Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 88
Текст из файла (страница 88)
1,74 г/смг, т. пл. 650 "С, т. кип. 1095 С), на воздухо окисляется и приобретает матовый оттенок. Он мягче и пластичнее бериллия. Магний — активный металл. Легко взаимодействует с галогенами; при нагревании сгорает на воздухе, окисляется серой и азотом. С соответствующими металлами образует эвтектические смеси, твердые растворы и интермегаллические соединения, которые входят в состав его сплавов.
Наиболое важный сплав магния — электрон (3 — У>% А1, 0,2 — 3% Хп, остальное Мб), который благодаря его прочности и малой плотности (1,8 г/смэ) применяют в ракетной технике и авиш:троении. В электрохимическом ряду напряжений магний расположен перед водородом (гг' = — 2,36 В). С холодной водой взаимодействует очень гээ медленно, так как образующийся при этом Мб(ОН)г плохо растворим; при нагревании реакция ускоряется за счет растворения Мб(ОН)г,в кислотах растворяется очень энергично, за исключением кислот (НГ, НОР04Ь образующих с ним малорастворимые соединения. Со щелочами магний практически не взаимодействует. Основную массу производимого магния получают электролиэом расплавленного карналлита или дихлорида магния, в который для понижения температуры плавления (до 720 — 750 'С) добавляют ХаС! или другие хлориды. Магний получают также металлотермическим и углетермическим методами.
При металлотермическом методе прокаленный доломит СаО.М80 восстанавливают в электропечах (при 1200— 1300 'С) в вакууме ферросилицием или элюмосилицием: 2(СаО М60) + Б! = Са Б!04 + 2М6 м8,8! Мб,р, м88 мбс!г АН~ г м кДж/моль . К. «. Мб.......... К. ч, Э........... -26 -107 4 4 8 б -177 -б41 б б б 3 Степень окисления +2 часто проявляется и в металлидах (М8ОА!г, М8ОЯЬг, МбгРЬ). Бинарные соединения Мб в зависимости от электро- отрицательного элемента могут быть соединениями преимущественно от металлических до ионных. Так, МбгА!г — типично металлическое соединение, а М8С!г — ионное.
По химической природе соединения Мх(П) преимущественно основные. Некоторые из них, например, М6С!г, М8804, М8(ХОэ)г. в обычных условиях гидролизу не подвергаются, другие создают слабо- щелочную среду. Большинство солей Мб(П) растворимы в воде. Плохо растворимы соли слабых кислот (Мяэ(Р04)г, М8СОг, Мбкг).
В водных растворах ионы Мбг' находятся в виде бесцветных гексааквакомплексов (Мб(ОНг)а)г', которые входят в состав ряда его кристаллогидратов. М8С!г 6НгО, Мб(9!Ог)г 6НгО, М8(С!04)г 6НгО, М88!Рв 6НгО и др Структура гексагидрата дихлорида магния М8С!г 6НгО (минерал 6444иофпт) показана на рис. 202. Существуют также кристэллогидраты с 1 — 12 молекулами воды (рис. 203). Безводные соли Мб(П) весьма гигроскопичны, в особенности Мб(С!04)г, который энергично поглощает влагу (до 60% от своей массы). Вследствие чрезвычайной гигроскопичности Мб(С!04) (под югг гг ггг и угг огг уг Маг.
41оии МДС!г,444 ~Х)ч) (гМ9(Онг)а~ ~ ° На( Р н с. 202. Структура бищо- Фита М801г. 6Нг0 Р и с. 203. Диаграмма плавкости системы НгΠ— М8С!г 519 При углетермическом методе магний получают восстановлением его из соединений углем в электропечах (при 2100 'С). Для получения чистого магния (99,999% М8) технический магний многократно сублимируют в вакууме. с Магний в основном используется для производства "сверхлегких" сплавов, в металлотермии — для производства Т1, Ег, Ч, 1) и др. Смеси его порошка с окислителями применяются для осветительных и зажи— гательных ракет, снарядов, в фото- и осветительной технике.
