II ჯგუფის ტუტე მიწის ლითონები მაგნიუმი და ბერილიუმი. მაგნიუმი და კალციუმი ბერილიუმის ტუტე მეტალი

გავრცელება ბუნებაში და წარმოებაში. მაგნიუმი და კალციუმი დედამიწაზე გავრცელებული ელემენტებია (მაგნიუმი მერვეა, კალციუმი მეექვსე), დანარჩენი ელემენტები კი უფრო იშვიათია. სტრონციუმი და რადიუმი რადიოაქტიური ელემენტებია.

დედამიწის ქერქში ბერილიუმიგვხვდება მინერალების სახით: ბერილიიყავი 3 Al 2 (Si0 3) 6, ფენაციტიიყავი 2 Si0 4 . მინარევის ფერის გამჭვირვალე ჯიშები ბერილი (მწვანე ზურმუხტი,ლურჯი აკვამარინებიდა სხვ.) - ძვირფასი ქვები. ცნობილია ბერილიუმის 54 მინერალი, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ბერილი (და მისი ჯიშები - ზურმუხტი, აკვამარინი, ჰელიოდორი, ბეღურა, როასტერიტი, ბაზიტი).

მაგნიუმიარის სილიკატური ქანების ნაწილი (მათ შორის ჭარბობს ოლივინი Mg 2 Si0 4), კარბონატი ( დოლომიტი CaMg(C0 3) 2, მაგნეზიტი MgC0 3) და ქლორიდის მინერალები ( კარნალიტი KClMgCl 2 -6H 2 0). დიდი რაოდენობით მაგნიუმი გვხვდება ზღვის წყალში (0,38% MgCl 2-მდე) და ზოგიერთი ტბის წყალში (30% MgCl 2-მდე).

კალციუმიშეიცავს ქანებში სილიკატებისა და ალუმოსილიკატების სახით (გრანიტები, გნეისები და სხვ.), კარბონატის სახით. კალციტი CaC0 3, კალციტისა და დოლომიტის ნარევები (მარმარილო),სულფატი (ანჰიდრიტი CaS0 4 და თაბაშირი CaS0 4 -2H 2 0) ისევე როგორც ფტორი (ფლუორიტი CaF 2) და ფოსფატი (აპატიტი Ca 5 (P0 4) 3) და ა.შ.

აუცილებელი მინერალები სტრონციუმიდა ბარიუმი:კარბონატები (სტრონტიანიტი SrC0 3, გაცვეთილი BaCO 3) და სულფატები (ცელესტინი SrS0 4, ბარიტი BaS0 4). რადიუმინაპოვნია ურანის მადნებში.

ინდუსტრიაშიბერილიუმი, მაგნიუმი, კალციუმი, სტრონციუმი და ბარიუმი მიიღეთ:

• 1) გამდნარი MeCl 2 ქლორიდების ელექტროლიზი, რომელსაც ემატება NaCl ან სხვა ქლორიდები დნობის წერტილის შესამცირებლად;
• 2) ლითონის და ნახშირბადის თერმული მეთოდებით 1000-1300°C ტემპერატურაზე.

განსაკუთრებით სუფთა ბერილიუმი მიიღება ზონის დნობით. სუფთა მაგნიუმის (99,999% Mg) მისაღებად ტექნიკური მაგნიუმი არაერთხელ სუბლიმირებულია ვაკუუმში. მაღალი სისუფთავის ბარიუმი მიიღება ალუმინოთერმული მეთოდით BaO-დან.

ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. მარტივი ნივთიერებების სახით, ეს არის მბზინავი მოვერცხლისფრო-თეთრი ლითონები, ბერილიუმი მყარია (მას შეუძლია შუშის მოჭრა), მაგრამ მყიფე, დანარჩენი რბილი და დრეკადი. ბერილიუმის განსაკუთრებული თვისება ის არის, რომ ჰაერში ის დაფარულია თხელი ოქსიდის ფენით, რომელიც იცავს ლითონს ჟანგბადის მოქმედებისგან მაღალ ტემპერატურაზეც კი. 800°C-ზე ზევით ბერილიუმი იჟანგება და 1200°C ტემპერატურაზე ბერილიუმის მეტალი იწვება და გადაიქცევა თეთრ BeO ფხვნილად.

ელემენტის ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად იზრდება სიმკვრივე, დნობის და დუღილის წერტილები. ამ ჯგუფის ელემენტების ელექტრონეგატიურობა განსხვავებულია. Be ის საკმაოდ მაღალია (ze = 1,57), რაც განსაზღვრავს მისი ნაერთების ამფოტერულ ბუნებას.

თავისუფალი სახით ყველა ლითონი ნაკლებად რეაქტიულია ტუტე ლითონებთან შედარებით, მაგრამ საკმაოდ აქტიურია (ისინი ასევე ინახება ნავთის ქვეშ დალუქულ კონტეინერებში, ხოლო კალციუმი ჩვეულებრივ ინახება მჭიდროდ დახურულ ლითონის ქილებში).

ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან.ლითონების ქიმიური აქტივობა იზრდება ქვეჯგუფში ზემოდან ქვევით ატომური რიცხვის გაზრდით.

ჰაერში ისინი იჟანგება და წარმოიქმნება MeO ოქსიდები, ხოლო სტრონციუმი და ბარიუმი, როდესაც ჰაერში თბება ~500°C-მდე, წარმოქმნის Me0 2 პეროქსიდებს, რომლებიც მაღალ ტემპერატურაზე იშლება ოქსიდად და ჟანგბადად. მარტივ ნივთიერებებთან ურთიერთქმედება წარმოდგენილია დიაგრამაში:

ყველა ლითონი აქტიურად ურთიერთქმედებს არალითონებთან: ჟანგბადთან ისინი ქმნიან ოქსიდებს MeO (Me = Be - Ra), ჰალოგენებთან - ჰალორიდებთან, მაგალითად MeCl 2 ქლორიდებთან, წყალბადთან - MeH 2 ჰიდრიდებთან, გოგირდთან - MeS სულფიდებთან, აზოტთან - Me 3. ნიტრიდები N 2, ნახშირბად - კარბიდები (აცეტილენიდები) MeC 2 და სხვ.

