فلزات گروه دوم فلزات قلیایی خاکی منیزیم و بریلیم. منیزیم و کلسیم بریلیم فلز قلیایی

توزیع در طبیعت و تولید. منیزیم و کلسیم عناصر رایج روی زمین هستند (منیزیم هشتمین، کلسیم ششمین است)، و عناصر باقی مانده کمیاب تر هستند. استرانسیم و رادیوم عناصر رادیواکتیو هستند.

در پوسته زمین بریلیمبه شکل مواد معدنی یافت می شود: بریل Be 3 Al 2 (Si0 3) 6، فناسیت 2 Si0 4 باشید. انواع شفاف ناخالصی بریل (سبز زمرد،آبی آکوامارین هاو غیره) - سنگ های قیمتی. 54 ماده معدنی بریلیم شناخته شده است که مهمترین آنها بریل (و انواع آن - زمرد، آکوامارین، هلیدور، اسپارویت، روستریت، بازیت) هستند.

منیزیمبخشی از سنگ های سیلیکات است (که در میان آنها غالب است الیوین Mg 2 Si0 4)، کربنات ( دولومیت CaMg(C0 3) 2، منیزیت MgC0 3) و مواد معدنی کلرید ( کارنالیت KClMgCl 2 -6H 2 0). مقدار زیادی منیزیم در آب دریا (تا 0.38٪ MgCl 2) و در آب برخی از دریاچه ها (تا 30٪ MgCl 2) یافت می شود.

کلسیمبه شکل سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات های موجود در سنگ ها (گرانیت ها، گنیس ها و غیره)، کربنات به شکل کلسیت CaC03، مخلوط کلسیت و دولومیت (سنگ مرمر)،سولفات (انیدریت CaS0 4 و گچ CaS0 4 -2H 2 0) و همچنین فلوراید (فلوریت CaF 2) و فسفات (آپاتیت Ca 5 (P0 4) 3) و غیره

مواد معدنی ضروری استرانسیومو باریم:کربنات ها (استرونتینیت SrC0 3، پژمرده شدن BaCO 3) و سولفات ها (سلستین SrS0 4، باریت BaS0 4). رادیومدر سنگ معدن اورانیوم یافت می شود.

در صنعتبریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیوم و باریم گرفتن:

• 1) الکترولیز کلریدهای مذاب MeCl 2، که NaCl یا سایر کلریدها برای کاهش نقطه ذوب به آن اضافه می شود.
• 2) با روش های حرارتی فلزی و کربنی در دمای 1000-1300 درجه سانتی گراد.

به خصوص بریلیم خالص از ذوب منطقه ای به دست می آید. برای به دست آوردن منیزیم خالص (99.999٪ Mg)، منیزیم فنی بارها و بارها در خلاء تصعید می شود. باریم با خلوص بالا با روش آلومینوترمیک از BaO بدست می آید.

خواص فیزیکی و شیمیایی. به شکل مواد ساده، اینها فلزات براق نقره ای-سفید هستند، بریلیم سخت است (می تواند شیشه را برش دهد)، اما شکننده است، بقیه نرم و انعطاف پذیر هستند. ویژگی خاص بریلیوم این است که در هوا با یک لایه اکسید نازک پوشیده شده است که از فلز در برابر عملکرد اکسیژن حتی در دمای بالا محافظت می کند. در دمای بالای 800 درجه سانتی گراد، بریلیم اکسید می شود و در دمای 1200 درجه سانتی گراد، فلز بریلیم می سوزد و به پودر سفید BeO تبدیل می شود.

با افزایش عدد اتمی یک عنصر، چگالی، ذوب و نقطه جوش افزایش می یابد. الکترونگاتیوی عناصر این گروه متفاوت است. برای Be بسیار زیاد است (ze = 1.57)، که ماهیت آمفوتریک ترکیبات آن را تعیین می کند.

همه فلزات به صورت آزاد در مقایسه با فلزات قلیایی واکنش کمتری دارند، اما کاملاً فعال هستند (همچنین در زیر نفت سفید در ظروف در بسته ذخیره می شوند و کلسیم معمولاً در قوطی های فلزی محکم در بسته ذخیره می شود).

تعامل با مواد سادهفعالیت شیمیایی فلزات در زیر گروه از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی افزایش می یابد.

در هوا اکسید می شوند و اکسیدهای MeO را تشکیل می دهند و استرانسیوم و باریم وقتی در هوا تا 500 درجه سانتیگراد گرم می شوند، پراکسیدهای Me0 2 را تشکیل می دهند که در دماهای بالاتر به اکسید و اکسیژن تجزیه می شوند. تعامل با مواد ساده در نمودار ارائه شده است:

همه فلزات به طور فعال با غیر فلزات تعامل دارند: با اکسیژن اکسیدهای MeO (Me = Be - Ra) را تشکیل می دهند، با هالوژن ها - هالیدها، به عنوان مثال کلریدهای MeCl 2، با هیدروژن - هیدریدهای MeH 2، با گوگرد - سولفیدهای MeS، با نیتروژن - Me 3 نیتریدهای N 2، با کربن - کاربیدها (استیلنیدها) MeC 2 و غیره.

