Лужноземельні метали: відмінності між версіями

'''Лу́жноземе́льні мета́ли'''&nbsp;— елементи головної підгрупи другої групи [[Періодична система хімічних елементів|періодичної системи хімічних елементів]]. До них відносяться хімічні елементи: [[берилій]], [[магній]], [[кальцій]], [[стронцій]], [[барій]] та [[радій]]<ref>{{cite book |url= http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf|title= Nomenclature of Inorganic Chemistry. IUPAC Recommendations 2005|page= 51|publisher= [[IUPAC]]|year= 2005}}</ref>.

CaCO3 –&nbsp;— кальцит

SrCO3 –&nbsp;— стронціаніт

BaCO3 –&nbsp;— вітерит

CaSO4 –&nbsp;— ангідрит

SrSO4 –&nbsp;— целестин

BaSO4 –&nbsp;— важкий шппат

''' ''' Вапняк, мармур і гіпс вже у давнину (5000 років тому) застосовувалися єгиптянами в будівельній справі. Аж до кінця 18 століття хіміки вважали вапно простою речовиною. У 1746 р. І. Потт отримав і описав досить чистий окис кальцію. У 1789 році Лавуазье передбачив, що вапно, магнезія, барит -— речовини складні. Ще задовго до відкриття стронцію і барію їх "нерозшифровані" з'єднання застосовували в піротехніку для отримання відповідно червоних і зелених вогнів. До середини 40-х років минулого століття стронцій був насамперед металом "потішних вогнів". У 1787 р. в свинцевому руднику поблизу шотландського села Стронціан був знайдений новий мінерал, який назвали стронціанітом SrCO ₃. А. Крофорд припустив існування ще невідомої «землі». У 1792 р. Т. Хоп довів що до складу знайденого мінералу входить новий елемент - стронцій. У той час що з допомогою Sr (OH) ₂ виділяли нерозчинний дісахарат стронцію (С ₁₂ Н ₂₂ О _^4.2SrO), при отримання цукру з меляси. Видобуток Sr зростала. Однак скоро було відмічено, що аналогічний сахарат кальцію теж не розчинний, а окис кальцію була безсумнівно дешевше. Інтерес до стронцію відразу ж зник і знову зріс до нього лише в 40-х роках минулого століття. Важкий шпат був першим відомим з'єднанням барію. Його відкрив на початку XVII ст. італійський алхімік Касціароло. Він же встановив, що цей мінерал після сильного нагрівання з вугіллям світиться в темряві червоним світлом і дав йому назву «lapis solaris» (сонячний камінь). У 1808 році Деві, піддаючи електролізу з ртутним катодом суміш вологою гашеного вапна з окисом ртуті, приготував амальгаму кальцію, а відігнавши з неї ртуть, отримав метал, названий «кальцій» (від лат. ''Calх,'' рід. Відмінок ''calcis - вапно).'' Тим же способом Деві були отримані Ва і Sr. Промисловий спосіб отримання кальцій розроблений Зутером і Редліхом в 1896 р. на заводі Ратенау (Німеччина). У 1904 р. почав працювати перший завод з отримання кальцію. 

Деві пробував застосовувати безліч різних методів, але всі вони з різних причин виявлялися малоуспішними. Нарешті, в 1808 р. його спіткала удача - він змішав вологу магнезію з оксидом ртуті, помістив масу на платівку з платини і пропустив через неї струм; амальгаму переніс у скляну трубку, нагрів, щоб видалити ртуть, і отримав новий метал. Тим же способом Деві вдалося отримати барій, кальцій і стронцій. Промислове виробництво магнію електролітичним способом було розпочато в Німеччині в кінці 19 століття. Теоретичні та експериментальні роботи по отриманню магнію електролітичним способом у нашій країні були виконані П. П. Федотьевим; процес відновлення оксиду магнію кремнієм у вакуумі досліджував П. Ф. Антипин. 

У періодичній системі елементів магній розташовується в головній підгрупі II групи; порядковий номер магнію - 12, атомна вага 24,312. Електронна конфігурація збудженого атома - 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ^2; будова зовнішніх електронних оболонок атома Mg (3s ²) відповідає його нульвалентному стану. Збудження до двовалентного 3s ¹ 3p ¹ вимагає витрати 62 ккал / г-атом. Іонізаційні потенціали магнію менше, ніж берилію, тому з'єднання магнію характеризуються більшою часткою іонності зв'язку. За комплексообразовательной здібності магній теж поступається берилію. Взаємодія з елементами IIIВ групи з недобудованими d-оболонками має деякі особливості. У цю групу входять Sc, Y, Ln, і Th. Ці елементи утворюють з магнієм ряд проміжних фаз і добре розчиняються в ньому в рідкому стані. Діаграми стану сумішей цих елементів з магнієм - евтектичного характеру. Розчинність цих елементів в магнії у твердому стані не велика (2 - 5% за масою). Зі лужноземельними і особливо з лужними металами магній не утворює значною області розчинності в твердому стані, що пов'язано з великим відмінностями атомних радіусів. Винятком є ​​літій, атомний радіус якого відрізняється від атомного радіусу магнію на 2%. Системи магнію з міддю, сріблом і золотом - евтектичного типу. Розчинність срібла при температурі евтектики&nbsp;— -16% за масою. 

''Берилій'' -&nbsp;— метал сріблясто-білого кольору. Досить твердий і крихкий. Володіє діамагнітними властивостями. На повітрі він покривається тонкою плівкою окисной зраджує металу сірий, матовий колір і оберігає від подальшої корозії. Стисливість берилію дуже мала. Менше всіх металів (у 17 разів менше Аl) затримує рентгенівське випромінювання. Він кристалізується в ГПУ-структурі з періодами а = 0,228 нм, і з = 0,358 нм, КЧ = 6. При 1254 °C гексагональна a-модифікація переходить у кубічну b. Берилій утворює евтектичні сплави з Al і Si. 

''Магній'' -&nbsp;— також має сріблясто-білий колір. Щодо берилію він м'якший і пластичний. На повітрі тьмяніє за рахунок окислення. Магній добре розчиняє водень. На відміну від берилію парамагнітен. Пари магнію містять молекули Mg ₂, енергіядисоціації яких оцінюється в 7 ''ккал / моль.'' Стисливість Mg мала, під тиском в 100 тис. ''атм'' його обсяг зменшується до 0,85 вихідного. Магній кристалізується в ГПУ-структурі. Для магнію характерно перекриття першої та другої зон Бріллюена. 

ЕH ₂ -&nbsp;— білі тверді речовини, погано розчинні в ефірі. Виділяють водень із води і спиртів: ЕН ₂ + 2Н ₂ О = Е (ОН) ₂ + 2Н ₂ і ЕН ₂ + 2СН ₃ ОН = Е (ОСН ₃) ₂ + 2Н ₂.

''Окиси'' Ве і Mg -&nbsp;— вельми тугоплавкі, білі, малорозчинні у воді речовини. Можуть бути отримані прокаливанием оксалатів, нітратів, карбонатів: 

Гидроокись берилію взагалі є єдиною підставою в IIA групі, яка має амфотерні властивості. Осадження Ве (OH) ₂ в процесі нейтралізації кислого розчину (за схемою: Е ^{2 +} +2 ОН ^- = Е (ОН) ₂) настає при pH = 5,7, а Mg (OH) ₂ -— при рН = 10,5. Ве (ОН) ₂ - є полімерним з'єднанням, тому його розчинність у воді незначна (РПР = 22). Зважаючи на слабкість кислотних властивостей Ве (ОН) ₂ беріллати сильно гідроліз у водному розчині. При розчиненні Ве (ОН) ₂ в кислотах утворюються тетраедрічекіе аквакомплекс [Ве (Н ₂ О) ₄] ^{2 +}, у лугах -&nbsp;— гидроксокомплекса [Be (OH) ₄] ^{2 -} (або [Be (OH) ₃] ^-) за схемою : Ве (ОН) ₂ + 2OH ^- = [Be (OH) ₄] ^{2 -.} Берилій в ''берріліат-іоні'' sp ^{3-гібридизувати,} а сам беррілат-іон має форму тетраедра. КЧ _Ве = 4. Ве (ОН) ₂ починає втрачати воду вже при 230 °C. Беріллати типу К ₂ ВеО ₂ існують тільки у твердому стані. Вони можуть бути отримані розчиненням порошку Ве на розплави лугів. Основні властивості у Ве (ОН) ₂переважають над кислотними, але виражені менш значно, ніж у Mg (ОН) _2. Гідроокис магнію зустрічається в природі (мінерал брусит). РПР Mg (OH) ₂ = 11. Mg (ОН) ₂ володіє тільки основними властивостями. Однак, взаємодією Mg (OH) ₂c 65%-ним розчином NaOH при 100 °C може бути отриманий нестійкий у водному середовищі ''тетрагідроксомагнезат'' натрію -&nbsp;— Na ₂ [Mg (OH) ₄]. Крім кислот, гідроксид магнію розчинний в розчинах солей амонію за схемою: Mg (OH) ₂ + 2NH ₄ ⁺ = Mg ^{2 +} + 2NH ₃ + 2H ₂ О. Тому розчином аміаку не можна повністю осадити гідроокис магнію, наприклад з хлориду, тому що наступний процес рівноважний: 

Обидві гідроокису добре розчиняються в кислотах: Е (ОН) ₂ + 2Н ⁺ = Е ^{2 + +} 2H ₂ О. Гідроксид магнію в промисловості отримують діючи на розчинні солі магнію вапняним молоком. Для магнію відома аналогічна гідроокису етоксідная похідна Mg (OC ₂ H ₅) ₂. Вона може бути отримана взаємодією амальгами магнію зі спиртом і являє собою білий порошок, розчинний у спирті і розкладається водою. Взаємодією свежеосажденная Mg (OH) ₂ з 30%-ної H ₂ O ₂ може бути отримана розчинна у воді гідратне ''перекис-окис'' магнію MgO ^_2. 3MgO. NH ₂ O, вона застосовується як антисептик, для шлунка тому з водою дає Мg (ОН) ₂ і перекис водню. Багато з ''солей'' берилію і магнію добре розчиняються у воді. Іони Е ^{2 +} безбарвні. Mg ^{2 +} повідомляють розчину гіркий смак, Ве ^{2 +} - солодкуватий. Солі Ве схильні гідролізу при кімнатній температурі і дають кисле середовище, солі Mg -&nbsp;— в меншій мірі. Наприклад, гідроліз сульфатів і галогенідів проходить за схемами: