Учебное пособие Санкт-Петербург




НазваниеУчебное пособие Санкт-Петербург
страница13/18
Дата конвертации03.02.2013
Размер0.99 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

3.3 Химические свойства металлов



По своей химической активности элементы IIа подгруппы лишь немного уступают щелочным металлам. Они довольно быстро окисляются на воздухе, превращаясь в оксиды, причем реакции образования оксидов при движении сверху вниз по группе становятся менее экзотермическими:

2Э + О2  2ЭО + Q .


Бериллий, несмотря на очень большую энтальпию образования ВеО (−598,2 кДж/моль), в компактном виде очень устойчив к окислению кислородом. Реакция тормозится образованием на поверхности бериллия тонкой, но плотной оксидной плёнки, которая защищает металл от глубокого окисления. Даже при температуре красного каления (500С) окисляется только поверхностный слой металла. При температурах выше 800С в оксидной плёнке образуется много дефектов, и бериллий энергично реагирует с кислородом. В порошкообразном виде бериллий значительно активнее и при нагревании загорается не только в атмосфере кислорода, но и на воздухе:


2Be + O2  2BeO.


Магний в виде компактного металла на воздухе быстро покрывается пленкой оксида MgO, которая, как и в случае бериллия, препятствует его дальнейшему окислению. Магниевый же порошок даже при небольшом нагревании горит, легко реагирует с водой и галогенами. При нагревании магниевая лента сгорает на воздухе ослепительно белым пламенем («магниевую вспышку» раньше использовали в фотоделе), образуя смесь оксида и нитрида:


2Mg + O2  2MgO;


3Mg + N2  Mg3N2 .

Кальций на воздухе быстро покрывается рыхлым слоем оксида, а при нагревании сгорает ярким оранжевым пламенем.

Металлические стронций и барий относятся к очень активным металлам. Их нужно хранить либо в запаянных стеклянных ампулах, либо под слоем керосина, так как они окисляются кислородом без нагревания. Окисляясь в атмосфере воздуха, они дают оксиды с примесью пероксидов и нитридов:

3Ba + 2O2  2BaO + BaO2 ;


3Ba + N2  Ba3N2.


Пероксид бария образуется при нагревании до 500С. При температурах выше 500С он неустойчив и разлагается на оксид и кислород.

Все элементы IIа группы реагируют с галогенами:


Ca + Br2  CaBr2.


Щелочноземельные металлы могут взаимодействовать в достаточно мягких условиях с водородом:


Са + H2 СаН2.


Образущиеся кристаллические (солеобразные) вещества являются ионными гидридами, в которых водород находится в виде гидрид-иона  Н. Устойчивость ионных гидридов s-элементов при движении сверху вниз по группе, возрастает.

Бериллий с водородом не реагирует. Его гидрид может быть получен косвенным путем, например, разложением Ве(СН3)2 при температуре 200С.

Гидриды щелочноземельных металлов химически очень активны, они самовозгораются на воздухе и разлагаются водой:


CaH2 + O2  CaO + H2O;


CaH2 + 2H2O  Ca(OH)2 + 2H2.


Гидриды щелочноземельных металлов обладают основными свойствами и с гидридами бора и алюминия образуют гидридные комплексы:


CaH2 + B2H6  Ca[BH4]2.


Магний, кальций, стронций и барий в металлическом виде при нагревании вступают в реакцию с углём с образованием карбидов МC2:


Ва + 2С  ВаС2.


Карбиды МС2 можно рассматривать как продукты замещения водорода на металл в молекуле ацетилена, поэтому они относится к ацетиленидам. При взаимодействии с водой эти карбиды дают ацетилен:


СaС2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2.


Приведённая реакция широко используется на практике для получения ацетилена. В промышленности карбид кальция получают спеканием негашеной извести с антрацитом или коксом в электрических печах при 1900С:


CaO + 3C  CaC2 + CO.


Расплавленный бериллий взаимодействует с углём с образованием карбида Ве2С, который относится к метанидам. Последний реагирует с водой с выделением метана:


Be2C + 4H2O  2Be(OH)2 + CH4.


Непосредственное взаимодействие металлов IIа группы со многими неметаллами в свободном состоянии приводит к образованию бинарных соединений, таких как нитриды, фосфиды, бориды, силициды, арсениды, сульфиды и др.. Большинство реакций протекает при нагревании. Так при температуре 300С магний реагирует с азотом, давая бесцветный кристаллический нитрид, который при взаимодействии с водой разлагается, образуя гидроксид и аммиак:


3Mg + N2  Mg3N2;


Mg3N2 + 6H2O  3Mg(OH)2 + 2NH3.


Все остальные металлы, за исключением бериллия, также реагируют с азотом и образуют нитриды, но значительно менее устойчивые, чем Mg3N2 .

