Как получают щелочноземельные металлы


Щелочноземельные металлы

К понятию щелочноземельных металлов относится часть элементов II группы системы Менделеева: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий. Четыре последних металла имеют наиболее ярко выраженные признаки щелочноземельной классификации, поэтому в некоторых источниках бериллий и магний не включают в список, ограничиваясь четырьмя элементами.


Свое название металла получили благодаря тому, что при взаимодействии их оксидов с водой образуется щелочная среда. Физические свойства щелочноземельных металлов: все элементы имеют серый металлический цвет, при нормальных условиях имеют твердую структуру, с ростом порядкового номера увеличивается их плотность, имеют очень высокую температуру плавления. В отличие от щелочных металлов, элементы данной группы не режутся ножом (за исключением стронция). Химические свойства щелочноземельных металлов: имеют два валентных электрона, активность растет с повышением порядкового номера, в реакциях выступают в качестве восстановителя.

 

 

Характеристика щелочноземельных металлов свидетельствует об их высокой активности. В особенности это относится к элементам с большим порядковым номером. Например, бериллий в нормальных условиях не ступает во взаимодействие с кислородом и галогенами. Для запуска механизма реагирования его необходимо нагреть до температуры свыше 600 градусов по Цельсию. Магний в нормальных условиях имеет на поверхности оксидную пленку и также не реагирует с кислородом. Кальций окисляется, но достаточно медленно. А вот стронций, барий и радий окисляются практически мгновенно, поэтому их хранят в безкислородной среде под керосиновым слоем.


Все оксиды усиливают основные свойства с ростом порядкового номера металла. Гидроксид бериллия представляет собой амфотерное соединение, которое не реагирует с водой, но хорошо растворяется в кислотах. Гидроксид магния является слабой щелочью, нерастворимой в воде, но реагирующей с сильными кислотами. Гидроксид кальция - сильное, малорастворимое в воде основание, реагирующее с кислотами. Гидроксиды бария и стронция относятся к сильным основаниям, хорошо растворимым в воде. А гидроксид радия - это одна из сильнейших щелочей, которая хорошо реагирует с водой и практически всеми видами кислот.

 

Способы получения

 

Получают гидроксиды щелочноземельных металлов путем воздействия воды на чистый элемент. Реакция протекает при комнатных условиях (кроме бериллия, для которого требуется повышение температуры) с выделением водорода. При нагревании все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами. Полученные соединения используются в производстве большого ассортимента продукции от химических удобрений до сверхточных деталей микропроцессора. Соединения щелочноземельных металлов проявляют такую же высокую активность, как и чистые элементы, поэтому их используют во многих химических реакциях.

 

 

Чаще всего это происходит при реакциях обмена, когда необходимо вытеснить из вещества менее активный металл. В окислительно-восстановительных реакциях принимают участие в качестве сильного восстановителя. Двухвалентные катионы кальция и магния придает воде так называемую жесткость. Преодоление этого явления происходит путем осаждения ионов при помощи физического воздействия или добавления в воду специальных смягчающих веществ. Соли щелочноземельных металлов образуются путем растворения элементов в кислоте либо в результате реакций обмена. Полученные соединения имеют прочную ковалентную связь, поэтому обладают невысокой электропроводностью.


В природе щелочноземельные металлы не могут находиться в чистом виде, так как быстро вступают во взаимодействие с окружающей средой, образую химические соединения. Они входят в состав минералов и горных пород, содержащихся в толще земной коры. Наиболее распространен кальций, немного уступает ему магний, довольно часто встречаются барий и стронций. Бериллий относится к редким металлам, а радий - к очень редким. За все время, которое прошло с момента открытия радия, во всем мире было добыто всего полтора килограмма чистого металла. Как и большинство радиоактивных элементов, радий имеет изотопы, коих у него насчитывается четыре штуки.

 

 

Получают щелочноземельные металлы путем разложения сложных веществ и выделения из них чистого вещества. Бериллий добывают путем восстановления его из фторида при воздействии высокой температуры. Барий восстанавливает из его оксида. Кальций, магний и стронций получают путем электролиза их хлоридного расплава. Сложнее всего синтезировать чистый радий. Его добывают путем воздействия на урановую руду. По подсчетам ученых в среднем на одну тонну руды приходится 3 грамма чистого радия, хотя встречаются и богатые месторождения, в которых содержится целых 25 грамм на тонну. Для выделения металла используются методы осаждения, дробной кристаллизации и ионного обмена.

 

Применение щелочноземельных металлов

 

Спектр применения щелочноземельных металлов очень обширен и охватывает многие отрасли. Бериллий в большинстве случаев используется в качестве легирующей добавки в различные сплавы. Он повышает твердость и прочность материалов, хорошо защищает поверхность от воздействия коррозии. Также благодаря слабому поглощению радиоактивного излучения бериллий используется при изготовлении рентгеновских аппаратов и в ядерной энергетике.

 

 

 

Магний используют как один из восстановителей при получении титана. Его сплавы отличаются высокой прочностью и легкостью, поэтому используются при производстве самолетов, автомобилей, ракет. Оксид магния горит ярким ослепительным пламенем, что нашло отражение в военном деле, где он используется для изготовления зажигательных и трассирующих снарядов, сигнальных ракет и светошумовых гранат. Является одним из важнейших элементов для регуляции нормального процесса жизнедеятельности организма, поэтому входит в состав некоторых лекарств.

 

 

Кальций в чистом виде практически не применяют. Он нужен для восстановления других металлов из их соединений, а также в производстве препаратов для укрепления костной ткани. Стронций используют для восстановления других металлов и в качестве основного компонента для производства сверхпроводящих материалов. Барий добавляют во многие сплавы, которые предназначены для работы в агрессивной среде, так как он обладает отличными защитными свойствами. Радий используется в медицине для кратковременного облучения кожи при лечении злокачественных образований.

Определение и место в периодической таблице

Определение: что такое щелочноземельные металлы

Щелочноземельные металлы - это группа высокореактивных элементов, расположенных рядом с группой щелочных металлов. Хотя все щелочные металлы встречаются в природе, их высокая реакционная способность препятствует их появлению свободно или в чистом виде [1, 2] .

Где находятся щелочноземельные металлы в Периодической таблице

Они принадлежат к Группе 2 (следующей за группой щелочного металла) в периодической таблице, где все щелочные металлы находятся в s-блоке [3, 4] .

Щелочно-земельные металлы периодической таблицы

Примеры щелочноземельных металлов

Почему их называют щелочноземельными металлами

Щелочные металлы названы так потому, что при смешивании с водой они образуют растворы с pH выше 7 и «основными» или «щелочными» свойствами [5] . Кроме того, они находятся в земной коре и не подвержены воздействию огня или тепла [6] .

Общие свойства и характеристики щелочноземельных металлов

Физические свойства

  • Блестящий, серебристо-белый цвет
  • Низкая плотность
  • Низкие температуры кипения и плавления [1]

Химические свойства

  • Все щелочноземельные металлы обладают высокой реакционной способностью, хотя и не так сильно, как щелочные металлы [5] .
  • При контакте с водой все они сильно реагируют с образованием щелочных гидроксидов (исключение составляет бериллий, поскольку он не реагирует с водой).
  • Элементы группы 2 обычно образуют электровалентные или ионные связи в реакциях с другими элементами (опять же, Be является исключением, поскольку он образует ковалентные связи) [5]
  • Все они реагируют с галогенами и образуют галогенидные соединения [2]

Почему щелочноземельные металлы настолько реактивны

Энергия, необходимая для того, чтобы атом отдать электроны в своей внешней оболочке (валентные электроны), является энергией ионизации элемента.Чем ниже энергия ионизации, тем более реактивный элемент. Поскольку все щелочные металлы имеют только два валентных электрона, требуется небольшая энергия, чтобы заставить их отдать эти электроны с образованием катионов (2+), что приводит к высокой реакционной способности [7] .

Бериллий (Be) не реагирует с водой из-за своего небольшого атомного размера и относительно высокой энергии ионизации [8] .

Реакция с водой

Щелочные металлы реагируют с водой при комнатной температуре с образованием почти нерастворимых в воде гидроксидов вместе с ионами водорода с образованием основного раствора [8] .Вот как уравнение выглядит для реакции между кальцием и водой:

Ca + 2H 2 O ⟶ Ca (OH) 2 + H 2

Реакция с кислородом

Все шесть элементов группы 2 реагируют с кислородом с образованием оксидов, хотя и не так легко, как элементы группы 1. Реакция требует тепла. Следующее уравнение показывает, как магний (Mg) будет реагировать с кислородом (O 2 )

2Mg + O 2 ⟶ 2MgO

Щелочноземельных металлов используется

Be и Mg широко используются в производстве сплавов, используемых в промышленных конструкциях, включая жаропрочные заводские инструменты, а также детали автомобилей и самолетов.Ba находит применение в различных медицинских и диагностических процедурах, таких как рентген и МРТ (бариевая пища). Наиболее важное применение Sr - это производство фейерверков, поскольку он помогает создавать красочные вспышки. Помимо радия, щелочноземельные металлы также используются в лампах-вспышках и батареях.

Радий, являясь высокорадиоактивным элементом, в настоящее время не имеет промышленного применения. Ранее с его помощью использовались светящиеся краски и циферблаты часов [1, 9] .

Роль щелочноземельных металлов в биологических системах

Mg и Ca играют жизненно важную функциональную и структурную роль в физиологии растений и животных, причем Mg присутствует в молекулах хлорофилла, в то время как Ca является одним из основных компонентов костей.Кроме того, SR необходим для выживания ряда морских существ, в первую очередь различных твердых кораллов, поскольку этот элемент помогает формировать их экзоскелеты [1, 5] .

FAQ

Q 1. Какой щелочноземельный металл самый легкий?

Отв. Бериллий - самый легкий элемент в этом семействе, имеющий наименьший атомный радиус.

Q 2. Какой щелочноземельный металл самый тяжелый?

Отв. Радий - самый тяжелый щелочноземельный металл с наибольшим атомным радиусом [10]

3 квартал.Какие щелочноземельные металлы наиболее распространены?

Отв. Кальций и магний - самые распространенные щелочноземельные металлы

Q 4. Каковы основные различия между щелочноземельными металлами и щелочными металлами?

Отв. Щелочные и щелочноземельные металлы имеют некоторые схожие физические свойства, но главное различие между ними - количество валентных электронов. Щелочноземельные металлы имеют два валентных электрона, тогда как щелочные металлы имеют только один.Это делает первый менее реактивным, чем второй [11] .

Интересные факты

  • Щелочноземельные металлы представляют собой семейство наиболее реактивных элементов после щелочных металлов [5] .
  • Первый и последний элементы группы 2, Be и Ra, токсичны для живых организмов [1] .
  • Все шесть элементов образуют цветное пламя при горении: ярко-белое для бериллия и магния, красный для кальция и радия, малиновый для стронция и зеленый для бария.
  • Известно, что четыре из шести щелочноземельных элементов были впервые выделены английским химиком сэром Хамфри Дэви [2] .

Артикул:

  1. Щелочноземельные металлы - Courses.lumenlearning.com
  2. Щелочноземельные металлы - Ducksters.com
  3. Элементы S-блока в Периодической таблице: свойства и обзор - Study.com
  4. Элементы группы 2: щелочноземельные металлы - Chem.libretexts.org
  5. Направление во вторую группу - Chem4kids.com
  6. Физические свойства щелочноземельных металлов - Classnotes.org.in
  7. Щелочноземельные металлы: определение, свойства и характеристики - Study.com
  8. Реакции элементов основной группы с водой - Chem.libretexts.org
  9. Повседневное использование щелочноземельных металлов - Schooledbyscience.com
  10. Самый тяжелый щелочноземельный металл - Guinnessworldrecords.com
  11. Щелочные и щелочноземельные металлы - Technologyuk.net
.

Щелочноземельный металл | химический элемент

Щелочноземельный металл , любой из шести химических элементов, входящих в группу 2 (IIa) периодической таблицы. Элементами являются бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra).

таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Возникновение, свойства и использование

До XIX века неметаллические, нерастворимые в воде и неизменные в огне вещества назывались землей.Эти земли, такие как известь (оксид кальция), которые напоминали щелочи (кальцинированная сода и поташ), назывались щелочноземельными. Таким образом, щелочные земли отличались от щелочных и других земель, таких как глинозем и редкоземельные элементы. К началу 1800-х годов стало ясно, что земли, которые раньше считались элементами, на самом деле представляют собой оксиды, соединения металла и кислорода. Металлы, оксиды которых составляют щелочноземельные земли, впоследствии стали известны как щелочноземельные металлы и были отнесены к группе 2 (IIa) периодической таблицы с тех пор, как русский химик Дмитрий Менделеев предложил свою первую таблицу в 1869 году.

