Лужноземельні метали є елементами, які відносяться до другої групи періодичної таблиці. Сюди можна віднести такі речовини, як кальцій, магній, барій, берилій, стронцій та радій. Назва цієї групи свідчить, що у воді вони дають лужну реакцію.
Лужні та лужноземельні метали, а точніше їх солі, широко поширені у природі. Вони представлені мінералами. Винятком є радій, що вважається досить рідкісним елементом.
Всі перелічені вище метали мають деякі загальні якості, які й дозволили об'єднати їх в одну групу.
Лужноземельні метали та їх фізичні властивості
Практично всі ці елементи є твердими речовинами сірого кольору (принаймні, за нормальних умов і до речі, фізичні властивості трохи відрізняються — ці речовини хоч і досить стійкі, але легко піддаються впливу.
Цікаво, що з порядковим номером у таблиці зростає такий показник металу, як щільність. Наприклад, у цій групі найменший показник має кальцій, у той час як радій за щільністю схожий із залізом.
Лужноземельні метали: хімічні властивості
Спочатку варто відзначити, що хімічна активність зростає згідно з порядковим номером таблиці Менделєєва. Наприклад, берилій є досить стійким елементом. У реакцію з киснем та галогенами вступає лише за сильного нагрівання. Те саме стосується і магнію. А от кальцій здатний повільно окислюватися вже за кімнатної температури. Інші три представники групи (радій, барій та стронцій) швидко реагують із киснем повітря вже за кімнатної температури. Саме тому зберігають ці елементи, покриваючи шаром гасу.
Активність оксидів та гідроксидів цих металів зростає за тією самою схемою. Наприклад, гідроксид берилію не розчиняється у воді і вважається амфотерною речовиною, а вважається досить сильним лугом.
Лужноземельні метали та їх коротка характеристика
Берилій є стійким металом світло-сірого кольору, що володіє високою токсичністю. Вперше елемент було виявлено ще 1798 року хіміком Вокленом. У природі існує кілька мінералів берилію, з яких найвідомішими вважаються такі: берил, фенакіт, даналіт та хризоберил. До речі, деякі ізотопи берилію мають високу радіоактивність.
Цікаво, що деякі форми берилу є цінним ювелірним камінням. Сюди можна віднести смарагд, аквамарин та геліодор.
Берилій використовують для виготовлення деяких сплавів, цей елемент застосовують для уповільнення нейтронів.
Кальцій є одним із найвідоміших лужноземельних металів. У чистому вигляді він є м'якою речовиною білого кольору з сріблястим відтінком. Вперше чистий кальцій було виділено 1808 року. У природі цей елемент є у формі таких мінералів, як мармур, вапняк і гіпс. Кальцій широко застосовується у сучасних технологіях. Його використовують як хімічне джерело палива, а також як вогнестійкий матеріал. Ні для кого не секрет, що сполуки кальцію використовуються при виробництві будівельних матеріалів та лікарських засобів.
Цей елемент також міститься у кожному живому організмі. В основному він відповідає за роботу рухового апарату.
Магній є легким і досить ковким металом з характерним сіруватим кольором. У чистому вигляді було виділено у 1808 році, але його солі стали відомими набагато раніше. Магній міститься в таких мінералах, як магнезит, доломіт, карналіт, кізерит. До речі, сіль магнію забезпечує величезну кількість сполук цієї речовини можна знайти в морській воді.
Властивості елементів II групи.
|
Властивості |
4Be |
12Mg |
20Ca |
38Sr |
56Ba |
88Ra |
|
Атомна маса |
9,012 |
24,305 |
40,80 |
87,62 |
137,34 |
226,025 |
|
Електронна конфігурація* |
||||||
|
0,113 |
0,160 |
0,190 |
0,213 |
0,225 |
0,235 |
|
|
0,034 |
0,078 |
0,106 |
0,127 |
0,133 |
0,144 |
|
|
Енергія іонізації |
9,32 |
7,644 |
6,111 |
5,692 |
5,21 |
5,28 |
|
Відносна електро- |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,9 |
|
Можливі ступені окислення |
||||||
|
кларк, ат.% (розповсюдження |
1*10 -3 |
1,4 |
1,5 |
8*10 -3 |
5*10 -3 |
8*10 -12 |
|
Агрегатний стан (Н. у.). |
Т В Е Р Д І Є В Е Щ С Т В А |
|||||
|
Колір |
Сіро- |
Сріб- |
С Е Р Е Б Р І С Т О - Б О Л І Й |
|||
|
1283 |
649,5 |
850 |
770 |
710 |
700 |
|
|
2970 |
1120 |
1487 |
1367 |
1637 |
1140 |
|
|
густина |
1,86 |
1,741 |
1,540 |
2,67 |
3,67 |
|
|
Стандартний електродний потенціал |
1,73 |
2,34 |
2,83 |
2,87 |
2,92 |
|
*Наведено конфігурації зовнішніх електронних рівнів атомів відповідних елементів. Зміни інших електронних рівнів збігаються з такими для шляхетних газів, завершальних попередній період і вказаних у дужках.
Як випливає з даних, наведених у таблиці, елементи IIA групи мають низькі (але все ж таки не найнижчі: порівняй з IA гр.) величини енергії іонізації та відносної електронегативності, причому ці величини зменшуються від Be до Ba, що дозволяє зробити висновок про те, що ці елементи - типові метали-відновники, і Ba - активніший, ніж Be.
Ве - виявляє, подібно до алюмінію, амфотерні властивості. Однак у Ве металеві властивості все ж таки більш яскраво виражені, ніж неметалеві. Берилій реагує на відміну інших елементів IIA групи з лугами.
Хімічні зв'язки в з'єднаннях Ве в основному ковалентні, тоді як зв'язки в з'єднаннях інших елементів (Mg - Ra) носять іонний характер. При цьому, як і в елементів IA групи, зв'язки з галогенами та киснем дуже міцні, а з воднем, вуглецем, азотом, фосфором і сіркою легко гідролізуються.
Фізичні властивості.Це метали сріблясто-білого кольору, відносно легкі, м'які (за винятком берилію), пластичні, легкоплавкі (все, крім берилію), мають хорошу електро- та теплопровідність.
Практичне застосування.Ве використовується в атомній техніці як сповільнювач і поглинач нейтронів. Сплави берилію з міддю - бронзи - дуже стійкі, а з нікелем - мають високу хімічну стійкість, завдяки чому і використовуються в хірургії.
Mg, Ca - використовуються як добрі відновники в металотермії.
Ca, Sr, Ba - досить легко реагують з газами і використовуються як гетери (поглиначі повітряного середовища) у вакуумній техніці.
Отримання.Будучи високо хімічно активними, лужноземельні метали не зустрічаються у природі у вільному стані, їх одержують електролізом розплавів галогенідів або металотермією. У природі лужноземельні елементи входять до складу наступних мінералів: -берил; - польовий шпат; - Бішофіт-використовується в медицині і для отримання магнію шляхом електролізу. Для отримання берилію в металургії використовуються фторберіллат: .
Хімічні властивості.Лужноземельні метали легко реагують з киснем, галогенами, неметалами, водою та кислотами, особливо при нагріванні:
Особливо легко ця реакція протікає для кальцію та барію, тому їх зберігають у особливих умовах.
Персульфід барію BaS - люмінофор.
При гідролізі ацетиленідів утворюється ацетилен:
Отримати сполуки Be та Mg з воднем прямою взаємодією простих речовин не вдалося:реакція не йде, тоді якйде досить просто. Гіриди, що утворюються - сильні відновники.пасивація, реакція не йде
Оксиди лужноземельних металів.Оксиди лужноземельних елементів знаходять широке застосування у будівництві. Їх отримують розкладанням солей: - СаО – негашене вапно.
Серед оксидів від BeO до BaOзліва направо зростає розчинність оксидів у воді, їх основні властивості та хімічна активність, так: BeO - нерозчинний у воді, амфотерен, MgO - мало розчинний у воді, а CaO, SrO, BaO - добре розчиняються у воді з утворенням гідроксидів Me(OH) : .
Температури плавлення оксидів знижуються у ряду BeO ® BaO. Температури плавлення оксидів BeO та MgO » 2500 ° C, що дозволяє використовувати їх як вогнетривкі матеріали.
Гідроксиди лужноземельних металів.У ряді Be(OH) 2 ® Ba(OH) 2 росте радіус іонів Ме 2+ , і, як наслідок, збільшується ймовірність прояву основних властивостей гідроксидів, їх розчинність у воді: Ве(ОН) 2 - мало розчинний у воді, внаслідок своєї амфотерності виявляє слабкі кислотні та основні властивості, а Ва(ОН) 2 - добре розчинний у воді і за своєю силою може порівнятися з такою сильною основою як NaOH.
Амфотерність берилію гідроксиду можна проілюструвати наступними реакціями:
Солі лужноземельних металів. Розчинні солі Be і Ba – токсичні, отруйні! СаF 2- малорозчинна сіль, що зустрічається в природі як флюорит або плавиковий шпат, знаходить застосування в оптиці. СaCl 2 , MgCl 2- добре розчинні у воді, знаходять застосування в медицині та хімічному синтезі як осушувачі. Карбонати також знаходять широке застосування у будівництві: СаCО 3Ч MgCO 3- доломіт - використовується в будівництві та для отримання Vg та Ca. СаCО 3 -кальцит, крейда, мармур, ісландський шпат, MgCO 3- Магнезит. Зміст розчинних карбонатів у природній воді визначає її жорсткість: . Сульфати також є широко поширеними природними сполуками лужноземельних металів: СаSO 4Ч 2H 2 O- гіпс - широко використовується у будівництві. MgSO 4Ч 7H 2 O- епсоміт, "англійська гірка сіль", ВaSO 4- Знаходить застосування з рентгеноскопії. Фосфати: Са 3 (РВ 4) 2- фосфорит, Са(Н 2 РО 4) 2 , СаНРО 4- преципітат - використовуються для виробництва добрив, Са 5 (РО 4) 3Ч (ВІН - , F - , Cl -) -апатит - природний мінерал Са, NH 4 Mg(PО 4)- Мало розчинне з'єднання. Відомі та інші солі: Са(NО 3) 2Ч 2Н 2 O- норвезька селітра, Mg(ClО 4) 2- ангідрон - дуже гарний осушувач.
IIA група містить лише метали – Be (берилій), Mg (магній), Ca (кальцій), Sr (стронцій), Ba (барій) та Ra (радій). Хімічні властивості першого представника цієї групи - берилію - найбільш сильно відрізняються від хімічних властивостей інших елементів цієї групи. Його хімічні властивості багато в чому навіть більше схожі на алюміній, ніж на інші метали IIA групи (так звану «діагональну подібність»). Магній же за хімічними властивостями теж помітно відрізняється від Ca, Sr, Ba і Ra, але має з ними набагато більше подібних хімічних властивостей, ніж з бериллієм. У зв'язку зі значною подібністю хімічних властивостей кальцію, стронцію, барію та радію їх об'єднують в одну родину, звану лужноземельними металами.
Всі елементи групи IIA відносяться до s-Елементів, тобто. містять усі свої валентні електрони на s-підрівні. Таким чином, електронна конфігурація зовнішнього електронного шару всіх хімічних елементів цієї групи має вигляд ns 2 , де n- Номер періоду, в якому знаходиться елемент.
