yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Хімія->Содержание->2.2.4 СПОЛУКИ s-МЕТАЛІВ ІІА-ПІДГРУПИ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

Метали

2.2.4 СПОЛУКИ s-МЕТАЛІВ ІІА-ПІДГРУПИ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

 

Завдяки високій реакцій здатності s-метали ІІ групи утворюють численні сполуки.

Оксиди мають загальну формулу МеО. Деякі оксиди мають поширені тривіальні назви: MgO – палена магнезія, СаО – негашене  вапно.

Оксиди лужноземельних металів CaO, SrO і BaO належать до типових основних оксидів: при розчинені у воді вони дають відповідні гідроксиди – луги, а при взаємодії з кислотами і кислотними оксидами – солі.

Окреме місце займають оксиди берилію та магнію. Оксид ВеО не розчиняється у воді і виявляє амфотерні властивості, тобто реагує не тільки з кислотами, але й з лугами:

BeO + 2HCl à BeCl2 + H2O,

BeО + 2NaOH(р-н) + 2H2O à Na2[Be(OH)4],

BeO + 2NaOH (to, сплавлення) à Na2BeO2 + H2О.

Оксид магнію відносно до води та інших реагентів теж поводить себе неоднозначно: дрібнокристалічний MgO є хімічно активним: помірно розчиняється у воді, поглинає СО2 та інші кислотні оксиди, легко взаємодіє з кислотами:

MgO + H2O à Mg(OH)2,

MgO + CO2 à MgCO3,

MgO + H2SO4 à MgSO4 + H2O.

Однак прокалений MgO стає твердим і втрачає хімічну активність.

Добувають оксиди металів ІІА-підгрупи не прямою взаємодіює з киснем, оскільки це був би дуже дорогий спосіб, а при розкладанні солей, найчастіше – карбонатів. Однак розкладання карбонату барію проходить при високій температурі (1625оС), тому для добування ВаО розкладають нітратну сіль:

MgCO3 à MgO + CO2,

CaCO3 à CaO + CO2,

4Ba(NO3)2 à 2BaO + 4NO2 + O2.

Магній та елементи підгрупи кальцію утворюють пероксиди МеО2 і супероксиди (надпероксиди) МеО4. Пероксиди – білі тверді речовини, які можна вважати солями Гідроген пероксиду, тому у присутності води вони піддаються необоротному гідролізу:

СaО2 + 2H2O à Ca(OH)2 + H2O2.

Стійкість пероксидів зростає у ряді: BeO2<MgO2<CaO2<SrO2<BaO2. Пероксид барію використовується для одержання Гідроген пероксиду:

BaO2 + 2H2O à Ba(OH)2 + H2O2,

BaO2 + H2SO4 à BaSO4↓+ H2O2.

Cупероксиди – речовини жовтого кольору, менш стійкі, ніж пероксиди, утворюються як побічний продукт при добуванні пероксидів.

Гідриди s-металів ІІ групи – тверді речовини, в яких атоми Гідрогену перебувають у ступені окиснення –1. При безпосередній взаємодії з воднем вдається одержати тільки гідриди лужноземельних металів, а BeH2 і MgH2 утворюються через обмінні реакції з гідридом літію в етерних розчинах, наприклад:

2LiH + BeCl2 à BeH2 + 2LiCl.

Гідрид берилію – типово ковалентна сполука, яка нагадує за властивостями AlH3, у MgH2 більш чітко виявляється йонний зв’язок, а в гідридах лужноземельних металів йонний зв’язок переважає. Всі гідриди є сильними відновниками, при розчиненні у воді вони розкладаються з виділенням водню:

MeH2 + 2H2O à Mе(OH)2 + H2.

Гідроксиди s-металів ІІ групи складу Ме(ОН)2 – білі кристалічні речовини. Для деяких з них застосовуються тривіальні назви:  Сa(OH)2  – гашене вапно, або вапняне молоко, Ba(OH)2баритова вода.

Розчинність гідроксидів збільшується по підгрупі згори вниз: Be(OH)2, Mg(OH)2 і навіть Ca(OH)2 належать до малорозчинних сполук,  розчинність Sr(OH)2 і Ba(OH)2 дещо краща. Сила основ теж зростає по підгрупі: Ве(ОН)2 – слабка амфотерна основа, Mg(OH)2 – основа середньої сили, а решта гідроксидів вважаються сильними основами – лугами.

Для всіх гідроксидів, крім Ве(ОН)2, характерні типові основні властивості: взаємодія з кислотами, кислотними оксидами, кислими, основними і нормальними солями, з деякими неметалами подібно до лугів s-металів І групи. Наприклад:

Ca(OH)2 + 2HNO3 à Ca(NO3)2 + 2H2O,

Ca(OH)2 + CO2 à CaCO3↓ + H2O,

Ca(OH)2 + 2NaHCO3 à CaCO3↓+ Na2CO3 + 2H2O,

Ba(OH)2 + FeOHCl2 à BaCl2 + Fe(OH)3↓,

Ba(OH)2 + Na2SO4 à BaSO4↓ + 2NaOH,

2Ca(OH)2 + Cl2 à CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O.