Как и в случае щелочных металлов группы 1 (Ia), атомы щелочноземельных металлов легко теряют электроны и становятся положительными ионами (катионами). Поэтому большинство их типичных соединений являются ионными: соли, в которых металл присутствует в виде катиона M 2+ , где M представляет собой любой атом группы 2. Соли бесцветны, если они не содержат окрашенный анион (отрицательный ион). Формулы типичных щелочноземельных соединений, таких как хлорид кальция (CaCl 2 ) и оксид кальция (CaO), могут быть противопоставлены соответствующим соединениям щелочных металлов (которые содержат ионы M + ), хлорида натрия ( NaCl) и монооксид натрия (Na 2 O).

Оксиды щелочноземельных металлов являются основными (то есть щелочными, в отличие от кислых). Достаточно устойчивое усиление электроположительного характера наблюдается при переходе от бериллия, самого легкого члена группы, к радию, наиболее тяжелому. В результате этой тенденции оксид бериллия на самом деле является амфотерным, а не основным, тогда как оксид бария является сильно основным. Сами металлы являются очень активными восстановителями; то есть они легко отдают электроны другим веществам, которые при этом восстанавливаются.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

За исключением радия, все металлы и их соединения в той или иной степени находят коммерческое применение, особенно сплавы магния и различные соединения кальция. Магний и кальций, особенно последний, широко распространены в природе (они входят в число шести наиболее распространенных элементов на Земле) и играют важную роль в геологических и биологических процессах. Радий - редкий элемент, и все его изотопы радиоактивны.Металл никогда не производился в промышленных масштабах, и, хотя его соединения часто использовались в первой половине 20 века для лечения рака, их в значительной степени вытеснили менее дорогие альтернативы.

История

Самым ранним из известных щелочноземельных металлов была известь (лат. calx ), которая теперь известна как оксид кальция; его использовали в древности в составе раствора. Магнезия (название происходит, вероятно, от Магнезии, района Фессалии в Греции), оксид магния, был показан шотландским химиком Джозефом Блэком в 1755 году как щелочноземельный элемент, отличный от извести; он заметил, что магнезия дает растворимый сульфат, тогда как полученный из извести, как известно, нерастворим.В 1774 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле, открывший кислород, обнаружил, что минерал под названием тяжелый шпат или барис (по-гречески «тяжелый») содержит новую землю, которая стала известна как барита (оксид бария). Еще одна земля, стронция (оксид стронция), была идентифицирована лондонскими химиками Уильямом Крукшенком и Адэром Кроуфордом в 1789 году при исследовании минерала (карбоната стронция), обнаруженного в свинцовой шахте в Стронтиане в Аргайлшире, Шотландия. Бериллия (оксид бериллия) была извлечена из минерала берилла и признана землей французским химиком-аналитиком Николя-Луи Вокленом в 1798 году.Хотя сначала его путали с глиноземом (оксидом алюминия), потому что оба они растворяются в щелочи, бериллий оказался отличным от других; В отличие от глинозема, он переосаждается при кипячении щелочного раствора в течение некоторого времени. Первоначально бериллия называлась glucina (греч. glykys , «сладкий») из-за ее сладкого вкуса. (Этот этимологический корень сохранился во Франции, где элемент бериллий также известен как глюциний.)

Кристалл аквамарина

Кристалл аквамарина, формы драгоценного камня минерала берилла (силикат алюминия бериллия).Берилл также является коммерческим источником бериллия.

© Стефан Пицко / Dreamstime.com

Магний, кальций, стронций и барий - элементы, полученные из щелочноземельных металлов - были выделены как нечистые металлы английским химиком сэром Хэмфри Дэви в 1808 году с помощью электролитического метода, который он ранее использовал для выделения щелочных металлов, калия и натрия. Позднее щелочноземельные металлы были получены восстановлением их солей свободными щелочными металлами, и именно таким образом (действие калия на хлорид бериллия) бериллий был впервые выделен немецким химиком Фридрихом Велером и французским химиком Антуаном Бюсси. самостоятельно в 1828 г.Радий был открыт в 1898 году благодаря его радиоактивности французскими физиками Пьером и Мари Кюри, которые к 1902 году выделили его в виде хлорида радия из урана. Металлический радий был выделен в 1910 году в результате совместной работы Марии Кюри и французского химика Андре-Луи Дебьерна.

Аппарат, использованный Мари и Пьером Кюри для изучения радия

Аппарат, используемый Мари и Пьером Кюри для исследования отклонения бета-лучей от радия в магнитном поле, 1904 год.Кюри и их помощник Ж. Бемон открыли радиоактивный элемент радий в 1898 году.

© Photos.com/Jupiterimages .

Щелочноземельные металлы

Щелочноземельные металлы - это 6 элементов, которые находятся во втором столбце периодической таблицы. (Тодд Хелменстайн)

Щелочноземельные металлы или щелочноземельные металлы - это набор из шести элементов, находящихся во второй группе (столбце) периодической таблицы. Атомы каждого из этих элементов имеют по два электрона на внешней электронной оболочке. Взгляните на элементы в этой группе и их общие свойства:

Список щелочноземельных металлов

Есть шесть щелочноземельных металлов.В порядке возрастания атомного номера они следующие:

Свойства щелочноземельного металла

Это кристаллы магния. Другие щелочноземельные металлы имеют аналогичный внешний вид и свойства. (Марк Фергус, CSIRO)

Поскольку каждый атом имеет два валентных электрона, элементы этой группы имеют несколько общих характеристик:

  • Атомы имеют полную внешнюю электронную оболочку s (2 электрона), что означает, что эти элементы образуют катионы с 2+ и степень окисления 2+.
  • Атомы имеют низкое сродство к электрону и низкую электроотрицательность.
  • Все щелочноземельные металлы - блестящие металлы серебристого цвета при обычных температурах и давлении.
  • Эти металлы ковкие и пластичные.
  • Щелочноземельные металлы обычно мягкие, с относительно низкими плотностями, температурами плавления и кипения металлов. Температуры плавления и кипения по-прежнему намного выше, чем у неметаллов. Хотя эти элементы мягкие, они тверже, чем элементы группы щелочных металлов.
  • Элементы этой группы умеренно реакционноспособны, причем реакционная способность возрастает по мере продвижения вниз по таблице Менделеева (т.е. стронций более реактивен, чем кальций).
  • Щелочноземельные металлы находятся в соединениях, но не в свободном виде.
  • Щелочноземельные металлы легко реагируют с галогенами (Cl, Br и т. Д.) С образованием галогенидов. Они также реагируют с кислородом с образованием оксидов.
  • Хотя это и не свойство само по себе, стоит отметить, что все щелочноземельные элементы названы в честь своих оксидов (щелочноземельных элементов), которые назывались бериллия, магнезия, известь, стронция и барита.

Связанные должности

.

соединений щелочноземельных металлов - учебный материал для IIT JEE

 

Общая характеристика соединений щелочноземельных металлов

  • Оксиды щелочноземельных металлов

Оксиды щелочноземельных металлов (МО) получают либо нагреванием металлов в кислороде, либо термическим разложением их карбонатов.

2M + O 2 2MO (M = Be, Mg, Ca)

MCO 3 MO + CO2 (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba)

Expect BeO Все другие оксиды являются чрезвычайно стабильными ионными твердыми телами из-за их высокой энергии решетки.

Они имеют высокую температуру плавления, очень низкое давление пара, очень хорошо проводят тепло, химически инертны и действуют как электрические изоляторы. Поэтому эти оксиды используются для футеровки печей и, следовательно, используются в качестве огнеупорных материалов.

Из-за небольшого размера иона бериллия ВеО является ковалентным, но все же имеет высокую температуру плавления из-за своей полимерной природы.

  • Гидроксиды щелочноземельных металлов

Гидроксиды Ca, Sr и Ba получают либо путем обработки металла холодной водой, либо путем реакции соответствующих оксидов с водой. Реакцию этих оксидов с H 2 O иногда называют гашением.

M + 2H 2 O → M (OH) 2 + H 2 (M = Ca, Sr, Ba)

MO + H 2 O → M (OH) 2 (M = Ca, Sr, Ba)

Be (OH) 2 и Mg (OH) 2 , будучи нерастворимыми, получают из подходящих растворов ионов металлов осаждением ионами OH -.

BeCI 2 + 2NaOH → Be (OH) 2 ↓ + 2NaCI

MgSO 4 + 2NaOH → Mg (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

Свойства гидроксидов щелочноземельных металлов
(i) Базовый символ

Все гидроксиды щелочноземельных металлов являются основаниями, за исключением Be (OH) 2 , который является амфотерным.Эта базовая сила увеличивается по мере продвижения по группе. Это происходит из-за увеличения размера, что приводит к уменьшению энергии ионизации, что ослабляет прочность связей M - O в MOH и, таким образом, увеличивает основную прочность. Однако эти гидроксиды менее основны, чем соответствующие гидроксиды щелочных металлов, из-за более высоких энергий ионизации, меньшего размера ионов и большей энергии решетки.

(ii) Растворимость в воде

Гидроксиды щелочноземельных металлов менее растворимы в воде по сравнению с щелочными металлами.

Растворимость гидроксидов щелочноземельных металлов в воде увеличивается с увеличением атомного номера вниз по группе. Это связано с тем, что энергия решетки уменьшается вниз по группе из-за увеличения размера катиона щелочноземельных металлов, тогда как энергия гидратации катиона остается практически неизменной. Результат двух эффектов, т.е.

ΔH раствор = ΔH решетка - ΔH гидратация

Становится более отрицательным по мере перехода от Be (OH) 2 к Ba (OH) 2 , что объясняет увеличение растворимости.

  • Галогениды щелочноземельных металлов

Щелочноземельные металлы напрямую соединяются с галогеном при соответствующей температуре с образованием галогенидов MX 2 .

Эти галогениды также могут быть получены действием галогеновых кислот (HX) на металлы, оксиды, гидроксиды и карбонаты металлов.

M + 2HX → MX 2 + h3

MO + 2HX → MX 2 + H 2 O

M (OH) 2 + 2HX → MX 2 + 2H 2 O

MCO 3 + 2HX → MX 2 + H 2 O + CO 2

Свойства галогенидов щелочноземельных металлов
  • Все галогениды бериллия по существу ковалентны и растворимы в органических растворителях.Они гигроскопичны и дымят на воздухе из-за гидролиза. При гидролизе они образуют кислый раствор.
    BeCI 2 + 2H 2 O → Be (OH) 2 + 2HCI

  • Галогениды всех других щелочноземельных металлов являются ионными. Однако их ионный характер возрастает с увеличением размера иона металла.

  • За исключением BeCl 2 , все другие хлориды группы 2 образуют гидраты, но их склонность к образованию гидратов уменьшается, например, для -
    MgCl 2 .6H 2 O, CaCl 2 . 6H 2 O.

  • Гидратированный хлорид, бромиды и йодиды Ca, Sr и Ba могут быть дегидратированы при нагревании, но хлорид Be и Mg подвергается гидролизу.

  • BeF 2 хорошо растворяется в воде из-за высокой энергии гидратации небольшого иона Be + 2. Остальные фториды (MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 и BaF 2 ) практически не растворяются в воде.Так как при спуске энергия групповой решетки убывает быстрее, чем энергия гидратации. Следовательно, несмотря на малую растворимость этих фторидов, она увеличивается вниз по группе.

  • Хлориды, бромиды и йодиды всех других элементов, то есть Mg, Ca, Sr, Ba, являются ионными, имеют гораздо более низкие температуры плавления, чем фториды, и легко растворяются в воде. Растворимость несколько снижается с увеличением атомного номера.

  • За исключением BeCl 2 и MgCl 2 , другие хлориды щелочноземельных металлов придают пламени характерный цвет.
    CaCl 2 = Кирпич красного цвета
    SrCl 2 = малиновый цвет
    BaCl 2 = травянисто-зеленый цвет

Использует

  • Фторид кальция или фторошпар (CaF 2 ) на сегодняшний день является наиболее важным из всех фторидов щелочноземельных металлов, поскольку это единственный крупномасштабный источник фтора.

  • CaCl 2 широко используется для таяния льда на дорогах, особенно в очень холодных странах, поскольку 30% эвтектическая смесь CaCl2 / лед замерзает при 218 K по сравнению с NaCl / льдом при 255K.

  • CaCl 2 также используется как осушитель (осушающий агент) в лаборатории.

  • Безводный MgCl 2 используется для электролитической экстракции магния.

Растворимость и термическая стабильность оксосолей

Соли, содержащие один или несколько атомов кислорода, такие как оксиды, гидроксиды, карбонаты, бикарбонаты, нитриты, нитраты, сульфаты, оксалаты и фосфаты, называются оксосолями.

  • Сульфаты щелочноземельных металлов

Сульфаты щелочноземельных металлов (MSO 4 ) получают действием серной кислоты на металлы, оксиды, гидроксиды и карбонаты металлов.

M + H 2 SO 4 → MSO 4 + H 2

MO + H 2 SO 4 → MSO 4 + H 2 O

M (OH) 2 + H 2 SO 4 → MSO 4 + 2H 2 O

MCO 3 + H 2 SO 4 → MSO 4 + CO 2 + H 2 O

Свойства сульфатов щелочноземельных металлов

Сульфаты щелочноземельных металлов представляют собой твердые вещества белого цвета.

  • Растворимость: Растворимость сульфатов в воде снижается по группам, то есть Be> Mg> Ca> Sr> Ba.
    Таким образом, BeSO 4 и MgSO 4 хорошо растворимы, CaSO 4 плохо растворимы, но сульфаты Sr, Ba и Ra практически нерастворимы.
    Причина
    Величина энергии решетки остается почти постоянной, поскольку сульфат настолько велик, что небольшое увеличение размера катиона от Be до Ba не имеет никакого значения.Однако энергия гидратации заметно снижается с Be +2 до Ba +2 по мере увеличения размера катиона вниз по группе. Следовательно, растворимость сульфатов щелочноземельных металлов снижается по группе в основном из-за уменьшения энергии гидратации с Be +2 до Ba +2 . Высокая растворимость BeSo 4 и MgSO 4 обусловлена ​​высокими энергиями гидратации из-за меньшего размера ионов Be +2 и Mg +2 .

  • Стабильность: Сульфаты щелочноземельных металлов разлагаются при нагревании с образованием оксидов и SO 3 .
    МСО 4 МО + СО 3
    Температура разложения этих сульфатов повышается по мере увеличения основности гидроксида соответствующего металла до группы

    .


Сульфат магния, английская соль MgSO 4 .7H 2 O

Сульфат магния встречается в виде кизерита MgSO 4 .H 2 O на месторождении Штассфурт (Германия) или в виде английской соли в минеральной воде источников Эпсома в Англии.

Получение сульфата магния

(i) Из доломита

Доломитовая руда кипятится с дил. H 2 SO 4 :

CaCO 3 .MgCO 3 + 2H 2 SO 4 → CaSO 4 ↓ + MgSO 4 + 2H 2 O + 2CO 2

Части сульфата кальция отфильтровывают, и раствор после концентрирования и охлаждения дает кристаллы MgSO 4 .7Н 2 О.

(ii) Из магнезита

Магенситовая руда измельчается и растворяется в разбавленной H 2 SO 4 . Полученный раствор концентрируют и охлаждают, когда кристаллы MgSO 4 .7H 2 O отделяются.

MgCO 3 + H 2 SO 4 → MgSO 4 + H 2 O + CO 2

(iii) Из кизерита

Минерал Кизерит (MgSO 4 .H 2 O) измельчают и растворяют в воде. Полученный раствор после концентрирования и охлаждения дает кристаллы MgSO 4 .7H 2 O.

(iv) Лабораторная подготовка

В лаборатории MgSO 4 получают растворением металлического Mg или MgO или MgCO 3 с разбавленной H 2 SO4.

Mg + H 2 SO 4 → MgSO 4 + H 2

MgO + H 2 SO 4 → MgSO 4 + h3O

MgCO 3 + H 2 SO 4 → MgSO 4 + CO 2 + H 2 O

Полученный раствор после концентрирования и охлаждения дает кристаллы MgSO 4 .7Н 2 О.

Свойства Сульфат магния

Он расплывается и легко растворяется в воде. Также известны гидраты с 12, 6 и 1 молекулой кристаллизационной воды. Все эти гидраты превращаются в безводную соль, при нагревании до 200 ° C и при дальнейшем нагревании они разлагаются с образованием оксида. Сульфат магния дает двойную соль с сульфатом щелочного металла.

  • Сульфат магния - бесцветное выцветающее кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.

  • Изоморфизм: MgSO 4 .7H 2 O изоморфен ZnSO 4 .7H 2 O и FeSO 4 .7H 2 Соединения O, имеющие одинаковую кристаллическую структуру, называются изоморфными, и это явление называется Изоморфизм.

  • Действие тепла: При нагревании теряется 6 молекул воды с образованием моногидрата сульфата магния, который становится безводным при нагревании до 503 K и, наконец, разлагается на газы MgO и SO3 при сильном нагревании.
    MgSO4. 7h3O MgSO4 h3O MgSO4 MgO + SO3

Использование сульфата магния

  • MgSO 4 используется как слабительное лекарство.

  • Используется как протрава для хлопка в красильной промышленности.

  • Используется для изготовления огнестойких тканей и дерева.

  • Безводный MgSO 4 используется в качестве осушителя в органической химии.