ლითონებთან ერთად ისინი ქმნიან ევტექტიკურ ნარევებს, მყარ ხსნარებს და მეტალთაშორის ნაერთებს. ბერილიუმიზოგიერთი d-ელემენტური ფორმებით ბერილიდები -ცვლადი შემადგენლობის ნაერთები MeBe 12 (Me = Ti, Nb, Ta, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Ta), ხასიათდება მაღალი დნობის წერტილებით და დაჟანგვისადმი გამძლეობით 1200-1600°C-მდე გაცხელებისას.

წყალთან კავშირი, მჟავები და ტუტეები.ჰაერში ბერილიუმი დაფარულია ოქსიდის ფენით, რაც იწვევს მის შემცირებულ ქიმიურ აქტივობას და ხელს უშლის წყალთან ურთიერთქმედებას. იგი ავლენს ამფოტერულ თვისებებს და რეაგირებს მჟავებთან და ტუტეებთან წყალბადის გამოყოფის მიზნით. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება კათიონური და ანიონური ტიპის მარილები:

კონცენტრირებული ცივი HN0 3 და H 2 S0 4 ბერილიუმი პასივირებულია.

მაგნიუმი, ისევე როგორც ბერილიუმი, მდგრადია წყლის მიმართ. იგი რეაგირებს ცივ წყალთან ძალიან ნელა, ვინაიდან მიღებული Mg(OH) 2 ცუდად ხსნადია; როდესაც თბება, რეაქცია აჩქარებს Mg(OII) 2-ის დაშლის გამო. ის ძალიან ენერგიულად იხსნება მჟავებში. გამონაკლისია HF და H 3 P0 4, რომლებიც ქმნიან მასთან ცუდად ხსნად ნაერთებს. მაგნიუმი, ბერილიუმისგან განსხვავებით, არ ურთიერთქმედებს ტუტეებთან.

კალციუმის ქვეჯგუფის ლითონები (ტუტე დედამიწა) ურთიერთქმედებენ წყალთან და განზავებულ მარილმჟავას და გოგირდის მჟავებს გამოყოფენ წყალბადს და წარმოქმნიან შესაბამის ჰიდროქსიდებს და მარილებს:

მაგნიუმის მსგავსად, ისინი არ ურთიერთქმედებენ ტუტეებთან. HA ქვეჯგუფის ელემენტების ნაერთების თვისებები. ჟანგბადის ნაერთები. ბერილიუმის ოქსიდი და ჰიდროქსიდი ბუნებით ამფოტერულია, დანარჩენი ძირითადია. წყალში უაღრესად ხსნადი ბაზებია Sr(OH) 2 და Ba(OH) 2;

BeO ოქსიდი არის ცეცხლგამძლე (δ დნობის წერტილი = 2530°C), აქვს გაზრდილი თბოგამტარობა და 400°C-ზე წინასწარი კალციაციის შემდეგ ქიმიური ინერტულობა. ის ბუნებით ამფოტერულია და რეაგირებს შერწყმისას როგორც მჟავე, ისე ფუძე ოქსიდებთან, ასევე მჟავებთან და ტუტეებთან გაცხელებისას, შესაბამისად წარმოქმნის ბერილიუმის მარილებს და ბერილატებს:

შესაბამისი ბერილიუმის ჰიდროქსიდი Be(OH) 2 იქცევა ანალოგიურად - წყალში გახსნის გარეშე, ის ხსნადია როგორც მჟავებში, ასევე ტუტეებში:

მის დასალექად გამოიყენება არა ტუტე, არამედ სუსტი ბაზა - ამონიუმის ჰიდროქსიდი:

ბერილიუმის მარილების ჰიდროლიზი ხდება ცუდად ხსნადი ძირითადი მარილების ნალექის წარმოქმნით, მაგალითად:

ხსნადი მხოლოდ ტუტე ლითონის ბერილიატებია.

MgO ოქსიდი (დამწვარი მაგნეზია) -ცეცხლგამძლე (? pl = 2800°C) ინერტული ნივთიერება. ტექნოლოგიაში მიიღება კარბონატის თერმული დაშლით:

წვრილკრისტალური MgO, პირიქით, ქიმიურად აქტიურია და არის მთავარი ოქსიდი. ის ურთიერთქმედებს წყალთან, შთანთქავს CO 2-ს და ადვილად იხსნება მჟავებში.

ოქსიდები ტუტე დედამიწის ლითონებიმიიღეთ ლაბორატორიაშიშესაბამისი კარბონატების ან ნიტრატების თერმული დაშლა:

მრეწველობაში - ბუნებრივი კარბონატების თერმული დაშლა. ოქსიდები ენერგიულად რეაგირებენ წყალთან, ქმნიან ძლიერ ფუძეებს, სიძლიერით მხოლოდ ტუტეების შემდეგ. სერიაში Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 იზრდება ჰიდროქსიდების ძირითადი ბუნება, მათი ხსნადობა და თერმული სტაბილურობა. ყველა მათგანი ენერგიულად რეაგირებს მჟავებთან შესაბამისი მარილების წარმოქმნით:

ბერილიუმის მარილებისგან განსხვავებით, ტუტე მიწის ლითონებისა და მაგნიუმის წყალში ხსნადი მარილები არ განიცდიან კათიონის ჰიდროლიზს.

PA ქვეჯგუფის ელემენტების მარილების წყალში ხსნადობა განსხვავებულია. კარგად ხსნადია ქლორიდები, ბრომიდები, იოდიდები, სულფიდები (Ca - Ba), ნიტრატები, ნიტრიტები (Mg - Ba). ოდნავ ხსნადი და პრაქტიკულად უხსნადი - ფტორიდები (Mg - Ba), სულფატები (Ca - Ba), ორთოფოსფატები, კარბონატები, სილიკატები.

