II grupas sārmzemju metāli magnijs un berilijs. Magnijs un kalcijs Berilija sārmu metāls

Izplatīšana dabā un ražošanā. Magnijs un kalcijs ir izplatīti elementi uz Zemes (magnijs ir astotais, kalcijs ir sestais), un pārējie elementi ir retāk sastopami. Stroncijs un rādijs ir radioaktīvi elementi.

Zemes garozā berilijs atrodami minerālu veidā: berils Be 3 Al 2 (Si0 3) 6, fenacīts Esi 2 Si0 4 . Piemaisījumu krāsas caurspīdīgas berila šķirnes (zaļas smaragdi, zils akvamarīni utt.) - dārgakmeņi. Ir zināmi 54 berilija minerāli, no kuriem nozīmīgākie ir berils (un tā šķirnes - smaragds, akvamarīns, heliodors, zvirbulīts, roasterīts, bazzīts).

Magnijs ir daļa no silikātiežiem (starp tiem dominējošie olivīns Mg 2 Si0 4), karbonāts ( dolomīts CaMg(C03)2, magnezīts MgC0 3) un hlorīdu minerālvielas ( karnalīts KClMgCl 2 -6H 2 0). Liels magnija daudzums ir atrodams jūras ūdenī (līdz 0,38% MgCl 2) un dažu ezeru ūdenī (līdz 30% MgCl 2).

Kalcijs satur silikātu un aluminosilikātu veidā iežos (granītos, gneisos utt.), karbonātu veidā kalcīts CaC0 3, kalcīta un dolomīta maisījumi (marmors), sulfāts (anhidrīts CaS0 4 un ģipsis CaS0 4 -2H 2 0), kā arī fluoru (fluorīts CaF 2) un fosfātu (apatīts Ca 5 (P0 4) 3) utt.

Būtiski minerāli stroncijs Un bārijs: karbonāti (strontianīts SrC03, novīst BaCO 3) un sulfāti (celestīna SrS0 4 , barīts BaS0 4). Rādijs atrasts urāna rūdās.

Rūpniecībā berilijs, magnijs, kalcijs, stroncijs un bārijs gūt:

• 1) izkausētu MeCl 2 hlorīdu elektrolīze, kam kušanas temperatūras pazemināšanai pievieno NaCl vai citus hlorīdus;
• 2) ar metālu un oglekļa termiskām metodēm 1000-1300°C temperatūrā.

Īpaši tīru beriliju iegūst zonas kausēšanas rezultātā. Lai iegūtu tīru magniju (99,999% Mg), tehnisko magniju atkārtoti sublimē vakuumā. Augstas tīrības pakāpes bārijs tiek iegūts ar aluminotermisko metodi no BaO.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības. Vienkāršu vielu veidā tie ir spīdīgi sudrabaini balti metāli, berilijs ir ciets (var griezt stiklu), bet trausls, pārējie ir mīksti un kaļami. Berilija īpatnība ir tā, ka tas gaisā ir pārklāts ar plānu oksīda plēvi, kas aizsargā metālu no skābekļa iedarbības pat augstā temperatūrā. Virs 800°C berilijs oksidējas, un 1200°C temperatūrā berilija metāls sadeg, pārvēršoties baltā BeO pulverī.

Palielinoties elementa atomu skaitam, palielinās blīvums, kušanas un viršanas temperatūra. Šīs grupas elementu elektronegativitāte ir atšķirīga. For Be tas ir diezgan augsts (ze = 1,57), kas nosaka tā savienojumu amfoterisko raksturu.

Visi metāli brīvā formā ir mazāk reaģējoši, salīdzinot ar sārmu metāliem, taču ir diezgan aktīvi (tos arī uzglabā zem petrolejas noslēgtos traukos, un kalciju parasti uzglabā cieši noslēgtās metāla kārbās).

Mijiedarbība ar vienkāršām vielām. Metālu ķīmiskā aktivitāte palielinās apakšgrupā no augšas uz leju, palielinoties atomu skaitam.

Gaisā tie oksidējas, veidojot MeO oksīdus, savukārt stroncijs un bārijs, karsējot gaisā līdz ~500°C, veido Me0 2 peroksīdus, kas augstākā temperatūrā sadalās oksīdos un skābeklī. Mijiedarbība ar vienkāršām vielām ir parādīta diagrammā:

Visi metāli aktīvi mijiedarbojas ar nemetāliem: ar skābekli tie veido oksīdus MeO (Me = Be - Ra), ar halogēniem - halogenīdus, piemēram, MeCl 2 hlorīdus, ar ūdeņradi - MeH 2 hidrīdus, ar sēru - MeS sulfīdus, ar slāpekli - Me 3 nitrīdi N 2, ar oglekli - karbīdi (acetilēni) MeC 2 utt.

Ar metāliem tie veido eitektiskos maisījumus, cietus šķīdumus un intermetāliskus savienojumus. Berilijs ar dažām d-elementu formām berilīdas - mainīga sastāva savienojumi MeBe 12 (Me = Ti, Nb, Ta, Mo), MeBe tl (Me = Nb, Ta), kas raksturīgi ar augstu kušanas temperatūru un izturību pret oksidēšanu, karsējot līdz 1200-1600°C.

Saistība ar ūdeni, skābes un sārmi. Berilijs gaisā ir pārklāts ar oksīda plēvi, kas samazina tā ķīmisko aktivitāti un novērš mijiedarbību ar ūdeni. Tam piemīt amfoteriskas īpašības un tas reaģē ar skābēm un sārmiem, izdalot ūdeņradi. Šajā gadījumā veidojas katjonu un anjonu sāļi:

Koncentrēts aukstais HN0 3 un H 2 S0 4 berilijs tiek pasivēts.

Magnijs, tāpat kā berilijs, ir izturīgs pret ūdeni. Tas ļoti lēni reaģē ar aukstu ūdeni, jo iegūtais Mg(OH) 2 ir slikti šķīstošs; karsējot, reakcija paātrinās Mg(OII) 2 izšķīšanas dēļ. Tas ļoti spēcīgi šķīst skābēs. Izņēmums ir HF un H 3 P0 4, kas ar to veido slikti šķīstošos savienojumus. Magnijs, atšķirībā no berilija, nesadarbojas ar sārmiem.

Kalcija apakšgrupas metāli (sārmzeme) reaģē ar ūdeni un atšķaidītu sālsskābi un sērskābi, izdalot ūdeņradi un veidojot atbilstošus hidroksīdus un sāļus:

Līdzīgi kā magnijs, tie nesadarbojas ar sārmiem. HA apakšgrupas elementu savienojumu īpašības. Skābekļa savienojumi. Berilija oksīds un hidroksīds pēc būtības ir amfotēriski, pārējie ir bāziski. Bāzes, kas labi šķīst ūdenī, ir Sr(OH) 2 un Ba(OH) 2, tās klasificē kā sārmus.

BeO oksīds ir ugunsizturīgs (δ kušanas temperatūra = 2530 ° C), tam ir paaugstināta siltumvadītspēja un pēc iepriekšējas kalcinēšanas 400 ° C temperatūrā ķīmiskā inerce. Tam ir amfotērisks raksturs un, sakausējot, tas reaģē gan ar skābiem, gan bāziskiem oksīdiem, kā arī ar skābēm un sārmiem, kad tas tiek karsēts, veidojot attiecīgi berilija sāļus un berilātus:

Atbilstošais berilija hidroksīds Be(OH) 2 uzvedas līdzīgi – nešķīst ūdenī, šķīst gan skābēs, gan sārmos:

Lai to izgulsnētu, neizmanto sārmu, bet vāju bāzi - amonija hidroksīdu:

Berilija sāļu hidrolīze notiek, veidojot slikti šķīstošu bāzes sāļu nokrišņus, piemēram:

Šķīst tikai sārmu metālu berilāti.

MgO oksīds (sadedzināts magnēzijs) - ugunsizturīga (? pl = 2800°C) inerta viela. Tehnoloģijā to iegūst, termiski sadalot karbonātu:

Smalki kristāliskais MgO, gluži pretēji, ir ķīmiski aktīvs un ir galvenais oksīds. Tas mijiedarbojas ar ūdeni, absorbē CO 2 un viegli šķīst skābēs.

Oksīdi sārmzemju metāli gūt laboratorijā atbilstošo karbonātu vai nitrātu termiskā sadalīšanās:

rūpniecībā - dabisko karbonātu termiskā sadalīšanās. Oksīdi enerģiski reaģē ar ūdeni, veidojot spēcīgas bāzes, pēc stiprības otrajā vietā aiz sārmiem. Sērijā Be(OH) 2 -> Ca(OH) 2 -> Sr(OH) 2 -> Ba(OH) 2 palielinās hidroksīdu pamatdaba, to šķīdība un termiskā stabilitāte. Tie visi enerģiski reaģē ar skābēm, veidojot atbilstošus sāļus:

Atšķirībā no berilija sāļiem, sārmzemju metālu un magnija ūdenī šķīstošie sāļi netiek pakļauti katjonu hidrolīzei.

PA apakšgrupas elementu sāļu šķīdība ūdenī ir atšķirīga. Labi šķīst hlorīdi, bromīdi, jodīdi, sulfīdi (Ca - Ba), nitrāti, nitrīti (Mg - Ba). Viegli šķīstošs un praktiski nešķīstošs - fluorīdi (Mg - Ba), sulfāti (Ca - Ba), ortofosfāti, karbonāti, silikāti.

Savienojumi ar ūdeņradi un nemetāliem. MeH 2 hidrīdi, Me 3 N 2 nitrīdi, MeC 2 karbīdi (acetilenīdi) ir nestabili, sadalās ar ūdeni, veidojot atbilstošus hidroksīdus un nemetālu ūdeņraža vai ūdeņraža savienojumus:

Pieteikums. Berilijs viegli veido sakausējumus ar daudziem metāliem, piešķirot tiem lielāku cietību, izturību, karstumizturību un izturību pret koroziju. Berilija bronzām (vara sakausējumiem ar 1-3% berilija) piemīt unikālas īpašības. Atšķirībā no tīra berilija, tos var izmantot mehāniskai apstrādei, piemēram, no tiem var izgatavot tikai 0,1 mm biezas lentes. Šo bronzu stiepes izturība ir lielāka nekā daudziem leģētajiem tēraudiem. Pieaugot vecumam, viņu spēks palielinās. Tie ir nemagnētiski, un tiem ir augsta elektriskā un siltuma vadītspēja. Pateicoties šim īpašību kompleksam, tos plaši izmanto aviācijas un kosmosa tehnoloģijās. Kodolreaktoros beriliju izmanto kā moderatoru un neitronu atstarotāju. Sajaucot ar rādija preparātiem, tas kalpo kā neitronu avots, ko rada alfa daļiņu iedarbība uz Be:

BeO izmanto kā ķīmiski izturīgu un ugunsizturīgu materiālu tīģeļu un speciālās keramikas ražošanā.

Magnijs galvenokārt izmanto “ultravieglu” sakausējumu ražošanai, metalotermijā - Ti, Zr, V, U uc ražošanai. Svarīgākais magnija sakausējums ir elektrons(3-10% A1 2 0 3, 2-3% Zn, pārējais Mg), kuru stiprības un zemā blīvuma (1,8 g/cm 3) dēļ izmanto raķešu un lidmašīnu ražošanā. Magnija pulvera maisījumus ar oksidētājiem izmanto apgaismojuma un aizdedzes raķešu, šāviņu, kā arī foto un gaismas iekārtās. Dedzināto magnēziju MgO izmanto magnija ražošanā, kā pildvielu gumijas ražošanā, naftas produktu attīrīšanai, ugunsizturīgo materiālu, būvmateriālu ražošanā u.c.

MgCl 2 hlorīdu izmanto magnija iegūšanai magnija cementa ražošanā, ko iegūst, sajaucot iepriekš kalcinētu MgO ar 30% MgCl 2 ūdens šķīdumu. Šis maisījums pamazām pārvēršas baltā cietā masā, izturīga pret skābēm un sārmiem.

Galvenais metāla pielietojums kalcijs - reducētājs daudzu pārejas metālu, urāna un retzemju elementu (REE) ražošanā.

Kalcija karbīds CaC 2 - acetilēna ražošanai, CaO - balinātāja ražošanai, Ca(OH) 2, CaC0 3, CaS0 4 H 2 0 - būvniecībā. Ca(OH)2 ( laima piens, dzēstie kaļķi) izmanto kā lētu šķīstošu bāzi. Dabiskos kalcija savienojumus plaši izmanto saistvielu ražošanā javām, betona, būvdetaļu un konstrukciju ražošanai. Saistvielas ietver cementi, ģipša materiāli, laims uc Ģipša materiāli galvenokārt ir sadedzis apmetums, vai alabastrs, - sastāva hidrāts 2CaS0 4 H 2 0. Galvenais pielietojums stroncijs Un bārijs - gāzes absorbētāji elektriskās vakuuma ierīcēs. Šķīdums Ba(OH) 2 ( barīta ūdens, kodīgais barīts) - Laboratorijas reaģents kvalitatīvai reakcijai uz CO 2. Bārija titanāts (BaTi0 3) ir dielektriķu, pjezo un feroelektrisko elementu galvenā sastāvdaļa.

Elementu toksicitāte. Visi berilija savienojumi ir toksiski! Īpaši bīstami ir berilija un tā savienojumu putekļi. Stroncijam un bārijam, kas ir nervu un muskuļu indes, ir arī vispārēja toksicitāte. Bārija savienojumi izraisa smadzeņu iekaisuma slimības. Bārija sāļu toksicitāte ir ļoti atkarīga no to šķīdības. Praktiski nešķīstošais bārija sulfāts (tīrs) nav indīgs, bet šķīstošie sāļi: hlorīds, nitrāts, bārija acetāts u.c. ir ļoti toksiski (0,2-0,5 g bārija hlorīda izraisa saindēšanos, letālā deva - 0,8-0,9 G). Stroncija sāļu toksiskā iedarbība ir līdzīga bārija sāļu iedarbībai. Kalcija un citu sārmzemju metālu oksīdi putekļu veidā kairina gļotādas un, nonākot saskarē ar ādu, izraisa smagus apdegumus. Stroncija oksīds darbojas līdzīgi kā kalcija oksīds, bet daudz spēcīgāks. Sārmzemju metālu sāļi izraisa ādas slimības.

Sārmzemju metālu jēdziens ietver daļu no periodiskās sistēmas II grupas elementiem: beriliju, magniju, kalciju, stronciju, bāriju, rādiju. Pēdējiem četriem metāliem ir visizteiktākās sārmzemju klasifikācijas pazīmes, tāpēc atsevišķos avotos berilijs un magnijs nav iekļauti sarakstā, aprobežojoties ar četriem elementiem.

Metāls ieguva savu nosaukumu tāpēc, ka, to oksīdiem mijiedarbojoties ar ūdeni, veidojas sārmaina vide. Sārmzemju metālu fizikālās īpašības: visiem elementiem ir pelēka metāliska krāsa, normālos apstākļos tiem ir cieta struktūra, palielinoties atomu skaitam, to blīvums palielinās, un tiem ir ļoti augsta kušanas temperatūra. Atšķirībā no sārmu metāliem šīs grupas elementus nevar griezt ar nazi (izņemot stronciju). Sārmzemju metālu ķīmiskās īpašības: tiem ir divi valences elektroni, aktivitāte palielinās, palielinoties atomu skaitam, un reakcijās darbojas kā reducētājs.

Sārmzemju metālu īpašības norāda uz to augsto aktivitāti. Tas jo īpaši attiecas uz elementiem ar lielu sērijas numuru. Piemēram, berilijs normālos apstākļos nesadarbojas ar skābekli un halogēniem. Lai iedarbinātu reakcijas mehānismu, tas jāuzsilda līdz temperatūrai, kas pārsniedz 600 grādus pēc Celsija. Magnijam normālos apstākļos uz virsmas ir oksīda plēve, un tas arī nereaģē ar skābekli. Kalcijs oksidējas, bet diezgan lēni. Bet stroncijs, bārijs un rādijs oksidējas gandrīz acumirklī, tāpēc tie tiek uzglabāti bezskābekļa vidē zem petrolejas slāņa.

Visi oksīdi palielina to pamatīpašības, palielinoties metāla atomu skaitam. Berilija hidroksīds ir amfotērisks savienojums, kas nereaģē ar ūdeni, bet labi šķīst skābēs. Magnija hidroksīds ir vājš sārms, nešķīst ūdenī, bet reaģē ar stiprām skābēm. Kalcija hidroksīds ir spēcīga, ūdenī nedaudz šķīstoša bāze, kas reaģē ar skābēm. Bārija un stroncija hidroksīdi ir spēcīgas bāzes, kas labi šķīst ūdenī. Un rādija hidroksīds ir viens no spēcīgākajiem sārmiem, kas labi reaģē ar ūdeni un gandrīz visu veidu skābēm.

Iegūšanas metodes

Sārmzemju metālu hidroksīdus sagatavo, pakļaujot tīru elementu ūdens iedarbībai. Reakcija notiek istabas apstākļos (izņemot beriliju, kam nepieciešama temperatūras paaugstināšana), izdaloties ūdeņradim. Sildot, visi sārmzemju metāli reaģē ar halogēniem. Iegūtos savienojumus izmanto plaša produktu klāsta ražošanā, sākot no ķīmiskajiem mēslošanas līdzekļiem līdz īpaši precīzām mikroprocesoru detaļām. Sārmzemju metālu savienojumiem ir tāda pati augsta aktivitāte kā tīriem elementiem, tāpēc tos izmanto daudzās ķīmiskās reakcijās.

Visbiežāk tas notiek apmaiņas reakciju laikā, kad nepieciešams no vielas izspiest mazāk aktīvo metālu. Tie piedalās redoksreakcijās kā spēcīgs reducētājs. Divvērtīgie kalcija un magnija katjoni piešķir ūdenim tā saukto cietību. Šīs parādības pārvarēšana notiek, izgulsnējot jonus, izmantojot fizisku darbību vai pievienojot ūdenim īpašas mīkstinošas vielas. Sārmzemju metālu sāļi veidojas, elementiem izšķīdinot skābē vai apmaiņas reakciju rezultātā. Iegūtajiem savienojumiem ir spēcīga kovalentā saite, un tāpēc tiem ir zema elektrovadītspēja.

Dabā sārmzemju metālus nevar atrast tīrā veidā, jo tie ātri mijiedarbojas ar vidi, veidojot ķīmiskus savienojumus. Tie ir daļa no minerāliem un iežiem, kas atrodas zemes garozas biezumā. Visizplatītākais ir kalcijs, kam seko magnijs, un bārijs un stroncijs ir diezgan izplatīti. Berilijs ir rets metāls, un rādijs ir ļoti rets metāls. Visā laikā, kas pagājis kopš rādija atklāšanas, visā pasaulē ir iegūts tikai pusotrs kilograms tīra metāla. Tāpat kā lielākajai daļai radioaktīvo elementu, rādijam ir izotopi, no kuriem ir četri.

Sārmzemju metālus iegūst, sadalot sarežģītas vielas un izolējot no tām tīras vielas. Beriliju iegūst, reducējot to no fluora augstā temperatūrā. Bārijs tiek reducēts no tā oksīda. Kalcijs, magnijs un stroncijs tiek iegūti to hlorīda kausējuma elektrolīzē. Visgrūtāk sintezējamais ir tīrais rādijs. To iegūst, pakļaujot urāna rūdai. Pēc zinātnieku domām, vidēji uz tonnu rūdas ir 3 grami tīra rādija, lai gan ir arī bagātīgas atradnes, kas satur pat 25 gramus tonnā. Metāla izolēšanai izmanto izgulsnēšanas, frakcionētas kristalizācijas un jonu apmaiņas metodes.

Sārmzemju metālu pielietojumi

Sārmzemju metālu pielietojuma klāsts ir ļoti plašs un aptver daudzas nozares. Beriliju vairumā gadījumu izmanto kā leģējošu piedevu dažādos sakausējumos. Tas palielina materiālu cietību un izturību, kā arī labi aizsargā virsmu no korozijas. Turklāt berilija vājās radioaktīvā starojuma absorbcijas dēļ tiek izmantots rentgena iekārtu ražošanā un kodolenerģētikā.

Magniju izmanto kā vienu no reducētājiem titāna ražošanā. Tā sakausējumiem ir raksturīga augsta izturība un vieglums, tāpēc tos izmanto lidmašīnu, automašīnu, raķešu ražošanā. Magnija oksīds deg ar spilgtu, apžilbinošu liesmu, kas atspoguļojas militāros lietojumos, kur to izmanto aizdedzinošu un marķieru lādiņu, signālraķešu un sprādziena granātu izgatavošanai. Tas ir viens no svarīgākajiem elementiem normālas organisma darbības regulēšanai, tādēļ ir iekļauts dažu medikamentu sastāvā.

Kalcijs tīrā veidā praktiski netiek izmantots. Tas ir nepieciešams citu metālu atgūšanai no to savienojumiem, kā arī zāļu ražošanā kaulaudu stiprināšanai. Stronciju izmanto, lai reducētu citus metālus un kā galveno sastāvdaļu supravadošu materiālu ražošanā. Bārijs tiek pievienots daudziem sakausējumiem, kas paredzēti darbam agresīvā vidē, jo tam piemīt lieliskas aizsargājošas īpašības. Rādiju lieto medicīnā īslaicīgai ādas apstarošanai ļaundabīgo audzēju ārstēšanā.

Šo elementu atomi ārējā enerģijas līmenī satur divus elektronus, no kuriem tie atsakās ķīmiskās mijiedarbības laikā, un tāpēc ir spēcīgākie reducētāji. Visos savienojumos to oksidācijas pakāpe ir +2. Kārtības skaitlim pieaugot apakšgrupā no augšas uz leju, elementu reducējošās īpašības palielinās, kas ir saistīts ar to atomu rādiusu palielināšanos.

Rādijs- radioaktīvs elements, tā saturs dabā ir zems.