  • Используется для приготовления платинированных асбесторов, которые используются в качестве катализатора в контактном процессе производства H 2 SO 4 .

Иллюстрации.

Вопрос:

Что такое изоморфные соли?

Решение:

Соли, имеющие аналогичную кристаллическую структуру, называются изоморфными солями.

Примеры: MgSO 4 .7H 2 O, ZnSO 4 .7H 2 O, FeSO 4 .7H 2 O


Оксиды магния и кальция

Производится нагреванием магнезита (MgCO 3 ).

MgCO 3 → MgO + CO 2

Он очень мало растворим в воде, вызывая щелочную реакцию раствора.

MgO + H 2 O → Mg (OH) 2

  • Оксид кальция, негашеная известь CaO

(i) Подготовка

Его получают путем разложения известняка при высокой температуре около 1000 o C

CaCO 3 CaO + CO 2 ; ΔH = + 179,9 кДж

Температура не должна подниматься выше 1270 К. В противном случае диоксид кремния, присутствующий в качестве примеси в извести, будет соединяться с оксидом кальция с образованием неплавкого силиката кальция.

CaO + SiO 2 CaSiO 3

(ii) Недвижимость

  • Это белый аморфный порошок, который при нагревании в кислородно-водородном пламени излучает интенсивный белый свет (известковый свет).

  • Реагирует с сильно нагретым кремнеземом, образуя легкоплавкий силикат кальция.
    CaO + SiO 2 → CaSiO 3

  • CaO реагирует с водой, выделяя огромное количество тепла и образуя гашеную известь.
    CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

  • Действие кислот и кислых оксидов: Это основной оксид, поэтому он соединяется с кислотами и кислотными оксидами, образуя соли.
    CaO + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O
    CaO + SO 2 → CaSO 3

  • Реакция с коксом: При нагревании с коксом в электропечи при 2273 - 3273 К образует карбид кальция.
    CaO + 3C CaC 2 + Co

  • Реакция с солью аммония
    При нагревании с солями аммиака выделяется газообразный аммиак.

    ? CaO + 2NH 4 Cl → CaCl 2 + 2NH 3 + H 2 O

(iii) Промышленное использование извести и известняка

Оксид кальция называется известью или негашеной известью.Основное промышленное использование:

  • Используется в сталелитейной промышленности для удаления фосфатов и силикатов в виде шлака.

  • Используется для изготовления цемента путем смешивания его с кремнеземом, глиноземом или глиной.

  • Используется при производстве стекла.

  • Он используется в процессе производства соды извести для преобразования Na 2 CO 3 в NaOH и наоборот.

  • Используется для умягчения воды, для получения гашеной извести Ca (OH) 2 путем обработки водой и карбидом кальция CaC 2 .

Иллюстрация

Вопрос:

Почему горящий магний продолжает гореть в SO 2 ?

Решение:

Это связано с тем, что реакция Mg с SO 2 является экзотермической.

2Mg + SO 2 → 2MgO + 1 / 8S 8 + тепло


Гидроксиды Mg и Ca

  • Гидроксид магния [Mg (OH) 2 ]

Получается добавлением раствора едкого натра к раствору сульфата или хлорида магния.

MgSO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + Mg (OH) 2

Свойства гидроксида магния

  1. При нагревании превращается в оксид.
    Mg (OH) 2 → MgO + H 2 O

  2. Легко растворяется в растворе Nh5Cl.
    Mg (OH) 2 + 2NH 4 Cl → MgCl 2 + 2NH 4 OH

  • Гидроксид кальция, гашеная известь [Ca (OH) 2 ]

(i) Получение гидроксида кальция

  • Из негашеной извести: Гидроксид кальция получают в промышленных масштабах путем добавления воды к негашеной извести (гашение извести)
    CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
    В процессе гашения комки негашеной извести мелко крошатся.

  • Из хлорида кальция: Его получают обработкой хлорида кальция каустической содой.
    CaCl 2 + 2NaOH → Ca (OH) 2 + 2NaCI

(ii) Физические свойства Гидроксид кальция

Это белый аморфный порошок, плохо растворимый в воде, растворимость которого снижается с повышением температуры. Водный раствор известен как известковая вода, а суспензия гашеной извести в воде называется известковым молоком.

(iii) Химические свойства гидроксид кальция

  • Воздействие тепла: Теряет воду только при температуре выше 700 К.

    Ca (OH) 2 CaO + H 2

.

Смотрите также