Внаслідок особливостей електронної будови металів IIA групи, дані елементи, крім нуля, здатні мати лише один єдиний ступінь окислення, що дорівнює +2. Прості речовини, утворені елементами IIA групи, за участю будь-яких хімічних реакціях здатні лише окислюватися, тобто. віддавати електрони:
Ме 0 – 2e — → Ме +2
Кальцій, стронцій, барій і радій мають дуже високу хімічну активність. Прості речовини, утворені ними є дуже сильними відновниками. Також сильним відновником є магній. Відновлювальна активність металів підпорядковується загальним закономірностям періодичного закону Д.І. Менделєєва і збільшується вниз підгрупою.
Взаємодія з простими речовинами
з киснем
Без нагрівання берилій і магній не реагують ні з киснем повітря, ні з чистим киснем через те, що покриті тонкими захисними плівками, що складаються відповідно з оксидів BeO і MgO. Їх зберігання не вимагає будь-яких особливих способів захисту від повітря та вологи, на відміну від лужноземельних металів, які зберігають під шаром інертної по відношенню до них рідини, найчастіше гасу.
Be, Mg, Ca, Sr при горінні в кисні утворюють оксиди складу MeO, а Ba – суміш оксиду барію (BaO) та пероксиду барію (BaO 2):
2Mg + O 2 = 2MgO
2 Ca + O 2 = 2 CaO
2Ba + O 2 = 2BaO
Ba + O 2 = BaO 2
Слід зазначити, що при горінні лужноземельних металів і магнію на повітрі побічно протікає також реакція цих металів з азотом повітря, в результаті якої, крім сполук металів з киснем, утворюються нітриди з загальною формулою Me 3 N 2 .
з галогенами
Берилій реагує з галогенами тільки при високих температурах, а решта металів IIA групи вже при кімнатній температурі:
Мg + I 2 = MgI 2 - іодид магнію
Са + Br 2 = СаBr 2 - бромід кальцію
+ Cl 2 = Cl 2 - хлорид барію
з неметалами IV-VI груп
Всі метали IIA групи реагують при нагріванні з усіма неметалами IV-VI груп, але в залежності від положення металу в групі, а також активності неметалів потрібний різний ступінь нагрівання. Оскільки берилій є серед усіх металів IIA групи найбільш хімічно інертним, при проведенні його реакцій з неметалами потрібно суттєво б. обільша температура.
Слід зазначити, що з реакції металів з вуглецем можуть утворюватися карбіди різної природи. Розрізняють карбіди, що відносяться до метанідів і умовно похідними метану, в якому всі атоми водню заміщені на метал. Вони так само, як і метан, містять вуглець у ступені окислення -4, і при їх гідроліз або взаємодії з кислотами-неокислювачами одним з продуктів є метан. Також існує інший тип карбідів - ацетиленіди, які містять іон C 2 2 - фактично є фрагментом молекули ацетилену. Карбіди типу ацетиленідів при гідролізі або взаємодії з кислотами-неокислювачами утворюють ацетилен як один із продуктів реакції. Те, який тип карбіду - метанід або ацетиленід - вийде при взаємодії того чи іншого металу з вуглецем, залежить від розміру катіону металу. З іонами металів, що мають малим значенням радіуса, утворюються, як правило, метаніди, з іонами більшого розміру – ацетиленіди. У разі металів другої групи метанід виходить при взаємодії берилію з вуглецем:
Інші метали II А групи утворюють з вуглецем ацетиленіди:
З кремнієм метали IIA групи утворюють силіциди – сполуки виду Me 2 Si, з азотом – нітриди (Me 3 N 2), фосфором – фосфіди (Me 3 P 2):
з воднем
Усі лужноземельні метали реагують під час нагрівання з воднем. Для того щоб магній прореагував з воднем, одного нагріву, як у випадку з лужноземельними металами, недостатньо, потрібно, крім високої температури, також підвищений тиск водню. Берилій не реагує з воднем за жодних умов.