آنها با فلزات مخلوط های یوتکتیک، محلول های جامد و ترکیبات بین فلزی را تشکیل می دهند. بریلیمبا برخی از اشکال عناصر d بریلیدها -ترکیبات با ترکیب متغیر MeBe 12 (Me = Ti، Nb، Ta، Mo)، MeBe tl (Me = Nb، Ta)، که با نقطه ذوب بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای 1200-1600 درجه سانتیگراد مشخص می شود.

رابطه با آب, اسیدها و قلیاهابریلیم موجود در هوا با یک لایه اکسید پوشیده شده است که باعث کاهش فعالیت شیمیایی آن شده و از تعامل آن با آب جلوگیری می کند. خاصیت آمفوتریک از خود نشان می دهد و با اسیدها و قلیاها واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند. در این حالت نمک های انواع کاتیونی و آنیونی تشکیل می شوند:

بریلیم سرد غلیظ HN0 3 و H 2 S0 4 غیرفعال می شود.

منیزیم مانند بریلیم در برابر آب مقاوم است. با آب سرد بسیار آهسته واکنش نشان می دهد، زیرا Mg(OH) 2 به دست آمده کمی محلول است. هنگامی که گرم می شود، واکنش به دلیل انحلال Mg(OII) 2 تسریع می شود. به شدت در اسیدها حل می شود. استثناها HF و H 3 P0 4 هستند که ترکیبات کم محلول را با آن تشکیل می دهند. منیزیم، بر خلاف بریلیم، با مواد قلیایی تعامل ندارد.

فلزات زیر گروه کلسیم (خاک قلیایی) با آب واکنش داده و اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق شده هیدروژن آزاد می کنند و هیدروکسیدها و نمک های مربوطه را تشکیل می دهند:

مشابه منیزیم، آنها با قلیاها تعامل ندارند. خواص ترکیبات عناصر زیر گروه HA. ترکیبات اکسیژن. اکسید بریلیم و هیدروکسید در طبیعت آمفوتر هستند، بقیه بازی هستند. بازهایی که در آب بسیار محلول هستند عبارتند از Sr(OH) 2 و Ba(OH) 2 که به عنوان قلیایی طبقه بندی می شوند.

اکسید BeO نسوز است (نقطه ذوب δ = 2530 درجه سانتیگراد)، رسانایی حرارتی را افزایش داده و پس از پیش کلسیناسیون در دمای 400 درجه سانتیگراد، بی اثری شیمیایی دارد. ماهیت آن آمفوتریک است و در هنگام همجوشی با اکسیدهای اسیدی و بازی و همچنین با اسیدها و قلیاها هنگام گرم شدن واکنش نشان می دهد و به ترتیب نمک های بریلیم و بریلات ها را تشکیل می دهد:

هیدروکسید بریلیم Be(OH) 2 مشابه رفتار می کند - بدون حل شدن در آب، هم در اسیدها و هم در قلیاها محلول است:

برای رسوب دادن آن، از یک قلیایی استفاده نمی شود، بلکه از یک پایه ضعیف - هیدروکسید آمونیوم استفاده می شود:

هیدرولیز نمک های بریلیم با تشکیل رسوب نمک های اساسی کم محلول رخ می دهد، به عنوان مثال:

فقط بریلات های فلز قلیایی محلول هستند.

اکسید MgO (منیزیم سوخته) -ماده بی اثر نسوز (? pl = 2800 درجه سانتیگراد). در فناوری با تجزیه حرارتی کربنات به دست می آید:

برعکس، MgO ریز کریستالی از نظر شیمیایی فعال است و اکسید اصلی است. با آب تعامل دارد، CO 2 را جذب می کند و به راحتی در اسیدها حل می شود.

اکسیدها فلزات قلیایی خاکیگرفتن در آزمایشگاهتجزیه حرارتی کربنات ها یا نیترات های مربوطه:

در صنعت - تجزیه حرارتی کربنات های طبیعی. اکسیدها به شدت با آب واکنش می‌دهند و پایه‌های قوی تشکیل می‌دهند که بعد از قلیایی‌ها از نظر استحکام در رتبه دوم قرار دارند. در سری Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 ماهیت پایه هیدروکسیدها، حلالیت و پایداری حرارتی آنها افزایش می یابد. همه آنها به شدت با اسیدها واکنش می دهند تا نمک های مربوطه را تشکیل دهند:

بر خلاف نمک های بریلیم، نمک های محلول در آب فلزات قلیایی خاکی و منیزیم تحت هیدرولیز کاتیونی قرار نمی گیرند.

حلالیت در آب نمک های عناصر زیر گروه PA متفاوت است. به خوبی محلول کلریدها، برومیدها، یدیدها، سولفیدها (Ca - Ba)، نیتراتها، نیتریتها (Mg - Ba) هستند. کمی محلول و عملا نامحلول - فلوریدها (Mg - Ba)، سولفاتها (Ca - Ba)، ارتوفسفاتها، کربناتها، سیلیکاتها.

ترکیبات با هیدروژن و نافلزات. هیدریدهای MeH 2، نیتریدهای Me 3 N 2، کاربیدهای MeC 2 (استیلنیدها) ناپایدار هستند، با آب تجزیه می شوند تا هیدروکسیدهای مربوطه و ترکیبات هیدروژن یا هیدروژن غیر فلزات را تشکیل دهند:

کاربرد. بریلیمبه راحتی با بسیاری از فلزات آلیاژ تشکیل می دهد و به آنها سختی، استحکام، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خوردگی بیشتری می دهد. برنزهای بریلیم (آلیاژهای مس با 1 تا 3 درصد بریلیم) خواص منحصر به فردی دارند. بر خلاف بریلیم خالص، آنها به خوبی برای پردازش مکانیکی مناسب هستند، به عنوان مثال، می توان از آنها برای ساخت نوارهایی با ضخامت 0.1 میلی متر استفاده کرد. استحکام کششی این برنزها از بسیاری از فولادهای آلیاژی بیشتر است. با افزایش سن، قدرت آنها افزایش می یابد. غیر مغناطیسی هستند و رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارند. به لطف این مجموعه از خواص، آنها به طور گسترده در هوانوردی و فناوری فضایی استفاده می شوند. در راکتورهای هسته ای از بریلیم به عنوان تعدیل کننده و بازتاب کننده نوترون استفاده می شود. هنگامی که با آماده سازی رادیوم مخلوط می شود، به عنوان منبع نوترون تولید شده توسط ذرات آلفا در Be عمل می کند:

BeO به عنوان یک ماده شیمیایی مقاوم و نسوز برای ساخت بوته ها و سرامیک های خاص استفاده می شود.

منیزیمعمدتا برای تولید آلیاژهای "فوق سبک"، در متالوترمی - برای تولید Ti، Zr، V، U و غیره استفاده می شود. مهمترین آلیاژ منیزیم الکترون(3-10% A1 2 0 3، 2-3% روی، مابقی Mg) که به دلیل استحکام و چگالی کم (1.8 گرم بر سانتی متر مکعب) در راکت سازی و ساخت هواپیما استفاده می شود. مخلوط پودر منیزیم با عوامل اکسید کننده برای روشنایی و راکت های آتش زا، پرتابه ها و تجهیزات عکاسی و نورپردازی استفاده می شود. منیزیم سوخته MgO در تولید منیزیم، به عنوان پرکننده در تولید لاستیک، برای تصفیه فرآورده های نفتی، در تولید مواد نسوز، مصالح ساختمانی و غیره استفاده می شود.

کلرید MgCl 2 برای به دست آوردن منیزیم در تولید سیمان منیزیم استفاده می شود که از مخلوط کردن MgO از پیش کلسینه شده با محلول آبی 30 درصد MgCl 2 به دست می آید. این مخلوط به تدریج به یک توده جامد سفید و مقاوم در برابر اسیدها و قلیاها تبدیل می شود.

کاربرد اصلی فلز کلسیم -یک عامل کاهنده در تولید بسیاری از فلزات واسطه، اورانیوم و عناصر خاکی کمیاب (REE).

کاربید کلسیم CaC 2 - برای تولید استیلن، CaO - برای تولید سفید کننده، Ca(OH) 2، CaC0 3، CaS0 4 H 2 0 - در ساخت و ساز. Ca(OH) 2 ( شیر آهک, آهک خاموش)به عنوان یک پایه محلول ارزان استفاده می شود. ترکیبات طبیعی کلسیم به طور گسترده ای در تولید چسب برای ملات، برای تولید بتن، قطعات ساختمانی و سازه ها استفاده می شود. کلاسورها شامل سیمان ها, مواد گچ, اهکو غیره مواد گچ در درجه اول گچ سوخته، یا سنگ سنگی, - هیدرات ترکیب 2CaS0 4 H 2 0. کاربرد اصلی استرانسیومو باریم -جاذب های گاز در دستگاه های خلاء الکتریکی محلول Ba(OH) 2 ( آب باریت, باریت سوزاننده) -معرف آزمایشگاهی برای واکنش کیفی به CO2. تیتانات باریم (BaTi0 3) جزء اصلی دی الکتریک ها، پیزو- و فروالکتریک ها است.

سمیت عناصر تمام ترکیبات بریلیم سمی هستند! گرد و غبار بریلیم و ترکیبات آن به ویژه خطرناک است. استرانسیوم و باریم که سم عصب و عضله هستند نیز دارای سمیت عمومی هستند. ترکیبات باریم باعث بیماری های التهابی مغز می شود. سمیت نمک های باریم به میزان زیادی به حلالیت آنها بستگی دارد. سولفات باریم عملا نامحلول (خالص) سمی نیست، اما نمک های محلول: کلرید، نیترات، استات باریم و غیره بسیار سمی هستند (0.2-0.5 گرم کلرید باریم باعث مسمومیت می شود، دوز کشنده - 0.8-0.9 گرم). اثر سمی نمک های استرانسیوم مشابه اثر نمک های باریم است. اکسیدهای کلسیم و سایر فلزات قلیایی خاکی به شکل گرد و غبار باعث تحریک غشاهای مخاطی شده و در صورت تماس با پوست باعث سوختگی شدید می شوند. اکسید استرانسیوم مشابه اکسید کلسیم عمل می کند، اما بسیار قوی تر. نمک های فلزات قلیایی خاکی باعث بیماری های پوستی می شوند.

مفهوم فلزات قلیایی خاکی شامل بخشی از عناصر گروه دوم سیستم تناوبی است: بریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم، رادیوم. چهار فلز آخر برجسته ترین نشانه های طبقه بندی خاک قلیایی را دارند، بنابراین، در برخی از منابع، بریلیم و منیزیم در لیست قرار نمی گیرند و خود را به چهار عنصر محدود می کنند.

این فلز به این دلیل نام خود را به دست آورد که هنگامی که اکسیدهای آنها با آب برهمکنش می کنند، یک محیط قلیایی تشکیل می شود. خواص فیزیکی فلزات قلیایی خاکی: همه عناصر دارای رنگ فلزی خاکستری هستند، در شرایط عادی ساختاری جامد دارند، با افزایش عدد اتمی چگالی آنها افزایش می‌یابد و نقطه ذوب بسیار بالایی دارند. بر خلاف فلزات قلیایی، عناصر این گروه را نمی توان با چاقو برش داد (به استثنای استرانسیم). خواص شیمیایی فلزات قلیایی خاکی: دارای دو الکترون ظرفیتی هستند، فعالیت با افزایش عدد اتمی افزایش می‌یابد و به عنوان یک عامل کاهنده در واکنش‌ها عمل می‌کنند.

ویژگی های فلزات قلیایی خاکی نشان دهنده فعالیت بالای آنها است. این به ویژه در مورد عناصر با شماره سریال بزرگ صدق می کند. به عنوان مثال، بریلیم در شرایط عادی با اکسیژن و هالوژن ها تعامل ندارد. برای شروع مکانیسم واکنش، باید آن را تا دمای بیش از 600 درجه سانتیگراد گرم کرد. منیزیم در شرایط عادی یک لایه اکسیدی روی سطح دارد و همچنین با اکسیژن واکنش نمی دهد. کلسیم اکسید می شود، اما به آرامی. اما استرانسیوم، باریم و رادیوم تقریباً فوراً اکسید می شوند، بنابراین در یک محیط بدون اکسیژن در زیر یک لایه نفت سفید ذخیره می شوند.

تمام اکسیدها با افزایش عدد اتمی فلز، خواص اساسی خود را افزایش می دهند. هیدروکسید بریلیم یک ترکیب آمفوتریک است که با آب واکنش نمی دهد، اما در اسیدها بسیار محلول است. هیدروکسید منیزیم یک قلیایی ضعیف، نامحلول در آب، اما واکنش پذیر با اسیدهای قوی است. هیدروکسید کلسیم یک باز قوی و کمی محلول در آب است که با اسیدها واکنش می دهد. هیدروکسیدهای باریم و استرانسیوم بازهای قوی هستند که در آب بسیار محلول هستند. و هیدروکسید رادیوم یکی از قوی ترین قلیایی است که به خوبی با آب و تقریباً همه انواع اسیدها واکنش نشان می دهد.

روش های به دست آوردن

هیدروکسیدهای فلزات قلیایی خاکی با قرار دادن عنصر خالص در معرض آب تهیه می شوند. واکنش در شرایط اتاق (به جز بریلیم که نیاز به افزایش دما دارد) با تکامل هیدروژن ادامه می یابد. هنگامی که گرم می شود، تمام فلزات قلیایی خاکی با هالوژن ها واکنش می دهند. ترکیبات حاصل در تولید طیف وسیعی از محصولات از کودهای شیمیایی گرفته تا قطعات ریزپردازنده فوق دقیق استفاده می شود. ترکیبات فلزات قلیایی خاکی مانند عناصر خالص فعالیت بالایی از خود نشان می دهند، به همین دلیل است که در بسیاری از واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.