Berilijs, magnijs un sārmzemju metāli- vienkāršas vielas. Viegli sudrabaini balts metāls, stroncijam ir zelta nokrāsa. Tas ir daudz cietāks par sārmu metāliem, savukārt bārijs ir mīkstāks par svinu.

Gaisā parastā temperatūrā berilija un magnija virsma ir pārklāta ar aizsargājošu oksīda plēvi. Sārmzemju metāli aktīvāk mijiedarbojas ar atmosfēras skābekli, tāpēc tos uzglabā zem petrolejas slāņa vai noslēgtos traukos, piemēram, sārmu metālus.

Karsējot gaisā, visi attiecīgie metāli enerģiski deg, veidojot oksīdus. Lai uzrakstītu reakcijas vienādojumus, mēs izmantojam arī vispārīgo apzīmējumu metāliem M:

Magnija degšanas reakciju pavada apžilbinoša zibspuldze, kas iepriekš tika izmantota, fotografējot objektus tumšās telpās. Šobrīd tiek izmantota elektriskā zibspuldze.

Berilijs, magnijs un visi sārmzemju metāli reaģē, karsējot ar nemetāliem - hloru, sēru, slāpekli utt., veidojot attiecīgi hlorīdus, sulfīdus, nitrīdus:

No visiem II grupas galvenās apakšgrupas metāliem tikai berilijs praktiski nesadarbojas ar ūdeni (to novērš aizsargplēve uz tā virsmas), magnijs ar to reaģē lēni, pārējie metāli normālos apstākļos spēcīgi reaģē ar ūdeni:

Līdzīgi kā alumīnijs, arī magnijs un kalcijs spēj reducēt no saviem oksīdiem retos metālus – niobiju, tantalu, molibdēnu, volframu, titānu utt.

Šādas metālu ražošanas metodes, pēc analoģijas ar aluminotermiju, sauc par magnija un kalciotermiju.

Magniju un kalciju izmanto reto metālu un vieglo sakausējumu ražošanai. Piemēram, magnijs ir daļa no duralumīna, un kalcijs ir viena no svina sakausējumu sastāvdaļām, kas nepieciešamas gultņu un kabeļu apvalku ražošanai.

Berilija, magnija un sārmzemju metālu savienojumi. Dabā sārmzemju metāli, tāpat kā sārmu metāli, to augstās ķīmiskās aktivitātes dēļ ir sastopami tikai savienojumu veidā.

MO oksīdi ir cietas baltas ugunsizturīgas vielas, kas ir izturīgas pret augstām temperatūrām.

Tiem piemīt pamatīpašības, izņemot berilija oksīdu, kas pēc būtības ir amfotērisks.

Magnija oksīds reakcijā ar ūdeni ir neaktīvs, visi pārējie oksīdi ar to reaģē ļoti spēcīgi:

MO + H20 = M(OH)2

Oksīdus iegūst, apgrauzdējot karbonātus: MC03 = MO + C02

Inženierzinātnēs kalcija oksīdu CaO sauc par dzēstiem kaļķiem, bet MgO - par sadedzinātu magnēziju. Abi šie oksīdi tiek izmantoti būvmateriālu ražošanā.

Sārmzemju metālu hidroksīdus klasificē kā sārmus. To šķīdība ūdenī palielinās no Ca(OH)2 līdz Ba(OH)2. Šos hidroksīdus sagatavo, attiecīgajam oksīdam reaģējot ar ūdeni.

IIA grupa satur tikai metālus – Be (berilijs), Mg (magnijs), Ca (kalcijs), Sr (stroncijs), Ba (bārijs) un Ra (rādijs). Šīs grupas pirmā pārstāvja berilija ķīmiskās īpašības visspēcīgāk atšķiras no pārējo šīs grupas elementu ķīmiskajām īpašībām. Tā ķīmiskās īpašības daudzējādā ziņā ir pat vairāk līdzīgas alumīnijam nekā citiem IIA grupas metāliem (tā sauktā “diagonālā līdzība”). Magnijs pēc ķīmiskajām īpašībām arī ievērojami atšķiras no Ca, Sr, Ba un Ra, bet tomēr tam piemīt daudz līdzīgākas ķīmiskās īpašības nekā berilijam. Kalcija, stroncija, bārija un rādija ķīmisko īpašību ievērojamās līdzības dēļ tie ir apvienoti vienā saimē, ko sauc par. sārmzeme metāli.