Взаємодія зі складними речовинами
з водою
Усі лужноземельні метали активно реагують з водою з утворенням лугів (розчинних гідроксидів металів) та водню. Магній реагує з водою лише при кип'ятінні внаслідок того, що при нагріванні у воді розчиняється оксидна захисна плівка MgO. У разі берилію захисна оксидна плівка дуже стійка: з ним вода не реагує ні при кип'ятінні, ні навіть за температури червоного гартування:
з кислотами-неокислювачами
Усі метали головної підгрупи II групи реагують з кислотами-неокислювачами, оскільки перебувають у низці активності лівіше водню. При цьому утворюються сіль відповідної кислоти та водень. Приклади реакцій:
Ве + Н 2 SO 4(розб.) = BeSO 4 + H 2
Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2
Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2
з кислотами-окислювачами
− розведеною азотною кислотою
З розведеною азотною кислотою реагують усі метали групи IIA. При цьому продуктами відновлення замість водню (як у разі кислот-неокислювачів) є оксиди азоту, переважно оксид азоту (I) (N 2 O), а у разі сильно розведеної азотної кислоти – нітрат амонію (NH 4 NO 3):
4Ca + 10HNO 3 ( розб .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
4Mg + 10HNO 3 (сильно розб.)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
− концентрованою азотною кислотою
Концентрована азотна кислота за нормальної (чи низької) температурі пасивує берилій, тобто. у реакцію з не вступає. При кип'ятінні реакція можлива і протікає переважно відповідно до рівняння:
Магній та лужноземельні метали реагують із концентрованою азотною кислотою з утворенням великого спектру різних продуктів відновлення азоту.
− концентрованою сірчаною кислотою
Берилій пасивується концентрованою сірчаною кислотою, тобто. не реагує з нею у звичайних умовах, проте реакція протікає при кип'ятінні і призводить до утворення сульфату берилію, діоксиду сірки та води:
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Барій також пасивується концентрованою сірчаною кислотою внаслідок утворення нерозчинного сульфату барію, але реагує з нею при нагріванні, сульфат барію розчиняється при нагріванні в концентрованій сірчаній кислоті завдяки його перетворенню на гідросульфат барію.
Інші метали головної IIA групи реагують із концентрованою сірчаною кислотою за будь-яких умов, у тому числі на холоді. Відновлення сірки може відбуватися до SO 2 , H 2 S і S залежно від активності металу, температури проведення реакції та концентрації кислоти:
Mg + H 2 SO 4 ( кінець .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O
3Mg + 4H 2 SO 4 ( кінець .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O
4Ca + 5H 2 SO 4 ( кінець .) = 4CaSO 4 +H 2 S + 4H 2 O
з лугами
Магній та лужноземельні метали з лугами не взаємодіють, а берилій легко реагує як розчинами лугів, так і безводними лугами при сплавленні. При цьому при здійсненні реакції у водному розчині реакції бере участь також і вода, а продуктами є тетрагидроксобериллаты лужних або лужноземельних металів і газоподібний водень:
Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - тетрагідроксоберилату калію
При здійсненні реакції з твердою лугом при сплавленні утворюються берилати лужних або лужноземельних металів та водень
Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 берилат калію
з оксидами
Лужноземельні метали, а також магній можуть відновлювати менш активні метали та деякі неметали з їх оксидів при нагріванні, наприклад:
Метод відновлення металів із їх оксидів магнієм називають магнієтермією.
Поширення у природі та отримання. Магній і кальцій - поширені Землі елементи (магній - восьмий, кальцій - шостий), інші елементи більш рідкісні. Стронцій та радій – радіоактивні елементи.
У земній корі берилійзнаходиться у вигляді мінералів: берил Be 3 Al 2 (Si0 3) 6 , фенакіт Be 2 Si0 4 . Пофарбовані домішками прозорі різновиди берилу (зелені смарагди,блакитні аквамаринита ін) - дорогоцінні камені. Відомо 54 власне берилієвих мінералів, найважливіші з них - берил (і його різновиди - смарагд, аквамарин, геліодор, гороб'євіт, ростерит, баццит).
Магнійвходить до складу силікатних (серед них переважає олівін Mg 2 Si0 4), карбонатних ( доломіт CaMg(C0 3) 2 , магнезит MgC0 3) та хлоридних мінералів ( карналіт KClMgCl 2 -6H 2 0). Велика кількість магнію міститься у морській воді (до 0,38% MgCl 2 ) та у воді деяких озер (до 30% MgCl 2 ).
Кальційміститься у вигляді силікатів та алюмосилікатів у гірських породах (граніти, гнейси та ін.), карбонату у вигляді кальцитуСаС0 3 суміші кальциту і доломіту (мармур),сульфату (ангідрит CaS0 4 та гіпс CaS0 4 -2H 2 0) а також фториду (флюорит CaF 2) та фосфату (АпатитСа 5 (Р0 4) 3) та ін.
Найважливіші мінерали стронціюі барію:карбонати (Стронціаніт SrC0 3 , вітрить 3) і сульфати (целестин SrS0 4 , барить BaS0 4). Радійтрапляється в уранових рудах.
У промисловостіберилій, магній, кальцій, стронцій та барій отримують:
- 1) електролізом розплавів хлоридів МеС1 2 , які для зниження температури плавлення додають NaCl або інші хлориди;
- 2) мсталло- та вуглетермічними методами при температурах 1000-1300°С.
Особливо чистий берилій одержують зонною плавкою. Для отримання чистого магнію (99,999% Mg) технічний магній багаторазово сублімують у вакуумі. Барій високої чистоти отримують алюмінотермічним методом з ВаО.
Фізичні та хімічні властивості. У вигляді простих речовин це - блискучі сріблясто-білі метали, берилій - твердий (їм можна різати скло), але тендітний, інші м'які та пластичні. Особливістю берилію є те, що він покривається на повітрі тонкою оксидною плівкою, що захищає метал від дії кисню навіть за високих температур. Вище 800°С відбувається окислення берилію, а при температурі 1200°С металевий берилій згоряє, перетворюючись на білий порошок ВеО.
Зі збільшенням порядкового номера елемента щільність, температури плавлення та кипіння зростають. Електронегативність елементів цієї групи різна. Для Be вона досить висока (зе = 1,57), що зумовлює амфотерний характер його сполук.
Усі метали у вільному вигляді менш реакційноздатні порівняно з лужними металами, але досить активні (їх також зберігають під гасом у запаяних судинах, а кальцій зазвичай у металевих банках, що щільно закриваються).
Взаємодія із простими речовинами.Хімічна активність металів збільшується по підгрупі зверху донизу зі зростанням порядкового номера.
На повітрі вони окислюються з утворенням оксидів МеО, а стронцій і барій при нагріванні на повітрі до ~500°С утворюють пероксиди Ме0 2 які при більш високій температурі розкладаються на оксид і кисень. Взаємодія з простими речовинами представлена на схемі:
Всі метали активно взаємодіють з неметалами: з киснем вони утворюють оксиди MeO (Me = Be - Ra), з галогенами - галогеніди, наприклад хлориди МеС1 2 з воднем - гідриди МеИ 2 з сіркою - сульфіди MeS, з азотом - нітриди Me 3 N 2 , з вуглецем - карбіди (ацетиленіди) МеС 2 і т.д.
З металами вони утворюють евтектичні суміші, тверді розчини та інтерметалеві сполуки. Берилійз деякими d-елементами утворює бериліди -сполуки змінного складу МеВе 12 (Me = Ti, Nb, Та, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Та), що характеризуються високими температурами плавлення та стійкістю до окислення при нагріванні до 1200-1600°С.
Ставлення до води, кислот і лугів.Берилій на повітрі покритий оксидною плівкою, яка зумовлює його знижену хімічну активність та перешкоджає взаємодії його з водою. Він виявляє амфотерні властивості, реагує з кислотами та лугами з виділенням водню. При цьому утворюються солі катіонного та аніонного типів:
Концентрованими холодними HN03 і H2S04 берилій пасивується.
Магній, як і берилій, стійкий до води. З холодною водою він взаємодіє дуже повільно, так як утворюється Mg(OH) 2 погано розчинний; при нагріванні прискорюється реакція за рахунок розчинення Mg(OII) 2 . У кислотах він розчиняється дуже активно. Виняток становлять HF і Н 3 Р0 4 утворюють з ним малорозчинні сполуки. З лугами магній, на відміну берилію, не взаємодіє.
Метали підгрупи кальцію (лужноземельні) реагують з водою та розведеними соляною та сірчаною кислотами з виділенням водню та утворенням відповідних гідроксидів та солей:
З лугами, аналогічно магнію, не взаємодіють. Властивості з'єднань елементів підгрупи НА. З'єднання з киснем. Оксид і гідроксид берилію мають амфотерний характер, інші - основний. Добре розчинними у воді основами є Sr(OH) 2 і (ОН) 2 , їх відносять до лугів.
Оксид ВеО тугоплавок (? пл = 2530 ° С), має підвищену теплопровідність і, після попередньо прожарювання при 400 ° С, хімічної інертністю. Має амфотерний характер, взаємодіє при сплавленні і з кислотними, і з основними оксидами, а також з кислотами та лугами при нагріванні, утворюючи відповідно солі берилію та берилати:
Аналогічним чином веде себе і відповідний гідроксид берилію Ве(ОН) 2 - не розчиняючись у воді, він розчинний і в кислотах, і в лугах:
Для його осадження застосовують не луг, а слабка основа – гідроксид амонію:
Гідроліз солей берилію протікає з утворенням опадів малорозчинних основних солей, наприклад:
Розчинні берилати лише лужних металів.
Оксид MgO (палена магнезія) -тугоплавка (? пл = 2800 ° С) інертна речовина. У техніці його одержують термічним розкладанням карбонату:
Дрібнокристалічний MgO, навпаки, хімічно активний, є основним оксидом. Він взаємодіє з водою, поглинає С0 2 легко розчиняється в кислотах.
Оксиди лужноземельних металівотримують в лабораторіїтермічним розкладанням відповідних карбонатів або нітратів:
у промисловості – термічним розкладанням природних карбонатів. Оксиди енергійно взаємодіють з водою, утворюючи сильні основи, що по силі поступаються лише лугам. У ряді Ве(ОН) 2 -> Са(ОН) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ва(ОН) 2 посилюється основний характер гідроксидів, їх розчинність та термічна стійкість. Всі вони енергійно взаємодіють із кислотами з утворенням відповідних солей:
На відміну від солей берилію, розчинні у воді солі лужноземельних металів та магнію гідролізу по катіону не піддаються.
Розчинність у воді солей елементів ПА підгрупи різна. Добре розчинними є хлориди, броміди, йодиди, сульфіди (Са - Ва), нітрати, нітрити (Mg - Ва). Малорозчинними та практично нерозчинними – фториди (Mg – Ва), сульфати (Са – Ва), ортофосфати, карбонати, силікати.
З'єднання з воднем та неметалами. Гіридиди МеН 2 , нітриди Me 3 N 2 , карбіди (ацетиленіди) МеС 2 нестійкі, розкладаються водою з утворенням відповідних гідроксидів та водню або водневих сполук неметалів:
Застосування. Берилійлегко утворює сплави з багатьма металами, надаючи їм велику твердість, міцність, жаростійкість та корозійну стійкість. Унікальні властивості мають берилієві бронзи (сплави міді з 1-3% берилію). На відміну від чистого берилію, вони добре піддаються механічній обробці, з них можна, наприклад, виготовити стрічки завтовшки всього 0,1 мм. Розривна міцність цих бронз більша, ніж у багатьох легованих сталей. При старінні їхня міцність зростає. Вони немагнітні, мають високі показники електро- і теплопровідності. Завдяки такому комплексу властивостей вони широко використовуються в авіаційній та космічній техніці. В атомних реакторах берилій використовується як сповільнювач та відбивач нейтронів. У суміші з препаратами радію він служить джерелом нейтронів, що утворюються при дії на Be альфа-часток:
ВеО застосовують як хімічно стійкий і вогнетривкий матеріал для виготовлення тиглів і спеціальної кераміки.
Магнійв основному використовується для виробництва «надлегких» сплавів, в металотермії – для виробництва Ti, Zr, V, U та ін. Найважливіший сплав магнію – електрон(3-10% А1 2 0 3 , 2-3% Zn, решта Mg), який завдяки його міцності та малої щільності (1,8 г/см 3) застосовують у ракетній техніці та авіабудуванні. Суміші порошку магнію з окислювачами застосовуються для освітлювальних та запальних ракет, снарядів, у фото- та освітлювальній техніці. Палену магнезію MgO застосовують у виробництві магнію, як наповнювач у виробництві гуми, для очищення нафтопродуктів, у виробництві вогнетривів, будівельних матеріалів та ін.
Хлорид MgCl 2 застосовується для отримання магнію, у виробництві магнезіального цементу, який отримують змішуванням попередньо прожареного MgO з 30% водним розчином MgCl 2 . Ця суміш поступово перетворюється на білу тверду масу, стійку по відношенню до кислот і лугів.
Основне застосування металевого кальцію -відновник при отриманні багатьох перехідних металів, урану, рідкісноземельних елементів (РЗЕ).
Карбід кальцію СаС 2 - для виробництва ацетилену, СаО - при отриманні хлорного вапна, Са(ОН) 2 СаС0 3 CaS0 4 H 2 0 - в будівництві. Са(ОН) 2 ( вапняне молоко, гашене вапно)застосовується як дешева розчинна основа. Природні сполуки кальцію широко застосовуються у виробництві в'яжучих матеріалів для будівельних розчинів, виготовлення бетону, будівельних деталей і конструкцій. До в'язких речовин відносяться цементи, гіпсові матеріали, вапнота ін Гіпсові матеріали - це перш за все палений гіпс, або алебастр, - гідрат складу 2CaS0 4 H 2 0. Головне застосування стронціюі барію -газопоглиначі в електровакуумних приладах Розчин (ОН) 2 ( баритова вода, їдкий барит) -лабораторний реактив для якісної реакції на С02. Титанат барію (BaTi0 3) - основний компонент діелектриків, п'єзо- та сегнето-електриків.
Токсичність елементів. Усі сполуки берилію токсичні! Особливо небезпечний пил берилію та його сполук. Стронцій і барій, будучи нервовими та м'язовими отрутами, також мають загальну токсичність. Сполуки барію викликають запальні захворювання головного мозку. Отруйність солей барію залежить від їх розчинності. Практично нерозчинний сульфат барію (чистий) не отруйний, розчинні солі: хлорид, нітрат, ацетат барію та ін. - сильно токсичні (0,2-0,5 г хлориду барію викликають отруєння, смертельна доза - 0,8-0,9 г). Токсична дія солей стронцію подібна до дії солей барію. Оксиди кальцію та інших лужноземельних металів у вигляді пилу подразнюють слизові оболонки, а при попаданні на шкіру викликає важкі опіки. Оксид стронцію діє аналогічно оксиду кальцію, але значно сильніший. Солі лужноземельних металів викликають захворювання шкіри.
