|
|
|
|
|
Глава 9. Металлы главных и побочных подгрупп
§ 51. Металлы IIA-группы периодической системы Д.И. Менделеева и их важнейшие соединения
Строение и свойства IIА-группы. В таблице 38 приведена характеристика s-элементов, образующих IIА-группу. Все элементы IIА-группы двухвалентны, в соединениях они проявляют степень окисления +2. Задание 1. Рассчитайте число нейтронов и протонов в ядрах атомов элементов. Проследите по таблице 37 характер изменения: а) ионных и атомных радиусов; б) значений энергии ионизации. Сделайте выводы. Что означают квадратные скобки, в которые заключено массовое число элемента № 88? Задание 2. Рассмотрите таблицы 35 и 39. Сравните значения плотности и температуры плавления металлов IA- и IIА-групп. Наблюдаются ли в изменении физических свойств металлов IIA-группы те же закономерности, что характерны для IA-группы? Покажите взаимосвязь строение — свойства на примерах металлов IIА-группы.
Как видим, s-элементы IIА-группы образуют весьма различные по свойствам простые вещества. Бериллий амфотерен. Он растворяется в кислотах и щелочах. Магний хорошо вам знаком. Это весьма мягкий пластичный металл с поверхностью, покрытой оксидной пленкой, которая препятствует растворению металла в воде. При нагревании магний взаимодействует с водой:
Горение магния на воздухе сопровождается ослепительной вспышкой и образованием значительного количества теплоты. Подсчитано, что световой и тепловой энергии, выделяющейся при сгорании всего 4 г магния, достаточно, чтобы разогреть до кипения 100 мл ледяной воды. Кальций, стронций, барий очень схожи по свойствам. Их оксиды (земли) растворяются в воде с образованием щелочей, поэтому их и называют щелочноземельными металлами: МеО + Н2O = Ме(ОН)2 Щелочноземельные металлы легко окисляются, разлагают воду с выделением водорода, при нормальных условиях вступают в реакции с активными неметаллами, при нагревании — с неактивными:
Реакционная способность в ряду Ca-Sr-Ba возрастает. Заметно усиливается активность реакций взаимодействия с кислородом, водой. Барий способен даже к самовоспламенению от удара. Ясно, что хранение этих металлов в небольших количествах (их хранят под слоем обезвоженного минерального масла или керосина) и их применение требуют особой осторожности. Применение. Все металлы (за исключением бария) находят широкое применение. Бериллий и магний используются в качестве добавок к сплавам.
Магний и кальций применяются в металлургии как восстановители для получения ценных металлов. Например:
Стронций выполняет роль восстановителя в производстве урана. Способность щелочноземельных металлов активно соединяться с кислородом и азотом служит основой для использования их в качестве геттеров — веществ, служащих для создания вакуума в электроприборах (они химически связывают остатки газов, которые невозможно откачать насосом).
|
Как обычно изменяются свойства металлических элементов одной подгруппы? Каковы причины такого изменения?
Бериллий обладает поистине уникальным комплексом свойств. Необычность характеристики этого серебристо-серого металла состоит в соединении, казалось бы, несовместимого. Он весьма легкий (ρ = 1,82 г/см3) и очень твердый (режет стекло), прочный, но хрупкий, кроме того, теплостойкий, теплоемкий, коррозионноустойчивый. Высокие жаропрочность и теплоемкость позволяют использовать бериллий и его соединения при изготовлении теплозащитных конструкций для космических кораблей. Сплавы бериллия легки, тверды, жаростойки и коррозионноустойчивы. Знаменитые бериллиевые бронзы (2,5% Be) можно прокатывать в ленты толщиной 0,1 мм, причем их прочность на разрыв выше, чем у стали, а по мере старения она возрастает. Бериллий и его соединения используют в атомных реакторах, рентгенотехнике, радиоэлектронике. К сожалению, для широкого применения этого ценнейшего металла существуют препятствия: он хрупок, ядовит и очень дорог. Тем не менее его все же применяют для создания бытовых товаров. Из сплава бериллия, никеля и вольфрама в Швейцарии делают пружины для часов, некоторые шариковые ручки имеют втулки пишущих механизмов из сплава меди и бериллия. Оксид бериллия ВеО — очень тугоплавкое (tпл= 2570 °С), химически устойчивое вещество, проявляющее амфотерные свойства.
|
|