اغلب این اتفاق در طی واکنش های مبادله ای رخ می دهد، زمانی که لازم است یک فلز کمتر فعال از یک ماده جابجا شود. آنها به عنوان یک عامل کاهنده قوی در واکنش های ردوکس شرکت می کنند. کاتیون های دو ظرفیتی کلسیم و منیزیم به آب به اصطلاح سختی می دهند. غلبه بر این پدیده با رسوب یون ها با استفاده از عمل فیزیکی یا افزودن مواد نرم کننده خاص به آب اتفاق می افتد. نمک های فلزات قلیایی خاکی از انحلال عناصر در اسید یا در نتیجه واکنش های تبادلی تشکیل می شوند. ترکیبات به دست آمده پیوند کووالانسی قوی دارند و بنابراین رسانایی الکتریکی پایینی دارند.

در طبیعت، فلزات قلیایی خاکی را نمی توان به شکل خالص یافت، زیرا آنها به سرعت با محیط تعامل می کنند و ترکیبات شیمیایی را تشکیل می دهند. آنها بخشی از مواد معدنی و سنگ های موجود در ضخامت پوسته زمین هستند. رایج ترین آنها کلسیم و پس از آن منیزیم است و باریم و استرانسیوم کاملاً رایج هستند. بریلیم یک فلز کمیاب و رادیوم فلزی بسیار کمیاب است. در تمام مدتی که از کشف رادیوم می گذرد، تنها یک و نیم کیلوگرم فلز خالص در سراسر جهان استخراج شده است. مانند بسیاری از عناصر رادیواکتیو، رادیوم دارای ایزوتوپ است که چهار ایزوتوپ از آنها وجود دارد.

فلزات قلیایی خاکی از تجزیه مواد پیچیده و جداسازی مواد خالص از آنها به دست می آیند. بریلیم با کاهش آن از فلوراید در دمای بالا استخراج می شود. باریم از اکسید آن احیا می شود. کلسیم، منیزیم و استرانسیم از الکترولیز مذاب کلرید آنها به دست می آید. سخت ترین چیز برای سنتز رادیوم خالص است. با قرار گرفتن در معرض سنگ معدن اورانیوم استخراج می شود. به گفته دانشمندان، به طور متوسط ​​3 گرم رادیوم خالص در هر تن سنگ معدن وجود دارد، اگرچه ذخایر غنی نیز وجود دارد که حاوی 25 گرم در تن است. برای جداسازی فلز از روش های رسوب، تبلور کسری و تبادل یونی استفاده می شود.

کاربردهای فلزات قلیایی خاکی

دامنه کاربرد فلزات قلیایی خاکی بسیار گسترده است و صنایع زیادی را در بر می گیرد. بریلیم در بیشتر موارد به عنوان یک افزودنی آلیاژی در آلیاژهای مختلف استفاده می شود. سختی و استحکام مواد را افزایش می دهد و سطح را به خوبی از خوردگی محافظت می کند. همچنین به دلیل جذب ضعیف تشعشعات رادیواکتیو، بریلیم در ساخت ماشین های اشعه ایکس و در انرژی هسته ای استفاده می شود.

منیزیم به عنوان یکی از عوامل کاهنده در تولید تیتانیوم استفاده می شود. آلیاژهای آن با استحکام و سبکی بالا مشخص می شوند، بنابراین از آنها در تولید هواپیما، اتومبیل و موشک استفاده می شود. اکسید منیزیم با شعله‌ای درخشان و کورکننده می‌سوزد، که در کاربردهای نظامی منعکس می‌شود، جایی که از آن برای ساخت گلوله‌های آتش‌زا و ردیاب، شراره‌ها و نارنجک‌های انفجاری استفاده می‌شود. یکی از مهمترین عناصر برای تنظیم عملکرد طبیعی بدن است، بنابراین در برخی از داروها گنجانده شده است.

کلسیم به شکل خالص آن عملا استفاده نمی شود. برای بازیابی سایر فلزات از ترکیبات آنها و همچنین در تولید داروهایی برای تقویت بافت استخوانی مورد نیاز است. استرانسیوم برای کاهش سایر فلزات و به عنوان یک جزء اصلی برای تولید مواد ابررسانا استفاده می شود. باریم به بسیاری از آلیاژهایی که برای کار در محیط های تهاجمی طراحی شده اند اضافه می شود، زیرا دارای خواص محافظتی عالی است. رادیوم در پزشکی برای تابش کوتاه مدت پوست در درمان تومورهای بدخیم استفاده می شود.

اتم های این عناصر حاوی دو الکترون در سطح انرژی بیرونی هستند که در جریان فعل و انفعالات شیمیایی از آنها جدا می شوند و بنابراین قوی ترین عوامل کاهنده هستند. در همه ترکیبات حالت اکسیداسیون 2+ دارند. با افزایش عدد ترتیبی از بالا به پایین در یک زیرگروه، خواص کاهشی عناصر افزایش می یابد که با افزایش شعاع اتم های آنها همراه است.