Visi IIA grupas elementi pieder s-elementi, t.i. satur visus savus valences elektronus s- apakšlīmenis Tādējādi visu šīs grupas ķīmisko elementu ārējā elektroniskā slāņa elektroniskajai konfigurācijai ir forma ns 2 , Kur n– perioda numurs, kurā elements atrodas.

IIA grupas metālu elektroniskās struktūras īpatnību dēļ šiem elementiem papildus nullei var būt tikai viens viens oksidācijas pakāpe, kas vienāda ar +2. Vienkāršas vielas, ko veido IIA grupas elementi, piedaloties jebkurās ķīmiskās reakcijās, spēj tikai oksidēties, t.i. ziedot elektronus:

Es 0 – 2e — → Es +2

Kalcijam, stroncijam, bārijam un rādijam ir ārkārtīgi augsta ķīmiskā reaktivitāte. To veidotās vienkāršās vielas ir ļoti spēcīgi reducētāji. Magnijs ir arī spēcīgs reducētājs. Metālu reducēšanas aktivitāte atbilst D.I. periodiskā likuma vispārīgajiem likumiem. Mendeļejevs un palielinās apakšgrupā.

Mijiedarbība ar vienkāršām vielām

ar skābekli

Bez karsēšanas berilijs un magnijs nereaģē ne ar atmosfēras skābekli, ne ar tīru skābekli, jo tie ir pārklāti ar plānām aizsargplēvēm, kas sastāv attiecīgi no BeO un MgO oksīdiem. To uzglabāšanai nav nepieciešamas īpašas aizsardzības metodes no gaisa un mitruma, atšķirībā no sārmzemju metāliem, kas tiek uzglabāti zem tiem inerta šķidruma, visbiežāk petrolejas, slāņa.

Be, Mg, Ca, Sr, sadedzinot skābeklī, veido oksīdus ar sastāvu MeO un Ba - bārija oksīda (BaO) un bārija peroksīda (BaO 2) maisījumu:

2Mg + O2 = 2MgO

2Ca + O2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

Ba + O 2 = BaO 2

Jāņem vērā, ka sārmzemju metāliem un magnijam degot gaisā, notiek arī šo metālu blakusreakcija ar gaisa slāpekli, kā rezultātā papildus metālu savienojumiem ar skābekli parādās nitrīdi ar vispārīgo formulu Me 3 N. veidojas arī 2.

ar halogēniem

Berilijs reaģē ar halogēniem tikai augstā temperatūrā, bet pārējie IIA grupas metāli - jau istabas temperatūrā:

Mg + I 2 = MgI 2 – Magnija jodīds

Ca + Br 2 = CaBr 2 – kalcija bromīds

Ba + Cl 2 = BaCl 2 – bārija hlorīds

ar IV–VI grupas nemetāliem

Visi IIA grupas metāli karsējot reaģē ar visiem IV-VI grupas nemetāliem, bet atkarībā no metāla atrašanās vietas grupā, kā arī nemetālu aktivitātes ir nepieciešamas dažādas karsēšanas pakāpes. Tā kā berilijs ir ķīmiski inertākais starp visiem IIA grupas metāliem, tad, veicot reakcijas ar nemetāliem, ir nepieciešama ievērojama izmantošana. O augstāka temperatūra.

Jāņem vērā, ka metālu reakcijā ar oglekli var veidoties dažāda rakstura karbīdi. Ir karbīdi, kas pieder pie metanīdiem un parasti tiek uzskatīti par metāna atvasinājumiem, kuros visi ūdeņraža atomi ir aizstāti ar metālu. Tie, tāpat kā metāns, satur oglekli -4 oksidācijas stāvoklī, un, kad tie tiek hidrolizēti vai mijiedarbojas ar neoksidējošām skābēm, viens no produktiem ir metāns. Ir arī cita veida karbīdi - acetilenīdi, kas satur C 2 2- jonu, kas patiesībā ir acetilēna molekulas fragments. Karbīdi, piemēram, acetilenīdi, hidrolīzē vai mijiedarbībā ar neoksidējošām skābēm, veido acetilēnu kā vienu no reakcijas produktiem. Karbīda veids - metanīds vai acetilenīds, kas iegūts, konkrētam metālam reaģējot ar oglekli, ir atkarīgs no metāla katjona lieluma. Metālu joni ar mazu rādiusu parasti veido metanīdus, un lielāki joni veido acetilenīdus. Otrās grupas metālu gadījumā metanīdu iegūst, berilijam mijiedarbojoties ar oglekli:

Atlikušie II A grupas metāli ar oglekli veido acetilenīdus:

Ar silīciju IIA grupas metāli veido silicīdus - Me 2 Si tipa savienojumus, ar slāpekli - nitrīdus (Me 3 N 2), ar fosforu - fosfīdus (Me 3 P 2):

ar ūdeņradi

Visi sārmzemju metāli karsējot reaģē ar ūdeņradi. Lai magnijs reaģētu ar ūdeņradi, ar karsēšanu vien, tāpat kā sārmzemju metālu gadījumā, papildus augstai temperatūrai ir nepieciešams arī paaugstināts ūdeņraža spiediens. Berilijs nekādos apstākļos nereaģē ar ūdeņradi.

Mijiedarbība ar sarežģītām vielām

ar ūdeni

Visi sārmzemju metāli aktīvi reaģē ar ūdeni, veidojot sārmus (šķīstošos metālu hidroksīdus) un ūdeņradi. Magnijs reaģē ar ūdeni tikai vārot, jo karsējot ūdenī izšķīst aizsargājošā oksīda plēve MgO. Berilija gadījumā aizsargājošā oksīda plēve ir ļoti izturīga: ūdens ar to nereaģē ne vārot, ne pat ļoti karstā temperatūrā:

ar neoksidējošām skābēm

Visi II grupas galvenās apakšgrupas metāli reaģē ar neoksidējošām skābēm, jo ​​tie atrodas aktivitāšu rindā pa kreisi no ūdeņraža. Šajā gadījumā veidojas atbilstošās skābes un ūdeņraža sāls. Reakciju piemēri:

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

Mg + 2HBr = MgBr 2 + H2

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

ar oksidējošām skābēm

− atšķaidīta slāpekļskābe

Visi IIA grupas metāli reaģē ar atšķaidītu slāpekļskābi. Šajā gadījumā reducēšanās produkti ūdeņraža vietā (kā neoksidējošo skābju gadījumā) ir slāpekļa oksīdi, galvenokārt slāpekļa oksīds (I) (N 2 O), un ļoti atšķaidītas slāpekļskābes gadījumā amonijs. nitrāts (NH 4 NO 3):

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

4Mg + 10HNO3 (ļoti neskaidrs)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− koncentrēta slāpekļskābe

Koncentrēta slāpekļskābe parastā (vai zemā) temperatūrā pasivē beriliju, t.i. ar to nereaģē. Vārot, reakcija ir iespējama un notiek galvenokārt saskaņā ar vienādojumu:

Magnijs un sārmzemju metāli reaģē ar koncentrētu slāpekļskābi, veidojot plašu dažādu slāpekļa reducēšanas produktu klāstu.

− koncentrēta sērskābe

Beriliju pasivē ar koncentrētu sērskābi, t.i. normālos apstākļos nereaģē ar to, bet reakcija notiek vārot un izraisa berilija sulfāta, sēra dioksīda un ūdens veidošanos:

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

Bāriju pasivizē arī koncentrēta sērskābe, jo veidojas nešķīstošs bārija sulfāts, bet karsējot bārija sulfāts izšķīst, jo tas pārvēršas par bārija hidrogēnsulfātu.

Atlikušie IIA pamatgrupas metāli reaģē ar koncentrētu sērskābi jebkuros apstākļos, arī aukstumā. Atkarībā no metāla aktivitātes, reakcijas temperatūras un skābes koncentrācijas sēra reducēšanās var notikt līdz SO 2, H 2 S un S:

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

3Mg + 4H2SO4 ( konc. .) = 3MgSO4 + S↓ + 4H2O

4Ca + 5H2SO4 ( konc. .) = 4CaSO4 +H2S + 4H2O

ar sārmiem

Magnijs un sārmzemju metāli nesadarbojas ar sārmiem, un berilijs saplūšanas laikā viegli reaģē gan ar sārmu šķīdumiem, gan ar bezūdens sārmiem. Šajā gadījumā, kad reakcija tiek veikta ūdens šķīdumā, reakcijā piedalās arī ūdens, un produkti ir sārmu vai sārmzemju metālu tetrahidroksoberilāti un ūdeņraža gāze:

Be + 2KOH + 2H 2O = H2 + K 2 - kālija tetrahidroksoberilāts

Veicot reakciju ar cietu sārmu saplūšanas laikā, veidojas sārmu vai sārmzemju metālu un ūdeņraža berilāti

Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - kālija berilāts

ar oksīdiem

Sārmzemju metāli, kā arī magnijs, karsējot, var reducēt mazāk aktīvos metālus un dažus nemetālus no to oksīdiem, piemēram:

Metodi reducēt metālus no to oksīdiem ar magniju sauc par magniju.