ნაერთები წყალბადით და არალითონებით. MeH 2 ჰიდრიდები, Me 3 N 2 ნიტრიდები, MeC 2 კარბიდები (აცეტილენიდები) არასტაბილურია, წყალთან ერთად იშლება შესაბამისი ჰიდროქსიდების და არალითონების წყალბადის ან წყალბადის ნაერთების წარმოქმნით:

განაცხადი. ბერილიუმიადვილად აყალიბებს შენადნობებს ბევრ ლითონთან, რაც მათ აძლევს უფრო მეტ სიმტკიცეს, სიმტკიცეს, სითბოს წინააღმდეგობას და კოროზიის წინააღმდეგობას. ბერილიუმის ბრინჯაოს (სპილენძის შენადნობები 1-3% ბერილიუმით) უნიკალური თვისებებია. სუფთა ბერილიუმისგან განსხვავებით, ისინი კარგად ერგებიან მექანიკურ დამუშავებას, მაგალითად, მათი გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ 0,1 მმ სისქის ლენტების დასამზადებლად. ამ ბრინჯაოს გამძლეობა უფრო დიდია, ვიდრე მრავალი შენადნობი ფოლადის. ასაკის მატებასთან ერთად მათი ძალა იზრდება. ისინი არამაგნიტურია და აქვთ მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა. თვისებების ამ კომპლექსის წყალობით, ისინი ფართოდ გამოიყენება საავიაციო და კოსმოსურ ტექნოლოგიაში. ბირთვულ რეაქტორებში ბერილიუმი გამოიყენება როგორც მოდერატორი და ნეიტრონული რეფლექტორი. რადიუმის პრეპარატებთან შერევისას ის ემსახურება როგორც ნეიტრონების წყაროს, რომელიც წარმოიქმნება Be-ზე ალფა ნაწილაკების მოქმედებით:

BeO გამოიყენება როგორც ქიმიურად მდგრადი და ცეცხლგამძლე მასალა ჭურჭლისა და სპეციალური კერამიკის დასამზადებლად.

მაგნიუმიძირითადად გამოიყენება "ულტრა მსუბუქი" შენადნობების დასამზადებლად, მეტალოთერმიაში - Ti, Zr, V, U და ა.შ. მაგნიუმის შენადნობის ყველაზე მნიშვნელოვანი შენადნობია. ელექტრონი(3-10% A1 2 0 3, 2-3% Zn, დანარჩენი Mg), რომელიც სიძლიერისა და დაბალი სიმკვრივის გამო (1,8 გ/სმ 3) გამოიყენება სარაკეტო და თვითმფრინავების წარმოებაში. მაგნიუმის ფხვნილის ნარევები ჟანგვის აგენტებთან გამოიყენება განათების და ცეცხლგამჩენი რაკეტების, ჭურვების და ფოტოგრაფიისა და განათების მოწყობილობებში. დამწვარი მაგნეზია MgO გამოიყენება მაგნიუმის წარმოებაში, როგორც შემავსებელი რეზინის წარმოებაში, ნავთობპროდუქტების გასაწმენდად, ცეცხლგამძლე მასალების, სამშენებლო მასალების წარმოებაში და ა.შ.

MgCl 2 ქლორიდი გამოიყენება მაგნიუმის მისაღებად მაგნიუმის ცემენტის წარმოებაში, რომელიც მიიღება წინასწარ კალცირებული MgO MgCl 2-ის 30% წყალხსნართან შერევით. ეს ნარევი თანდათან იქცევა თეთრ მყარ მასად, მდგრადია მჟავებისა და ტუტეების მიმართ.

ლითონის ძირითადი გამოყენება კალციუმი -შემცირების აგენტი მრავალი გარდამავალი ლითონის, ურანისა და იშვიათი დედამიწის ელემენტების წარმოებაში (REE).

კალციუმის კარბიდი CaC 2 - აცეტილენის წარმოებისთვის, CaO - გაუფერულების წარმოებისთვის, Ca(OH) 2, CaC0 3, CaS0 4 H 2 0 - მშენებლობაში. Ca(OH) 2 ( ცაცხვის რძე, ჩამქრალი ცაცხვი)გამოიყენება როგორც იაფი ხსნადი ბაზა. ბუნებრივი კალციუმის ნაერთები ფართოდ გამოიყენება ნაღმტყორცნების შემკვრელების წარმოებაში, ბეტონის, სამშენებლო ნაწილებისა და კონსტრუქციების წარმოებისთვის. ბაინდერები მოიცავს ცემენტები, თაბაშირის მასალები, ცაცხვიდა ა.შ. თაბაშირის მასალები პირველ რიგში დამწვარი თაბაშირი, ან ალაბასტრი, - შემადგენლობის ჰიდრატი 2CaS0 4 H 2 0. ძირითადი გამოყენება სტრონციუმიდა ბარიუმი -გაზის შთანთქმები ელექტრო ვაკუუმ მოწყობილობებში. ხსნარი Ba(OH) 2 ( ბარიტის წყალი, კაუსტიკური ბარიტი) -ლაბორატორიული რეაგენტი CO 2-ზე ხარისხობრივი რეაქციისთვის. ბარიუმის ტიტანატი (BaTi0 3) დიელექტრიკის, პიეზო- და ფეროელექტრიკის მთავარი კომპონენტია.

ელემენტების ტოქსიკურობა. ბერილიუმის ყველა ნაერთი ტოქსიკურია! განსაკუთრებით საშიშია ბერილიუმის და მისი ნაერთების მტვერი. სტრონციუმს და ბარიუმს, როგორც ნერვებისა და კუნთების შხამს, ასევე აქვთ ზოგადი ტოქსიკურობა. ბარიუმის ნაერთები იწვევს თავის ტვინის ანთებით დაავადებებს. ბარიუმის მარილების ტოქსიკურობა დიდად არის დამოკიდებული მათ ხსნადობაზე. პრაქტიკულად უხსნადი ბარიუმის სულფატი (სუფთა) არ არის ტოქსიკური, მაგრამ ხსნადი მარილები: ქლორიდი, ნიტრატი, ბარიუმის აცეტატი და ა.შ. მაღალი ტოქსიკურია (0,2-0,5 გ ბარიუმის ქლორიდი იწვევს მოწამვლას, ლეტალური დოზა - 0,8-0,9 გ). სტრონციუმის მარილების ტოქსიკური ეფექტი მსგავსია ბარიუმის მარილების ეფექტის. კალციუმის და სხვა ტუტე მიწის ლითონების ოქსიდები მტვრის სახით აღიზიანებს ლორწოვან გარსებს და იწვევს ძლიერ დამწვრობას კანთან შეხების შემთხვევაში. სტრონციუმის ოქსიდი მოქმედებს კალციუმის ოქსიდის მსგავსად, მაგრამ ბევრად უფრო ძლიერი. მიწის ტუტე ლითონის მარილები იწვევს კანის დაავადებებს.

ტუტე დედამიწის ლითონების კონცეფცია მოიცავს პერიოდული სისტემის II ჯგუფის ელემენტებს: ბერილიუმს, მაგნიუმს, კალციუმს, სტრონციუმს, ბარიუმს, რადიუმს. ბოლო ოთხ ლითონს აქვს ტუტე დედამიწის კლასიფიკაციის ყველაზე გამოხატული ნიშნები, ამიტომ, ზოგიერთ წყაროში, ბერილიუმი და მაგნიუმი არ შედის სიაში, შემოიფარგლება ოთხი ელემენტით.

ლითონმა მიიღო სახელი იმის გამო, რომ როდესაც მათი ოქსიდები წყალთან ურთიერთქმედებენ, იქმნება ტუტე გარემო. დედამიწის ტუტე ლითონების ფიზიკური თვისებები: ყველა ელემენტს აქვს ნაცრისფერი მეტალის ფერი, ნორმალურ პირობებში მათ აქვთ მყარი სტრუქტურა, ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად იზრდება მათი სიმკვრივე და აქვთ ძალიან მაღალი დნობის წერტილი. ტუტე ლითონებისგან განსხვავებით, ამ ჯგუფის ელემენტების დაჭრა შეუძლებელია (გარდა სტრონციისა). დედამიწის ტუტე ლითონების ქიმიური თვისებები: მათ აქვთ ორი ვალენტური ელექტრონი, აქტივობა იზრდება ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად და მოქმედებენ როგორც შემცირების აგენტი რეაქციებში.

დედამიწის ტუტე ლითონების მახასიათებლები მიუთითებს მათ მაღალ აქტივობაზე. ეს განსაკუთრებით ეხება დიდი სერიული ნომრის მქონე ელემენტებს. მაგალითად, ბერილიუმი ნორმალურ პირობებში არ ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან და ჰალოგენებთან. რეაქციის მექანიზმის გასააქტიურებლად, ის უნდა გაცხელდეს 600 გრადუს ცელსიუსზე მეტ ტემპერატურაზე. მაგნიუმს ნორმალურ პირობებში აქვს ოქსიდის ფილმი ზედაპირზე და ასევე არ რეაგირებს ჟანგბადთან. კალციუმი იჟანგება, მაგრამ საკმაოდ ნელა. მაგრამ სტრონციუმი, ბარიუმი და რადიუმი თითქმის მყისიერად იჟანგება, ამიტომ ისინი ინახება ჟანგბადისგან თავისუფალ გარემოში ნავთის ფენის ქვეშ.

ყველა ოქსიდი ზრდის თავის ძირითად თვისებებს ლითონის ატომური რაოდენობის გაზრდით. ბერილიუმის ჰიდროქსიდი არის ამფოტერული ნაერთი, რომელიც არ რეაგირებს წყალთან, მაგრამ ძალიან ხსნადია მჟავებში. მაგნიუმის ჰიდროქსიდი არის სუსტი ტუტე, წყალში უხსნადი, მაგრამ რეაქტიული ძლიერი მჟავებით. კალციუმის ჰიდროქსიდი არის ძლიერი, ოდნავ წყალში ხსნადი ბაზა, რომელიც რეაგირებს მჟავებთან. ბარიუმის და სტრონციუმის ჰიდროქსიდები ძლიერი ფუძეებია, რომლებიც წყალში ძალიან ხსნადია. და რადიუმის ჰიდროქსიდი არის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი ტუტე, რომელიც კარგად რეაგირებს წყალთან და თითქმის ყველა სახის მჟავასთან.

მოპოვების მეთოდები

ტუტე მიწის ლითონების ჰიდროქსიდები მზადდება სუფთა ელემენტის წყლის ზემოქმედებით. რეაქცია მიმდინარეობს ოთახის პირობებში (გარდა ბერილიისა, რომელიც მოითხოვს ტემპერატურის ზრდას) წყალბადის ევოლუციით. როდესაც თბება, ყველა ტუტე დედამიწის ლითონი რეაგირებს ჰალოგენებთან. შედეგად მიღებული ნაერთები გამოიყენება პროდუქციის ფართო სპექტრის წარმოებაში, ქიმიური სასუქებიდან დაწყებული ულტრა ზუსტი მიკროპროცესორული ნაწილებით დამთავრებული. დედამიწის ტუტე ლითონის ნაერთები ავლენენ იგივე მაღალ აქტივობას, როგორც სუფთა ელემენტები, რის გამოც ისინი გამოიყენება მრავალ ქიმიურ რეაქციაში.