رادیوم- یک عنصر رادیواکتیو، محتوای آن در طبیعت کم است.

بریلیم، منیزیم و فلزات قلیایی خاکی- مواد ساده استرانسیوم، فلزی به رنگ سفید مایل به نقره ای روشن، رنگ طلایی دارد. بسیار سخت تر از فلزات قلیایی است، در حالی که باریم نرم تر از سرب است.

در هوا در دمای معمولی، سطح بریلیم و منیزیم با یک فیلم اکسید محافظ پوشیده شده است. فلزات قلیایی خاکی به طور فعالتری با اکسیژن اتمسفر برهمکنش می کنند، بنابراین آنها در زیر لایه ای از نفت سفید یا در ظروف مهر و موم شده مانند فلزات قلیایی ذخیره می شوند.

وقتی در هوا گرم می شود، تمام فلزات مورد بحث به شدت می سوزند و اکسید می شوند. برای نوشتن معادلات واکنش، از نام عمومی فلزات M نیز استفاده می کنیم:

واکنش احتراق منیزیم با فلاش کورکننده همراه است که قبلاً هنگام عکاسی از اشیاء در اتاق های تاریک استفاده می شد. در حال حاضر از فلاش برقی استفاده می شود.

بریلیم، منیزیم و تمام فلزات قلیایی خاکی هنگام گرم شدن با غیر فلزات - کلر، گوگرد، نیتروژن و غیره واکنش نشان می دهند و به ترتیب کلریدها، سولفیدها، نیتریدها را تشکیل می دهند:

از بین تمام فلزات زیرگروه اصلی گروه II، فقط بریلیم عملاً با آب تعامل نمی کند (با یک فیلم محافظ روی سطح آن جلوگیری می شود)، منیزیم به آرامی با آن واکنش می دهد، فلزات باقی مانده به شدت با آب در شرایط عادی واکنش می دهند:

مانند آلومینیوم، منیزیم و کلسیم قادر به کاهش فلزات کمیاب - نیوبیم، تانتالم، مولیبدن، تنگستن، تیتانیوم و غیره - از اکسیدهای خود هستند.

چنین روش هایی برای تولید فلزات، به قیاس با آلومینوترمی، منیزیم و کلسیوترمی نامیده می شوند.

منیزیم و کلسیم برای تولید فلزات کمیاب و آلیاژهای سبک استفاده می شود. به عنوان مثال، منیزیم بخشی از دورالومین است و کلسیم یکی از اجزای آلیاژهای سرب است که برای ساخت بلبرینگ ها و روکش های کابل ضروری است.

ترکیبات بریلیم، منیزیم و فلزات قلیایی خاکی. در طبیعت، فلزات قلیایی خاکی، مانند فلزات قلیایی، به دلیل فعالیت شیمیایی بالا، تنها به صورت ترکیبی یافت می شوند.

اکسیدهای MO مواد نسوز جامد سفید رنگی هستند که در برابر دماهای بالا مقاوم هستند.

آنها خواص اساسی را نشان می دهند، به جز اکسید بریلیم که ماهیت آمفوتریک دارد.

اکسید منیزیم در واکنش با آب غیر فعال است، تمام اکسیدهای دیگر به شدت با آن واکنش می دهند:

MO + H20 = M(OH)2

اکسیدها از بو دادن کربناتها به دست می آیند: MC03 = MO + C02

در مهندسی، اکسید کلسیم CaO را آهک زنده و MgO را منیزیم سوخته می نامند. هر دوی این اکسیدها در تولید مصالح ساختمانی استفاده می شوند.

هیدروکسیدهای فلزات قلیایی خاکی به عنوان قلیایی طبقه بندی می شوند. حلالیت آنها در آب از Ca(OH)2 به Ba(OH)2 افزایش می یابد. این هیدروکسیدها از واکنش اکسید مربوطه با آب تهیه می شوند.

گروه IIA فقط شامل فلزات - Be (بریلیم)، منیزیم (منیزیم)، کلسیم (کلسیم)، Sr (استرونسیم)، Ba (باریم) و Ra (رادیوم) است. خواص شیمیایی اولین نماینده این گروه، بریلیم، به شدت با خواص شیمیایی سایر عناصر این گروه متفاوت است. خواص شیمیایی آن از بسیاری جهات حتی بیشتر از سایر فلزات گروه IIA مشابه آلومینیوم است (به اصطلاح "شباهت مورب"). منیزیم، از نظر خواص شیمیایی، نیز به طور قابل توجهی با Ca، Sr، Ba و Ra متفاوت است، اما همچنان دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه با بریلیوم است. به دلیل شباهت قابل توجه در خواص شیمیایی کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم، آنها در یک خانواده به نام ترکیب می شوند. خاک قلیایی فلزات.

همه عناصر گروه IIA متعلق به س- عناصر، یعنی حاوی تمام الکترون های ظرفیت خود است س-سطح فرعی بنابراین، پیکربندی الکترونیکی لایه الکترونیکی بیرونی همه عناصر شیمیایی این گروه شکل می‌گیرد ns 2 ، جایی که n- تعداد دوره ای که عنصر در آن قرار دارد.

با توجه به ویژگی های ساختار الکترونیکی فلزات گروه IIA، این عناصر علاوه بر صفر، می توانند تنها یک حالت اکسیداسیون منفرد برابر 2+ داشته باشند. مواد ساده ای که توسط عناصر گروه IIA تشکیل می شوند، هنگام شرکت در هر واکنش شیمیایی، فقط می توانند اکسید شوند، یعنی. اهدای الکترون:

Me 0 – 2e — → Me +2

کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم واکنش شیمیایی بسیار بالایی دارند. مواد ساده ای که توسط آنها تشکیل می شود، عوامل کاهنده بسیار قوی هستند. منیزیم همچنین یک عامل کاهش دهنده قوی است. فعالیت کاهشی فلزات از قوانین کلی قانون تناوبی D.I تبعیت می کند. مندلیف و زیر گروه را افزایش می دهد.

تعامل با مواد ساده

با اکسیژن

بدون گرم کردن، بریلیم و منیزیم با اکسیژن اتمسفر و یا اکسیژن خالص واکنش نمی دهند، زیرا با لایه های محافظ نازکی که به ترتیب از اکسیدهای BeO و MgO تشکیل شده اند پوشیده شده اند. ذخیره آنها به هیچ روش خاصی برای محافظت در برابر هوا و رطوبت نیاز ندارد، بر خلاف فلزات قلیایی خاکی، که در زیر لایه ای از مایع خنثی به آنها، اغلب نفت سفید، ذخیره می شوند.

Be، Mg، Ca، Sr، هنگامی که در اکسیژن می سوزند، اکسیدهایی از ترکیب MeO و Ba - مخلوطی از اکسید باریم (BaO) و پراکسید باریم (BaO 2) تشکیل می دهند:

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

لازم به ذکر است که وقتی فلزات قلیایی خاکی و منیزیم در هوا می سوزند، واکنش جانبی این فلزات با نیتروژن هوا نیز رخ می دهد که در نتیجه، علاوه بر ترکیبات فلزات با اکسیژن، نیتریدهایی با فرمول کلی Me 3 N 2 نیز تشکیل می شود.

با هالوژن

بریلیم فقط در دماهای بالا با هالوژن ها واکنش می دهد و بقیه فلزات گروه IIA - در حال حاضر در دمای اتاق:

Mg + I 2 = MgI 2 - یدید منیزیم

Ca + Br 2 = CaBr 2 - کلسیم بروماید

Ba + Cl 2 = BaCl 2 - کلرید باریم

با غیر فلزات گروه IV-VI

همه فلزات گروه IIA هنگام گرم شدن با تمام نافلزهای گروه IV-VI واکنش نشان می دهند، اما بسته به موقعیت فلز در گروه و همچنین فعالیت نافلزات، درجات مختلفی از حرارت مورد نیاز است. از آنجایی که بریلیم از نظر شیمیایی بی اثرترین فلزات گروه IIA است، هنگام انجام واکنش های آن با غیر فلزات، استفاده قابل توجهی مورد نیاز است. Oدمای بالاتر

لازم به ذکر است که واکنش فلزات با کربن می تواند کاربیدهایی با ماهیت های مختلف ایجاد کند. کاربیدهایی وجود دارند که متعلق به متانیدها هستند و به طور معمول مشتقات متان در نظر گرفته می شوند که در آنها تمام اتم های هیدروژن با فلز جایگزین می شوند. آنها مانند متان دارای کربن در حالت اکسیداسیون -4 هستند و هنگامی که هیدرولیز می شوند یا با اسیدهای غیر اکسید کننده برهمکنش می کنند، یکی از محصولات متان است. همچنین نوع دیگری از کاربیدها وجود دارد - استیلنیدها که حاوی یون C 2 2- است که در واقع قطعه ای از مولکول استیلن است. کاربیدهایی مانند استیلنیدها پس از هیدرولیز یا برهمکنش با اسیدهای غیر اکسید کننده، استیلن را به عنوان یکی از محصولات واکنش تشکیل می دهند. نوع کاربید - متانید یا استیلنید - که هنگام واکنش یک فلز خاص با کربن به دست می آید به اندازه کاتیون فلز بستگی دارد. یونهای فلزی با شعاع کوچک معمولاً متانیدها و یونهای بزرگتر استیلنیدها را تشکیل می دهند. در مورد فلزات گروه دوم، متانید از برهم کنش بریلیم با کربن به دست می آید:

فلزات باقی مانده از گروه II A با کربن استیلنیدها را تشکیل می دهند:

با سیلیکون، فلزات گروه IIA سیلیسیدها را تشکیل می دهند - ترکیباتی از نوع Me 2 Si، با نیتروژن - نیتریدها (Me 3 N 2)، با فسفر - فسفیدها (Me 3 P 2):

با هیدروژن

تمام فلزات قلیایی خاکی هنگام گرم شدن با هیدروژن واکنش می دهند. برای اینکه منیزیم با هیدروژن واکنش دهد، حرارت دادن به تنهایی، مانند فلزات قلیایی خاکی، علاوه بر دمای بالا، افزایش فشار هیدروژن نیز لازم نیست. بریلیم تحت هیچ شرایطی با هیدروژن واکنش نمی دهد.