Щодо гідроксиду берилію, то його амфотерний характер можна виразити рівняннями реакцій як з кислотами, так і з лугами:

Be(OH)2 + H2SO4 à BeSO4 + 2H2O,

Be(ОH)2 + 2KOH(р-н) à Na2[Be(OH)4],

Be(OH)2 + 2NaOH (to, сплавлення) à Na2BeO2 + H2О.

Солі s-металів ІІ групи в основному – білі кристалічні речовини. Якщо солі мають інше забарвлення – це наслідок впливу аніона, наприклад, сіль Барій хромат BaCrO4 зобов’язана своїм яскраво жовтим кольором наявності хромат-аніона CrO42-. Розчинність солей (сульфатів, хлоридів, карбонатів) зменшується по групі згори вниз (рис.2).

 

Рисунок 2 – Розчинність солей Са, Sr, Ва у воді (моль/лН2О)

 

Це пояснюється зменшенням енергії гідратації йонів Ме2+ і збільшенням міцності кристалічної решітки. У такій самій закономірності зростає і термічна стійкість солей.

Солі, утворені лужними металами і аніонами сильних кислот, у воді не гідролізуються, а берилієві та магнієві солі таких кислот у розведених розчинах піддаються гідролізу, даючи кислу реакцію середовища, в яких рН<7, наприклад:

Mg(NO3)2 + H2O ↔ (MgOH)NO3 + HNO3,

Mg2+ H2O↔ MgOH+ + H+.

Галіди (або галогеніди) мають загальну формулу МеHal2, де Hal – F, Cl, Br, I. Це білі кристалічні сполуки, які одержують при безпосередній взаємодії елементів чи хлоруванням оксидів за наявності розжареного вугілля:

MgO + Cl2 + C à MgCl2 + CO.

Деякі галіди (MgCl2·6H2O) добувають з морської води при її випаровуванні.

Фториди різко відрізняються від інших галідів своєю малою розчинністю, наприклад, плавиковий шпат CaF2 має добуток розчинності усього ДР =10-11, що пояснюється дуже малими розмірами аніона F- порівняно з катіоном Ме2+. Інші галіди добре розчинні у воді (так, у 100г води при кімнатній температурі розчиняється близько 130г СаCl2). При випаровуванні  вони виділяються з розчинів у формі кристалогідратів (наприклад, MgCl2·6H2O), які при нагріванні поводять себе по-різному:

BaCl2·2H2O à BaCl2 + 2H2O,

CaCl2·6H2O à BaCl2 + 6H2O,

MgCl2·6H2O à MgO + 2HCl + 5H2O.

Завдяки схильності утворювати кристалогідрати галогеніди є дуже гігроскопічними, на повітрі вони розпливаються, витягуючи атмосферну вологість.  

Нітрати у кристалічному стані теж існують у формі кристалогідратів, крім нітрату барію, який частіше утворюється безводним, але можна виділити і кристалогідрати Ba(NO3)2·nH2O (де n=2,4). За високих температур нітрати розкладаються за схемою:

2Ме(NO3)2 à 2MeO + 4NO2 + O2.

Cульфати MeSO4 – білі кристалічні речовини, розчинність яких зменшується у міру зростання порядкового номера металу. BeSO4 і MgSO4 добре розчиняються у воді, а розчинність СаSO4, SrSO4 і BаSO4 на 100г води становить відповідно 0,202г; 0,014г; 0,0002г. Сульфати SrSO4 і BaSO4 кристалізуються без кристалізаційної води, а сульфати кальцію і магнію – у формі кристалогідратів СаSO4·2H2O і MgSO4·7H2O. Останню формулу іноді записують у вигляді комплексної сполуки, яка містить у зовнішній сфері тільку одну молекулу води: [Mg(H2O)6]SO4·H2O.

Карбонати МеСО3 – білі кристалічні речовини, важкорозчинні у воді, причому розчинність, як і у сульфатів, зменшується по підгрупі згори вниз. Розчинити карбонат металу ІІА-підгрупи вдається тільки хімічним шляхом, пропускаючи вуглекислий газ через їх завіси (взбовтані у воді роздрібнені частинки кристалічного осаду), чи, використовуючи амоній хлорид:

MgCO3(кр.) + CO2 + H2O à Mg(HCO3)2(р),

CaCO3(кр.) + 2NH4Cl à CaCl2(р) + 2NH3 + H2O + CO2.

 

 

11