ყველაზე ხშირად ეს ხდება გაცვლითი რეაქციების დროს, როდესაც აუცილებელია ნივთიერებიდან ნაკლებად აქტიური ლითონის გადაადგილება. ისინი მონაწილეობენ რედოქს რეაქციებში, როგორც ძლიერი შემცირების აგენტი. კალციუმის და მაგნიუმის ორვალენტიანი კათიონები წყალს აძლევს ე.წ. ამ ფენომენის დაძლევა ხდება ფიზიკური მოქმედების გამოყენებით იონების დალექვით ან წყალში სპეციალური დარბილების ნივთიერებების დამატებით. ტუტე მიწის ლითონების მარილები წარმოიქმნება ელემენტების მჟავაში დაშლით ან გაცვლითი რეაქციების შედეგად. მიღებულ ნაერთებს აქვთ ძლიერი კოვალენტური ბმა და, შესაბამისად, აქვთ დაბალი ელექტრული გამტარობა.

ბუნებაში, დედამიწის ტუტე ლითონები არ გვხვდება სუფთა სახით, რადგან ისინი სწრაფად ურთიერთქმედებენ გარემოსთან, ქმნიან ქიმიურ ნაერთებს. ისინი დედამიწის ქერქის სისქეში შემავალი მინერალებისა და ქანების ნაწილია. ყველაზე გავრცელებულია კალციუმი, შემდეგ მაგნიუმი და საკმაოდ გავრცელებულია ბარიუმი და სტრონციუმი. ბერილიუმი იშვიათი ლითონია, ხოლო რადიუმი ძალიან იშვიათი მეტალია. რადიუმის აღმოჩენიდან გასული მთელი დროის განმავლობაში, მთელ მსოფლიოში მხოლოდ ერთი და ნახევარი კილოგრამი სუფთა ლითონი იქნა მოპოვებული. რადიოაქტიური ელემენტების უმეტესობის მსგავსად, რადიუმს აქვს იზოტოპები, რომელთაგან ოთხია.

მიწის ტუტე ლითონები მიიღება რთული ნივთიერებების დაშლით და მათგან სუფთა ნივთიერებების იზოლირებით. ბერილიუმის მოპოვება ხდება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ფტორიდან მისი შემცირებით. ბარიუმი მცირდება მისი ოქსიდიდან. კალციუმი, მაგნიუმი და სტრონციუმი მიიღება მათი ქლორიდის დნობის ელექტროლიზით. ყველაზე რთული სინთეზირება სუფთა რადიუმია. იგი მოიპოვება ურანის მადნის ზემოქმედებით. მეცნიერთა აზრით, საშუალოდ 3 გრამი სუფთა რადიუმია ტონა საბადოზე, თუმცა არის მდიდარი საბადოებიც, რომლებიც შეიცავს 25 გრამამდე ტონაზე. ლითონის იზოლირებისთვის გამოიყენება ნალექების, ფრაქციული კრისტალიზაციისა და იონის გაცვლის მეთოდები.

ტუტე დედამიწის ლითონების გამოყენება

დედამიწის ტუტე ლითონების გამოყენების სპექტრი ძალიან ფართოა და მოიცავს მრავალ ინდუსტრიას. ბერილიუმი უმეტეს შემთხვევაში გამოიყენება, როგორც შენადნობის დანამატი სხვადასხვა შენადნობებში. ის ზრდის მასალების სიმტკიცეს და სიმტკიცეს და კარგად იცავს ზედაპირს კოროზიისგან. ასევე, რადიოაქტიური გამოსხივების სუსტი შთანთქმის გამო, ბერილიუმი გამოიყენება რენტგენის აპარატების წარმოებაში და ბირთვულ ენერგიაში.

მაგნიუმი გამოიყენება როგორც ერთ-ერთი შემამცირებელი აგენტი ტიტანის წარმოებაში. მისი შენადნობები ხასიათდება მაღალი სიმტკიცით და სიმსუბუქით, ამიტომ ისინი გამოიყენება თვითმფრინავების, მანქანებისა და რაკეტების წარმოებაში. მაგნიუმის ოქსიდი იწვის კაშკაშა, დამაბრმავებელი ალით, რაც აისახება სამხედრო აპლიკაციებში, სადაც გამოიყენება ცეცხლგამჩენი და მკვლევარი რაუნდების, სროლების და აფეთქებული ყუმბარების დასამზადებლად. ის ორგანიზმის ნორმალური ფუნქციონირების რეგულირების ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ელემენტია, ამიტომ ზოგიერთ მედიკამენტში შედის.

კალციუმი მისი სუფთა სახით პრაქტიკულად არ გამოიყენება. ის საჭიროა მათი ნაერთებიდან სხვა ლითონების აღდგენისთვის, აგრეთვე ძვლოვანი ქსოვილის გასაძლიერებლად წამლების წარმოებისთვის. სტრონციუმი გამოიყენება სხვა ლითონების შესამცირებლად და როგორც ძირითადი კომპონენტი სუპერგამტარი მასალების წარმოებისთვის. ბარიუმი ემატება ბევრ შენადნობს, რომლებიც შექმნილია აგრესიულ გარემოში მუშაობისთვის, რადგან მას აქვს შესანიშნავი დამცავი თვისებები. რადიუმი გამოიყენება მედიცინაში კანის მოკლევადიანი დასხივებისთვის ავთვისებიანი სიმსივნეების სამკურნალოდ.

ამ ელემენტების ატომები შეიცავს ორ ელექტრონს გარე ენერგეტიკულ დონეზე, რომელსაც ისინი თმობენ ქიმიური ურთიერთქმედების დროს და, შესაბამისად, არიან ყველაზე ძლიერი შემცირების აგენტები. ყველა ნაერთში მათ აქვთ +2 ჟანგვის მდგომარეობა. როდესაც რიგითი რიცხვი იზრდება ქვეჯგუფში ზემოდან ქვევით, იზრდება ელემენტების შემცირების თვისებები, რაც დაკავშირებულია მათი ატომების რადიუსების ზრდასთან.

რადიუმი- რადიოაქტიური ელემენტია, მისი შემცველობა ბუნებაში დაბალია.

ბერილიუმი, მაგნიუმი და ტუტე დედამიწის ლითონები- მარტივი ნივთიერებები. ღია ვერცხლისფერ-თეთრ ლითონს, სტრონციუმს აქვს ოქროსფერი შეფერილობა. ის ბევრად უფრო მყარია ვიდრე ტუტე ლითონები, ხოლო ბარიუმი უფრო რბილია ვიდრე ტყვია.

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ჰაერში, ბერილიუმის და მაგნიუმის ზედაპირი დაფარულია დამცავი ოქსიდის ფილმით. დედამიწის ტუტე ლითონები უფრო აქტიურად ურთიერთქმედებენ ატმოსფერულ ჟანგბადთან, ამიტომ ისინი ინახება ნავთის ფენის ქვეშ ან დალუქულ ჭურჭელში, ტუტე ლითონების მსგავსად.

ჰაერში გაცხელებისას ყველა ლითონი ენერგიულად იწვის ოქსიდების წარმოქმნით. რეაქციის განტოლებების დასაწერად ჩვენ ასევე ვიყენებთ ლითონების M ზოგად აღნიშვნას:

მაგნიუმის წვის რეაქციას თან ახლავს დამაბრმავებელი ციმციმი. ამჟამად გამოიყენება ელექტრო განათება.

ბერილიუმი, მაგნიუმი და ყველა ტუტე დედამიწის ლითონი რეაგირებს არალითონებთან გაცხელებისას - ქლორთან, გოგირდთან, აზოტთან და ა.შ., შესაბამისად წარმოქმნიან ქლორიდებს, სულფიდებს, ნიტრიდებს:

II ჯგუფის ძირითადი ქვეჯგუფის ყველა ლითონიდან, მხოლოდ ბერილიუმი პრაქტიკულად არ ურთიერთქმედებს წყალთან (მას ხელს უშლის მის ზედაპირზე დამცავი ფილმი), მაგნიუმი ნელა რეაგირებს მასთან, დანარჩენი ლითონები ძალადობრივად რეაგირებენ წყალთან ნორმალურ პირობებში:

ალუმინის მსგავსად, მაგნიუმს და კალციუმს შეუძლიათ თავიანთი ოქსიდებისგან იშვიათი ლითონების - ნიობიუმი, ტანტალი, მოლიბდენი, ვოლფრამი, ტიტანის და სხვა.

ლითონების წარმოების ასეთ მეთოდებს, ალუმინის თერმიის ანალოგიით, ეწოდება მაგნიუმი და კალციოთერმია.

მაგნიუმი და კალციუმი გამოიყენება იშვიათი ლითონებისა და მსუბუქი შენადნობების წარმოებისთვის. მაგალითად, მაგნიუმი არის დურალუმინის ნაწილი, ხოლო კალციუმი არის ტყვიის შენადნობების ერთ-ერთი კომპონენტი, რომელიც აუცილებელია საკისრებისა და საკაბელო გარსების წარმოებისთვის.

ბერილიუმის, მაგნიუმის და ტუტე მიწის ლითონების ნაერთები. ბუნებაში, დედამიწის ტუტე ლითონები, ისევე როგორც ტუტე ლითონები, გვხვდება მხოლოდ ნაერთების სახით მათი მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო.

MO ოქსიდები არის მყარი თეთრი ცეცხლგამძლე ნივთიერებები, რომლებიც მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ.

ისინი ავლენენ ძირითად თვისებებს, გარდა ბერილიუმის ოქსიდისა, რომელიც ბუნებით ამფოტერულია.

მაგნიუმის ოქსიდი არააქტიურია წყალთან რეაქციაში, ყველა სხვა ოქსიდი ძალიან მძაფრად რეაგირებს მასთან:

MO + H20 = M(OH)2

ოქსიდები მიიღება კარბონატების გამოწვით: MC03 = MO + C02

ინჟინერიაში, კალციუმის ოქსიდს CaO-ს უწოდებენ ცაცხვს, ხოლო MgO-ს - დამწვარი მაგნეზიას. ორივე ეს ოქსიდი გამოიყენება სამშენებლო მასალების წარმოებაში.

ტუტე დედამიწის ლითონის ჰიდროქსიდები კლასიფიცირდება როგორც ტუტე. მათი ხსნადობა წყალში იზრდება Ca(OH)2-დან Ba(OH)2-მდე. ეს ჰიდროქსიდები მზადდება შესაბამისი ოქსიდის წყალთან რეაქციით.

ჯგუფი IIA შეიცავს მხოლოდ ლითონებს - Be (ბერილიუმი), Mg (მაგნიუმი), Ca (კალციუმი), Sr (სტრონციუმი), Ba (ბარიუმი) და Ra (რადიუმი). ამ ჯგუფის პირველი წარმომადგენლის, ბერილიუმის ქიმიური თვისებები ყველაზე ძლიერ განსხვავდება ამ ჯგუფის სხვა ელემენტების ქიმიური თვისებებისგან. მისი ქიმიური თვისებები მრავალი თვალსაზრისით კიდევ უფრო ჰგავს ალუმინს, ვიდრე სხვა ჯგუფის IIA ლითონებს (ე.წ. „დიაგონალური მსგავსება“). მაგნიუმი თავისი ქიმიური თვისებებით ასევე მკვეთრად განსხვავდება Ca, Sr, Ba და Ra-სგან, მაგრამ მაინც ბევრად უფრო მსგავსი ქიმიური თვისებები აქვს მათთან, ვიდრე ბერილიუმს. კალციუმის, სტრონციუმის, ბარიუმის და რადიუმის ქიმიური თვისებების მნიშვნელოვანი მსგავსების გამო, ისინი გაერთიანებულია ერთ ოჯახში ე.წ. ტუტე დედამიწა ლითონები.

IIA ჯგუფის ყველა ელემენტი ეკუთვნის ს-ელემენტები, ე.ი. შეიცავს ყველა მათ ვალენტურ ელექტრონს ს- ქვედონე ამრიგად, ამ ჯგუფის ყველა ქიმიური ელემენტის გარე ელექტრონული ფენის ელექტრონულ კონფიგურაციას აქვს ფორმა ns 2 , სად ნ- პერიოდის რაოდენობა, რომელშიც ელემენტი მდებარეობს.

IIA ჯგუფის ლითონების ელექტრონული სტრუქტურის თავისებურებების გამო, ამ ელემენტებს, ნულის გარდა, შეიძლება ჰქონდეთ მხოლოდ ერთი დაჟანგვის მდგომარეობა, რომელიც უდრის +2-ს. IIA ჯგუფის ელემენტებით წარმოქმნილ მარტივ ნივთიერებებს, ნებისმიერ ქიმიურ რეაქციაში მონაწილეობისას, მხოლოდ დაჟანგვის უნარი აქვთ, ე.ი. მიეცით ელექტრონები:

Me 0 – 2e — → Me +2

კალციუმს, სტრონციუმს, ბარიუმს და რადიუმს აქვს უკიდურესად მაღალი ქიმიური რეაქტიულობა. მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებები ძალიან ძლიერი შემცირების აგენტებია. მაგნიუმი ასევე ძლიერი შემცირების აგენტია. ლითონების შემცირების აქტივობა ემორჩილება D.I-ის პერიოდული კანონის ზოგად კანონებს. მენდელეევი და ზრდის ქვეჯგუფს.

ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან

ჟანგბადით

გათბობის გარეშე, ბერილიუმი და მაგნიუმი არ რეაგირებენ არც ატმოსფერულ ჟანგბადთან და არც სუფთა ჟანგბადთან, იმის გამო, რომ ისინი დაფარულია თხელი დამცავი ფილმებით, რომლებიც შედგება, შესაბამისად, BeO და MgO ოქსიდებისგან. მათი შენახვა არ საჭიროებს ჰაერისა და ტენისგან დაცვის სპეციალურ მეთოდებს, განსხვავებით მიწის ტუტე ლითონებისგან, რომლებიც ინახება მათ მიმართ ინერტული თხევადი ფენის ქვეშ, ყველაზე ხშირად ნავთი.

Be, Mg, Ca, Sr, ჟანგბადში დაწვისას, წარმოიქმნება MeO შემადგენლობის ოქსიდები, ხოლო Ba - ბარიუმის ოქსიდის (BaO) და ბარიუმის პეროქსიდის (BaO 2) ნარევი:

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

უნდა აღინიშნოს, რომ როდესაც ტუტე მიწის ლითონები და მაგნიუმი იწვის ჰაერში, ასევე ხდება ამ ლითონების გვერდითი რეაქცია ჰაერის აზოტთან, რის შედეგადაც, ჟანგბადთან ლითონების ნაერთების გარდა, ნიტრიდები ზოგადი ფორმულით Me 3 N. ასევე იქმნება 2.

ჰალოგენებით

ბერილიუმი რეაგირებს ჰალოგენებთან მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე, ხოლო IIA ჯგუფის დანარჩენი ლითონები - უკვე ოთახის ტემპერატურაზე:

Mg + I 2 = MgI 2 - მაგნიუმის იოდიდი

Ca + Br 2 = CaBr 2 - კალციუმის ბრომიდი

Ba + Cl 2 = BaCl 2 - ბარიუმის ქლორიდი

IV–VI ჯგუფის არალითონებთან

IIA ჯგუფის ყველა ლითონი რეაგირებს IV-VI ჯგუფის ყველა არამეტალთან გაცხელებისას, მაგრამ ჯგუფში ლითონის პოზიციიდან, ისევე როგორც არამეტალების აქტივობიდან გამომდინარე, საჭიროა გათბობის სხვადასხვა ხარისხი. ვინაიდან ბერილიუმი ქიმიურად ყველაზე ინერტულია IIA ჯგუფის ყველა მეტალს შორის, არალითონებთან მისი რეაქციების განხორციელებისას საჭიროა მნიშვნელოვანი გამოყენება. ოუფრო მაღალი ტემპერატურა.

უნდა აღინიშნოს, რომ ლითონების რეაქცია ნახშირბადთან შეიძლება წარმოქმნას სხვადასხვა ბუნების კარბიდები. არსებობს კარბიდები, რომლებიც მიეკუთვნებიან მეთანიდებს და პირობითად განიხილება მეთანის წარმოებულები, რომლებშიც წყალბადის ყველა ატომს ცვლის ლითონი. ისინი, ისევე როგორც მეთანი, შეიცავს ნახშირბადს -4 დაჟანგვის მდგომარეობაში და როდესაც ისინი ჰიდროლიზდებიან ან ურთიერთქმედებენ არაჟანგვის მჟავებთან, ერთ-ერთი პროდუქტია მეთანი. ასევე არსებობს კარბიდების სხვა სახეობა - აცეტილენიდები, რომლებიც შეიცავს C 2 2- იონს, რომელიც რეალურად არის აცეტილენის მოლეკულის ფრაგმენტი. კარბიდები, როგორიცაა აცეტილენიდები, ჰიდროლიზის ან არაჟანგვის მჟავებთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნიან აცეტილენს, როგორც რეაქციის ერთ-ერთ პროდუქტს. კარბიდის ტიპი - მეთანიდი ან აცეტილენიდი - მიღებული, როდესაც კონკრეტული ლითონი რეაგირებს ნახშირბადთან, დამოკიდებულია ლითონის კატიონის ზომაზე. ლითონის იონები მცირე რადიუსით ჩვეულებრივ ქმნიან მეტანიდებს, ხოლო უფრო დიდი იონები აცეტილენიდებს. მეორე ჯგუფის ლითონების შემთხვევაში მეთანიდი მიიღება ბერილიუმის ნახშირბადთან ურთიერთქმედებით:

II A ჯგუფის დარჩენილი ლითონები ნახშირბადთან ერთად ქმნიან აცეტილენიდებს:

სილიციუმთან, IIA ჯგუფის ლითონები ქმნიან სილიციდებს - ნაერთებს Me 2 Si ტიპის, აზოტთან - ნიტრიდებთან (Me 3 N 2), ფოსფორთან - ფოსფიდებთან (Me 3 P 2):

წყალბადით

ყველა ტუტე დედამიწის ლითონი გაცხელებისას რეაგირებს წყალბადთან. იმისთვის, რომ მაგნიუმმა წყალბადთან მოახდინოს რეაგირება, მხოლოდ გათბობა, როგორც მიწის ტუტე ლითონების შემთხვევაში, არ არის საკმარისი, გარდა მაღალი ტემპერატურისა, საჭიროა წყალბადის წნევის მომატებაც. ბერილიუმი არავითარ პირობებში არ რეაგირებს წყალბადთან.

ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან

წყლით

ყველა ტუტე დედამიწის ლითონი აქტიურად რეაგირებს წყალთან და წარმოქმნის ტუტეებს (მეტალის ხსნადი ჰიდროქსიდები) და წყალბადს. მაგნიუმი წყალთან ურთიერთქმედებს მხოლოდ ადუღებისას იმის გამო, რომ გაცხელებისას დამცავი ოქსიდის ფილმი MgO წყალში იხსნება. ბერილიუმის შემთხვევაში, დამცავი ოქსიდის ფილმი ძალიან მდგრადია: წყალი არ რეაგირებს მასთან არც ადუღებისას და არც ცხელ ტემპერატურაზე:

არაჟანგვის მჟავებით

II ჯგუფის ძირითადი ქვეჯგუფის ყველა ლითონი რეაგირებს არაჟანგვის მჟავებთან, რადგან ისინი წყალბადის მარცხნივ აქტივობის სერიაშია. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება შესაბამისი მჟავისა და წყალბადის მარილი. რეაქციების მაგალითები:

Be + H 2 SO 4 (განზავებული) = BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2

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

ჟანგვის მჟავებით

- განზავებული აზოტის მჟავა

IIA ჯგუფის ყველა ლითონი რეაგირებს განზავებულ აზოტმჟავასთან. ამ შემთხვევაში, შემცირების პროდუქტები, წყალბადის ნაცვლად (როგორც არაჟანგვის მჟავების შემთხვევაში) არის აზოტის ოქსიდები, ძირითადად აზოტის ოქსიდი (I) (N 2 O), ხოლო მაღალგანზავებული აზოტის მჟავის შემთხვევაში, ამონიუმი. ნიტრატი (NH 4 NO 3):

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

4მგ + ​​10HNO3 (ძალიან ბუნდოვანი)= 4მგ(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

- კონცენტრირებული აზოტის მჟავა

კონცენტრირებული აზოტის მჟავა ჩვეულებრივ (ან დაბალ) ტემპერატურაზე ახდენს ბერილიუმის პასიურობას, ე.ი. არ რეაგირებს მასზე. ადუღებისას რეაქცია შესაძლებელია და მიმდინარეობს უპირატესად განტოლების შესაბამისად:

მაგნიუმი და დედამიწის ტუტე ლითონები რეაგირებენ კონცენტრირებულ აზოტმჟავასთან და წარმოქმნიან აზოტის შემცირების სხვადასხვა პროდუქტების ფართო სპექტრს.

- კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა

ბერილიუმი პასივირებულია კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით, ე.ი. ნორმალურ პირობებში არ რეაგირებს მასთან, მაგრამ რეაქცია ხდება ადუღებისას და იწვევს ბერილიუმის სულფატის, გოგირდის დიოქსიდის და წყლის წარმოქმნას:

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

ბარიუმი ასევე პასიურდება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით უხსნადი ბარიუმის სულფატის წარმოქმნის გამო, მაგრამ ურთიერთქმედებს მასთან გაცხელებისას ბარიუმის სულფატი იხსნება კონცენტრირებულ გოგირდმჟავაში მისი გარდაქმნის გამო.

IIA ძირითადი ჯგუფის დარჩენილი ლითონები რეაგირებენ კონცენტრირებულ გოგირდის მჟავასთან ნებისმიერ პირობებში, მათ შორის სიცივეში. გოგირდის შემცირება შეიძლება მოხდეს SO 2, H 2 S და S-მდე, ლითონის აქტივობის, რეაქციის ტემპერატურისა და მჟავას კონცენტრაციის მიხედვით:

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

3 მგ + 4 სთ 2 SO 4 ( კონც. .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

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

ტუტეებით

მაგნიუმი და ტუტე დედამიწის ლითონები არ ურთიერთქმედებენ ტუტეებთან და ბერილიუმი ადვილად რეაგირებს როგორც ტუტე ხსნარებთან, ასევე უწყლო ტუტეებთან შერწყმის დროს. უფრო მეტიც, როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს წყალხსნარში, რეაქციაში წყალიც მონაწილეობს, ხოლო პროდუქტები არის ტუტე ან მიწის ტუტე ლითონებისა და წყალბადის გაზის ტეტრაჰიდროქსობერილატები:

Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - კალიუმის ტეტრაჰიდროქსობერილატი

შერწყმის დროს მყარ ტუტეზე რეაქციის ჩატარებისას წარმოიქმნება ტუტე ან მიწის ტუტე ლითონებისა და წყალბადის ბერილიტები.

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - კალიუმის ბერილატი

ოქსიდებით

დედამიწის ტუტე ლითონებს, ისევე როგორც მაგნიუმს, შეუძლიათ შეამცირონ ნაკლებად აქტიური ლითონები და ზოგიერთი არამეტალები მათი ოქსიდებიდან გაცხელებისას, მაგალითად:

ლითონების მათი ოქსიდებიდან მაგნიუმით შემცირების მეთოდს მაგნიუმი ეწოდება.