تعامل با مواد پیچیده

با آب

تمام فلزات قلیایی خاکی به طور فعال با آب واکنش می دهند و قلیایی (هیدروکسیدهای فلزی محلول) و هیدروژن تشکیل می دهند. منیزیم فقط در صورت جوشاندن با آب واکنش نشان می دهد، زیرا در هنگام گرم شدن، فیلم اکسید محافظ MgO در آب حل می شود. در مورد بریلیم، فیلم اکسید محافظ بسیار مقاوم است: آب با آن در هنگام جوشیدن یا حتی در دمای قرمز واکنش نشان نمی دهد:

با اسیدهای غیر اکسید کننده

تمام فلزات زیر گروه اصلی گروه II با اسیدهای غیر اکسید کننده واکنش می دهند، زیرا آنها در سری فعالیت در سمت چپ هیدروژن قرار دارند. در این حالت نمکی از اسید و هیدروژن مربوطه تشکیل می شود. نمونه هایی از واکنش ها:

Be + H 2 SO 4 (رقیق شده) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

با اسیدهای اکسید کننده

- اسید نیتریک رقیق شده

تمام فلزات گروه IIA با اسید نیتریک رقیق واکنش می دهند. در این مورد، محصولات احیا، به جای هیدروژن (مانند اسیدهای غیر اکسید کننده)، اکسیدهای نیتروژن، عمدتاً اکسید نیتروژن (I) (N 2 O) و در مورد اسید نیتریک بسیار رقیق، آمونیوم هستند. نیترات (NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( رازب .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4 میلی گرم + 10HNO3 (بسیار مبهم)= 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

- اسید نیتریک غلیظ

اسید نیتریک غلیظ در دمای معمولی (یا پایین) بریلیم را غیرفعال می کند. با آن واکنش نشان نمی دهد. هنگام جوشیدن، واکنش ممکن است و عمدتاً مطابق با معادله ادامه می یابد:

منیزیم و فلزات قلیایی خاکی با اسید نیتریک غلیظ واکنش داده و طیف وسیعی از محصولات کاهش نیتروژن را تشکیل می دهند.

- اسید سولفوریک غلیظ

بریلیم با اسید سولفوریک غلیظ غیرفعال می شود، یعنی. در شرایط عادی با آن واکنش نمی دهد، اما واکنش در هنگام جوشیدن رخ می دهد و منجر به تشکیل سولفات بریلیم، دی اکسید گوگرد و آب می شود:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

باریم همچنین به دلیل تشکیل سولفات باریم نامحلول توسط اسید سولفوریک غلیظ غیرفعال می شود، اما با گرم شدن با آن واکنش نشان می دهد که در اسید سولفوریک غلیظ به دلیل تبدیل آن به هیدروژن سولفات باریم حل می شود.

فلزات باقی مانده از گروه اصلی IIA تحت هر شرایطی از جمله در سرما با اسید سولفوریک غلیظ واکنش می دهند. بسته به فعالیت فلز، دمای واکنش و غلظت اسید، کاهش گوگرد می تواند به SO2، H2S و S رخ دهد:

Mg + H2SO4 ( خلاصه .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg + 4H 2 SO 4 ( خلاصه .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H 2 SO 4 ( خلاصه .) = 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

با مواد قلیایی

منیزیم و فلزات قلیایی خاکی با قلیاها تعامل ندارند و بریلیم به راحتی هم با محلول های قلیایی و هم با قلیایی های بی آب در طول همجوشی واکنش می دهد. در این حالت، هنگامی که یک واکنش در محلول آبی انجام می شود، آب نیز در واکنش شرکت می کند و محصولات تتراهیدروکسوبریلات فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی و گاز هیدروژن هستند:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - تتراهیدروکسوبریلات پتاسیم

هنگام انجام یک واکنش با یک قلیایی جامد در طی همجوشی، بریلات های فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی و هیدروژن تشکیل می شود.

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - بریلات پتاسیم

با اکسیدها

فلزات قلیایی خاکی، و همچنین منیزیم، می توانند فلزات کمتر فعال و برخی از نافلزات را از اکسیدهای خود کاهش دهند، به عنوان مثال:

روش احیای فلزات از اکسیدهای آنها با منیزیم را منیزیم می گویند.