yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Хімія->Содержание->2.1.5 ЗАСТОСУВАННЯ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ ТА ЇХ СПОЛУК

Метали

2.1.5 ЗАСТОСУВАННЯ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ ТА ЇХ СПОЛУК

 

Деякі шляхи використання лужних металів та їх сполук вже були згадані у попередньому тексті. До того слід додати ще кілька моментів.

Металевий натрій – найширше застосований метал. Він використовується у металургії як відновник, для абсолютування органічних розчинників, як теплоносій в ядерних реакторах сумісно з калієм, для добування Na2O2, який, у свою чергу, застосовується для очищення та регенерації повітря в апаратах штучного дихання.

Сполуки натрію використовуються у медицині і багатьох галузях промисловості. Пероксиди застосувують для вибілювання тканин, гідроксид натрію – при виробництві целюлози, виготовленні мил і миючих засобів, штучного волокна, очищення мастил, виробництві барвників тощо. Фторид натрію використовують для просочення деревини і як флюс.

Металевий калій застосовують рідше, ніж натрій. Його використовують у металотермії та органічних синтезах для одержання сплавів з натрієм та іншими металами, а також для вимірювання поглинання рентгенівського випромінювання за допомогою калієвої пластинки. З нього одержують супероксид, який використовують у підводних човнах для регенерації повітря:

4КО2 + 2CO2 à 2K2CO3 + 3O2.

Сполуки калію застосовують у сільському господарстві як добрива, в стекольній промисловості, при виробництві рідкого мила та ін.

Рубідій та цезій застосовують для виготовлення фотоелементів. Інтерметалеві сполуки рубідію та цезію Rb3Sb і Cs3Sb використовують як напівпровідниковий матеріал при виготовленні фотокатодів. Багато комплексних сполук, що містять  Rb і Cs, використовують в аналітичній хімії.

 

2.2 s-МЕТАЛИ ІІА-ПІДГРУПИ

 

Головна підгрупа ІІ групи періодичної системи елементів містить берілій Be, магній Mg і лужноземельні метали: кальцій Ca, стронцій Sr, барій Ba. Шостий елемент – радій Rа – є штучним радіоактивним елементом, одержаним під час ядерних реакцій. Берилій та магній не належать до лужноземельних металів, оскільки за своїми властивостями вони помітно відрізняються від лужноземельних металів: берилій за реакційною здатністю більше походить на алюміній, а магній окремими властивостями нагадує літій, а деякими іншими – цинк.

Електронна структура s-металів ІІ групи – ns2. Найбільш характерний ступінь окиснення дорівнює +2. Перший потенціал йонізації І1 вищий, ніж у s-металів ІА-підгрупи, що є наслідком зростання заряду ядра і зменшення атомних радіусів порівняно з лужними металами, а також підвищеної стійкості повністю заповненої електронами ns2-конфігурації на відміну від ns1.

Метали ІІА-підгрупи – це речовини, що мають більшу твердість і меншу активність, ніж лужні метали.

У межах ІІА-підгрупи хімічна активність металів зростає згори вниз, причому, за багатьма своїми показниками різко виділяється берилій.  

Вони виявлять певну схильність до утворення ковалентних зв’язків, особливо Be, сполуки якого у розчинах і в твердому стані мають переважно ковалентні зв‘язки. У магнію теж спостерігається тенденція до утворення ковалентних зв’язків, а Са, Sr і Ba, навпаки, утворюють частіше йонні зв’язки. У розчинах ці метали знаходяться, в основному, у вигляді йонів Ме2+. Незважаючи на те, що електронегативності (ЕН) і потенціали (або енергії) йонізації у лужноземельних металів більші, ніж у лужних, їх стандартні електродні потенціали (табл. 3) мають близькі значення з металами ІА-підгрупи внаслідок великої енергії гідратації йонів Ме2+:

Ме·aq2+ +2 ē à Me(тв).

Всі йони Ме2+ мають менші радіуси і поляризуються значно менше, ніж Ме+, тому їх солі майже не відхиляються від йонністі, яка  зумовлюється  поляризацією катіонів. Проте катіони магнію Mg2+ і особливо берилію Be2+ завдяки їх поляризувальній здатності помітно поляризують аніони, з якими контактують, – саме з цієї причини спостерігається тенденція до утворення ними ковалентних зв’язків.

 

Таблиця 3 – Властивості металів ІІА-підгрупи

Метал

4Be

12Mg

20Ca

38Sr

56Ba

88Ra

Атомна маса

9,01

24,31

40,08

37,62

137,34

[226]

Електронна конфігурація

[He]2s2

[Ne]3s2

[Ar]4s2

[Kr]5s2

[Xe]6s2

[Rn]7s2

Атомний радіус,нм

0,113

0,160

0,197

0,215

0,221

0,235

Радіус йона,нм

0,034

0,074

0,104

0,120

0,138

0,144

Енергія йонізації, еВ

9,32

7,65

6,11

5,69

5,21

5,28

Електро-негативність

1,5

1,2

1,0

1,0

0,9

0,9

Електродний потенціал,В

–1,85

–2,31

–2,57

–2,89

–2,90

В основі добування металів ІІА-підгрупи лежить реакція їх відновлення їз сполук за допомогою сильних відновників чи електричного струму. Берилій відновлюють із фторидів, а барій – із оксидів при високих температурах  за схемами

BeF2 + Mg à Be + MgF2,

3BaO + 2Al à 3Ba + Al2O3.

Інші метали – електролізом розплавів, наприклад:

CaCl2 à Ca + Cl2

Катод: Ca2+ +2 ē à Cao,

Анод: 2Cl – 2 ē  à Cl2o.

Крім того, магній добувають металотермічним методом (при прокалюванні доломиту при 1300оС з феросиліцієм чи алюмосиліцієм, в якому відновником виступає Si)

2(CaO·MgO) + Si à Ca2SiO4 + 2Mg,

чи за тією ж схемою – вугільнотермічним методом  (відновленням магнійвмістних сполук за допомогою вугілля С в електропечах при 2100оС).

 

 

8