Окислительно-восстановительные потенциалы всех металлов IIа группы отрицательнее 1,9 В (табл. 3.1), и относятся к активным металлам. Действительно, Ca, Sr и Ba энергично реагируют с водой и легко растворяются в кислотах:


М + 2Н2О  М(ОН)2 + Н2;


M + 2HCl  MCl2 + H2.


Магний на холоду с водой не взаимодействует, но реагирует с кипящей водой. Защитная оксидная плёнка на металлическом бериллии надёжно предохраняет его от воздействия воды при любых температурах. Однако, поскольку оксид бериллия амфотерен, то, подобно цинку и алюминию, бериллий растворяется в растворах кислот и щелочей с выделением водорода и образованием соответственно акво- и гидроксокомплексов:


Ве + 2Н3О+ + 2Н2О  [Be(H2O)4]2+ + H2;


Be + 2H2O + 2 OH  [Be(OH)4]2– + H2.


Концентрированные серная и азотная кислоты на холоду бериллий пассивируют. При нагревании эти кислоты растворяют бериллий, восстанавливаясь до H2S и NO соответственно. Разбавленную HNO3 при комнатной температуре бериллий восстанавливает до NH4+. Следует отметить, что лучше всего бериллий растворяется не в растворах кислот и щелочей, а в водном растворе гидрофторида аммония:


Be + 2NH4HF2  (NH4)2[BeF4] + H2.


Протеканию реакции способствует образование прочного фторидного комплекса:

В отличие от других металлов бериллий взаимодействует с расплавами щелочей и карбонатов щелочных металлов, с образованием бериллатов:


Be + 2NaOH  Na2BeO2 + H2;


Be + Na2CO3  Na2BeO2 + CO.

Щелочноземельные металлы, как и щелочные металлы, растворяются в жидком аммиаке, образуя синие растворы, содержащие сольватированные электроны. Из этих растворов можно выделить амиды – M(NH2)2:


Ca + 2NH3 жидк.  Ca(NH2)2 + H2.


При взаимодействии с газообразным аммиаком щелочноземельные металлы образуют гидриды:


3Ca + 2NH3 газ  3CaH2 + N2,


а бериллий и магний – нитриды:


3Mg + 2NH3  Mg3N2 + 3H2.


В этой реакции магний подобен литию. Диагональное сходство магния с литием проявляется также в способности образования магнийорганических соединений, в которых между атомами металла и углерода возникают ковалентные связи. Обычно магнийорганические соединения получают при реакции металла с органическими галогенпроизводными:


2C6H5Br + 2Mg  (C6H5)2Mg + MgBr2 .

Металлы IIa группы легко восстанавливают другие металлы из их оксидов, гидроксидов и солей. Не случайно на практике металлические магний и кальций широко используются в процессах металлотермии:


3Ca + Al2O3  2Al + 3CaO; 2CsOH +2Mg  2Cs + 2MgO + H2.

Металлический магний также является очень удобным восстановителем в водных растворах. Так порошком магния можно выделять другие металлы из растворов их солей:

Mg + CoSO4  MgSO4 + Co.


1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18

Похожие:

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Учебное пособие предназначено для студентов II курса химических специальностей

Учебное пособие Санкт-Петербург iconНовые поступления в библиотеку балтийского русского института
Федералогия: учебное пособие / Р. Г. Абдулатипов. Санкт-Петербург: Питер, 2004. 320 с.: ил. (Учебное пособие)

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие санкт-петербург
Вязкость жидких сред: Учебное пособие / И. В. Степанова, А. В. Тарасов. – Спб.: Петербургский государственный университет путей сообщения,...

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Издательство спбгпу санкт-Петербург
Учебное пособие соответствует дисциплинам опд ф10 «Сети ЭВМ и телекоммуникации» государственного общеобразовательного стандарта направления...

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт Петербург 2002 удк 629. 76
Керножицкий В. А., Бызов Л. Н. Надежность. Лабораторный практикум: Учебное пособие. Балт гос тех ун-т, спб., 2002. – с

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А
Дан структурный анализ одного из важнейших направлений в исследовании турбулентных те

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2008 Авторы : Кокин В. Г., кандидат военных наук, доцент; Абликов В. И. Под общей редакцией
Учебное пособие предназначено для должностных лиц и специалистов го и рсчс организаций, преподавателей умц гочс и пб

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2007 Научный редактор: Шипицына Л. М. д б. н., проф., заслуж деят науки рф
Профилактика вич-инфекции у несовершеннолетних в образовательной среде: Учебное пособие / Под ред. Л. М. Шипицыной. – Спб, 2007

Учебное пособие Санкт-Петербург iconТехника и технические науки в целом 22. 30. 10я73 Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб пособие для вузов / К. К. Ким [и др.]; под ред. К. К. Кима. Санкт-Петербург и др. Питер, 2006. 367 с. (Учебное пособие)
Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб пособие для вузов / К. К. Ким [и др.]; под ред. К....

Учебное пособие Санкт-Петербург iconУчебное пособие для студентов гуманитарных факультетов Санкт-Петербург


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница