1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Хімія
  3. Лужноземельні метали

Лужноземельні метали

Елементи підгрупи кальцію носять назву лужноземельних металів. Походження цієї назви пов’язане з тим, що їх оксиди («землі» алхіміків) повідомляють воді лужну реакцію.

На частку кальцію припадає 1,5% від загального числа атомів земної кори, тоді як вміст у ній радію дуже мало (8.10 -12%). Проміжні елементи – стронцій (0,008%) і барій (0,005%) стоять ближче до кальцію.

Крім різних силікатних порід, Са, Sr і Ва зустрічаються головним чином у вигляді своїх важкорозчинних вуглекислих і сірчанокислих солей, які мінерали:

CaCO3 – кальцит

SrCO3 – стронціаніт

BaCO3 – вітерит

CaSO4 – ангідрит

SrSO4 – целестин

BaSO4 – важкий шппат

Вуглекислий кальцій у вигляді вапняку і крейди іноді разует цілі гірські хребти. Значно рідше зустрічається кристалізована форма СаСО3 – мармур. Для сірчанокислого кальцію найбільш типово знаходження у вигляді гіпсу (CaSO4 • 2H2 O), родовища якого нерідко мають величезної потужністю. Крім перерахованих вище, важливим мінералом кальцію є флюорит (СаF2).

Для стронцію і барію сірчанокислі мінерали більш поширені, ніж вуглекислі. Радій в природі пов’язаний з урановими рудами (причому на 1000 кг урану руда містить лише 0,3 г радію).

Промислове застосування знаходять майже виключно з’єднання розглянутих елементів, характерні властивості яких і визначають області їх використання. Хімія радію і його сполук вивчена ще дуже неповно. Загалом, за хімічними властивостями він схожий на барій.

У вільному стані елементи підгрупи кальцію можуть бути отримані електролізом їх розплавлених солей. Вони являють собою сріблясто-білі метали. Кальцій досить твердий, стронцій і особливо барій значно м’якше. Деякі константи лужноземельних металів зіставлені в наведеній таблиці. Леткі сполуки лужноземельних металів забарвлюють полум’я в характерні кольори: Са – в оранжево-червоний, Sr (і Ra)-в карміново-червоний, Ва – в жовтувато-зелений. Цим користуються при хімічних аналізах для відкриття розглянутих елементів.

На повітрі кальцій і його аналоги негайно покриваються жовтуватою плівкою, в якій поряд з нормальними оксидами (ЕО) частково утримуються також перекису (ЕО2) і нітриди (Е3 N2). В ряді напруг лужноземельні метали розташовуються лівіше магнію і тому легко витісняють водень не лише з розбавлених кислот, а й з води. При переході від Са до Ra енергійність взаємодії посилюється. У всіх своїх сполуках представлені елементи Двовалентне.

З металоїдами лужноземельні метали з’єднуються дуже енергійно і з значним виділенням тепла, як це видно з рис. 178. Особливо цікаві гідриди ЕН2, що утворюються при нагріванні кальцію і його аналогів з струмі сухого водню.

Сполуки ці мають типовий іонний характер, причому аніоном є негативно заряджений водень (Н-). Водою вони енергійно розкладаються за схемою:

ЕН2 + 2НОН = 2Н2 + Е (ОН) 2

З таким хімічно інертним у вільному стані елементом, як азот, лужноземельні метали з’єднуються вже при порівняно слабкому нагріванні. При прожарюванні вони з’єднуються також з вуглецем, утворюючи карбіди типу ЕС2.

Окису кальцію і його аналогів (ЕО) являють собою білі тугоплавкі речовини, енергійно приєднують воду з утворенням білих гидроокисей [Е (ОН) 2]. Останні є сильними основами, досить добре розчинними у воді. По ряду Са-Sr-Ва основний характер гидроокисей посилюється. Для других констант дисоціації Mg (OH) 2, Ca (OH) 2 і Ва (ОН) 2 були отримані значення, рівні відповідно 0,003, 0,03 і 0,23.

Окис кальцію (негашене вапно, або «кипелка») і продукт її взаємодії з водою-Са (ОН) 2 (гашене вапно, або «пушонка») знаходять широке застосування в будівельній справі. З хімічної боку «гасіння» вапна полягає в протікаючому виділенням тепла приєднання до СаО води за схемою:

СаО + Н2 О = Са (ОН) 2 + 16 ккал

Гідроокис кальцію є найбільш дешевим і тому найчастіше використовуваним в техніці сильною основою. Розчин Ва (ОН) 2 («баритова вода») застосовується для відкриття СО2.

Поряд з нормальними оксидами для елементів підгрупи Са відомі білі перекису типу ЕО2. Практичне значення з них має тільки перекис б а р і я. (ВАО2), застосовувана, зокрема, як вихідний продукт для отримання перекису водню. Останнє грунтується на оборотності реакції:

Ва (ОН) 2 + Н2 О2 = ВАО2 + 2Н2 Про

Оскільки сама Н2 О2 є кислотою дуже слабкою, рівновагу цієї реакції практично повністю зміщується вліво під дією навіть таких кислот, як вугільна [внаслідок нейтралізації Ва (ОН) 2].

Технічно ВАО2 отримують нагріванням ВаО в струмі повітря до 600 °С При цьому відбувається приєднання кисню по реакції:

2ВаО + О2 = 2ВаО2

Подальше нагрівання вище 800 °С веде, навпаки, до розпаду ВАО2 на окис барію і кисень. Тому спалювання металевого барію супроводжується утворенням тільки його окису.

При взаємодії з кислотами оксиди і гідроокису лужноземельних металів легко утворюють відповідні солі. Останні, як правило, безбарвні. З похідних звичайних мінеральних кислот солі з аніонами Cl-, Br-, J-і NO3 – добре розчиняються; навпаки, з аніонами F-, SO4 2 -, CO3 2-й PO4 3-малорастворіми у воді.

ПОДІЛИТИСЯ: