oksitler suyla güçlü bir şekilde reaksiyona girerek güçlü bazlar oluşturur ve alkalilerden sonra ikinci sırada yer alır. Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 serisinde hidroksitlerin temel yapısı, çözünürlüğü ve termal stabilitesi artar. Hepsi karşılık gelen tuzları oluşturmak için asitlerle kuvvetli bir şekilde reaksiyona girer:
Berilyum tuzlarının aksine, toprak alkali metallerin ve magnezyumun suda çözünür tuzları katyon hidrolize uğramaz.
PA alt grubunun elementlerinin tuzlarının sudaki çözünürlüğü farklıdır. İyi çözünürler klorürler, bromürler, iyodürler, sülfitler (Ca - Ba), nitratlar, nitritler (Mg - Ba). Az çözünür ve pratik olarak çözünmez - florürler (Mg - Ba), sülfatlar (Ca - Ba), ortofosfatlar, karbonatlar, silikatlar.
Hidrojen ve ametallerle bileşikler. MeH2 hidritler, Me3N2 nitrürler, MeC2 karbürler (asetilenitler) kararsızdır, metal olmayanların karşılık gelen hidroksitlerini ve hidrojen veya hidrojen bileşiklerini oluşturmak için suyla ayrışır:
Başvuru. Berilyum Birçok metalle kolaylıkla alaşımlar oluşturarak onlara daha fazla sertlik, dayanıklılık, ısı direnci ve korozyon direnci kazandırır. Berilyum bronzları (%1-3 berilyum içeren bakır alaşımları) benzersiz özelliklere sahiptir. Saf berilyumun aksine, mekanik işleme uygundurlar; örneğin, yalnızca 0,1 mm kalınlığında şeritler yapmak için kullanılabilirler. Bu bronzların çekme mukavemeti birçok alaşımlı çelikten daha fazladır. Yaşlandıkça güçleri artar. Manyetik değildirler ve yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptirler. Bu özellik kompleksi sayesinde havacılık ve uzay teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Nükleer reaktörlerde berilyum moderatör ve nötron yansıtıcı olarak kullanılır. Radyum preparatları ile karıştırıldığında, alfa parçacıklarının Be üzerindeki etkisi ile üretilen bir nötron kaynağı olarak hizmet eder:
BeO, pota ve özel seramik üretiminde kimyasallara dayanıklı ve refrakter bir malzeme olarak kullanılır.
Magnezyum esas olarak metalotermide "ultra hafif" alaşımların üretiminde - Ti, Zr, V, U vb. üretimi için kullanılır. En önemli magnezyum alaşımı elektron(%3-10 A1 2 0 3, %2-3 Zn, geri kalanı Mg), mukavemeti ve düşük yoğunluğu (1,8 g/cm3) nedeniyle roketçilik ve uçak imalatında kullanılır. Magnezyum tozunun oksitleyici maddelerle karışımları aydınlatma ve yangın çıkarıcı roketler, mermiler ve fotoğraf ve aydınlatma ekipmanlarında kullanılır. Yanmış magnezya MgO, magnezyum üretiminde, kauçuk üretiminde dolgu maddesi olarak, petrol ürünlerinin saflaştırılmasında, refrakter, inşaat malzemeleri vb. üretiminde kullanılır.
MgCl2 klorür, önceden kalsine edilmiş MgO'nun% 30 sulu MgCl2 çözeltisi ile karıştırılmasıyla elde edilen magnezyum çimento üretiminde magnezyum elde etmek için kullanılır. Bu karışım yavaş yavaş asitlere ve alkalilere dayanıklı beyaz bir katı kütleye dönüşür.
Metalin ana kullanımı kalsiyum - birçok geçiş metali, uranyum ve nadir toprak elementlerinin (REE) üretiminde indirgeyici bir madde.
Kalsiyum karbür CaC2 - asetilen üretimi için, CaO - ağartıcı üretimi için, Ca(OH) 2, CaC0 3, CaS0 4 H 2 0 - inşaatta. Ca(OH)2 ( limon sütü, sönmüş kireç) ucuz, çözünür bir baz olarak kullanılır. Doğal kalsiyum bileşikleri, harçlar için bağlayıcıların üretiminde, beton, bina parçaları ve yapıların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bağlayıcılar şunları içerir: çimentolar, alçı malzemeleri, kireç vb. Alçı malzemeleri öncelikle yanmış sıva, veya kaymaktaşı, - 2CaS0 4 H 2 0 bileşiminin hidratı. Ana uygulama stronsiyum Ve baryum - elektrikli vakum cihazlarındaki gaz emiciler. Çözüm Ba(OH)2 ( barit suyu, kostik barit) - CO2'ye kalitatif reaksiyon için laboratuvar reaktifi. Baryum titanat (BaTi0 3) dielektriklerin, piezo ve ferroelektriklerin ana bileşenidir.
Elementlerin toksisitesi. Bütün berilyum bileşikleri zehirlidir! Berilyum ve bileşiklerinden kaynaklanan toz özellikle tehlikelidir. Sinir ve kas zehirleri olan stronsiyum ve baryumun da genel toksisitesi vardır. Baryum bileşikleri beyinde inflamatuar hastalıklara neden olur. Baryum tuzlarının toksisitesi büyük ölçüde çözünürlüklerine bağlıdır. Pratik olarak çözünmeyen baryum sülfat (saf) toksik değildir, ancak çözünür tuzlar: klorür, nitrat, baryum asetat vb. oldukça toksiktir (0,2-0,5 g baryum klorür zehirlenmeye neden olur, öldürücü doz - 0,8-0,9 G). Stronsiyum tuzlarının toksik etkisi baryum tuzlarının etkisine benzer. Toz halindeki kalsiyum oksitler ve diğer alkali toprak metalleri, cilt ile temas ettiğinde mukoza zarlarını tahriş eder ve ciddi yanıklara neden olur. Stronsiyum oksit, kalsiyum okside benzer şekilde davranır ancak çok daha güçlüdür. Alkali toprak metal tuzları cilt hastalıklarına neden olur.