Соединения магнии (П). Во всех устойчивых соединениях степень окисления магния +2, а координационное число 6. Ниже приведены некоторые сведения о соединениях Мб (П). 518 з 3. ПОДГРУППА КАЛЬЦИЯ М8СОз М80 + СОз Мйо+ С1, + С = М8С1, + СО 521 ~ 4 названием анщдрон) широко используют для сушки газов ( з, (Н, СО, Оз, НзБ и др.). Анионные комплексы для М8(П) не характерны, но весьма разнообразны двойные соединения типа смешанных карбоната Са з. СаСО . ° М8СОз (дололзит), нитрида 1лзХ ° МйзХз (Ь!М8Х) и др. Весьма характерны также кристаллогидраты типа КС1 М8С1з 6НзО (иариаллит), МзБОз ° М880з 6НзО (тееииты) и др. Доломит применяют в качестве облицовочного материала. О к с и д М80 (лсжеиая жагнезия) — тугоплавкое (т.
пл. 2800 'С) вещество. В технике его получают термическим разложением карбоната: Мелкокристаллнческий М80 химически активен, является основным соединением. Он взаимодействует с водой, поглощает СОз, легко растворяется в кислотах. Но сильно прокаленный М80 становится очень твердым, теряет химическую активность.
Жженую магнезию применяют в производстве магния, в качестве наполнителя в производстве резины, для очистки нефтепродуктов, в производстве огнеупоров, строительных материалов и др. Г и д р о к с и д М8(ОН)з — кристаллическое вещество со слоистой структурой (см. рис. 236, б). В воде растворяется незначительно, является основанием средней силы (Нь = 2,6 ° 10 з). В частности, из насыщенных растворов соединений НХ' вытесняет аммиак; 2ХН4С! + М8(ОН)з = М8С!з + 2ХНз + 2НзО Кроме оксида широкое применение находит М8С!з. Его кристаллы образованы октаэдрическими структурными единицами М8С!е, объединенными в слой (см.
рис. 236, б). Дихлорид получают хлорированием М80, в присутствии угля: или обезвоживанием М8С!з 6НзО, добываемого из морской воды. Дихлорид в основном применяется для получения магния, в производстве жазиезиальнозо це иента. Последний получают смешиванием предварительно прокаленного М80 с 30%-ным водным раствором М8С!з. Вследствие образования полимерных цепей эта смесь постепенно превращается в белую твердую массу, устойчивую по отношению к кислотам и щелочам. С водородом М8 непосредственно не взаимодействует, но косвенным путем можно получить гидрид состава М8Нз.
По сравнению с преиму- 520 щественно ковалентными гидридами ВеНз и А!Нз в М8Нз более отчетливо проявляется ионная связь. Гидрид магния — нелетучее твердое вещество, более термически устойчивое, чем гидриды бериллия и алюминия. М8Нз разлагается водой. Известны также гидридоборат М8[ВНа[з и гидридоалюминат М8[А1Нз!з магния. Кальций Са, стронций Бг, барий Ва и радий На в отличие от ранее рассмотренных элементов имеют относительно большие атомные радиусы и низкие значения потенциалов ионизации. Поэтому в условиях химического взаимодействия кальций и его аналоги легко теряют валентные электроны и образуют простые ионы Эз'. Поскольку ионы Эз' имеют электронную конфигурацию заре и большие размеры (т.е.
слабо поляризуют), комплексные ионы с неорганическими лигандами у элементов подгруппы кальция неустойчивы. В земной коре кальций находится в виде смеси шести, стронций— четырех, барий — семи стабильных изотопов, из которых наиболее распространены зоСа (96,92%), ззБг (82,56%) и 'ззВа (71,66%).
Радий устойчивых изотопов не имеет. Кальций — один из наиболее распространенных элементов на Земле, Большая его часть содержится в виде силикатов и алюмосиликатов в изверженных горных породах (граниты, гнейсы и др.). Из других пород наиболее распространены известняк и мел, состоящие в основном из минерала кальцита СаСОз. Значительно реже встречается окристаллизованная форма кальцита — ира.иор.
Широко распространены аизидрит СаБОз и зиас СаБОз.2НзО. Важны для промышленности минералы флзоорит Сара, апатит Саз(РО,)з (Р, С1, ОН) и др. В качестве продуктов выветривания минералов соединения кальция содержатся в большинстве природных вод и в основном обусловливают их жесткость. Важнейшие минералы стронция и бария: строицианит БгСОз, аитерит ВаСОз, целестин БгБОи берат (тяжелътз таат) ВаБОь Радий обычно содержится в урановых рудах.
Простые вещества В виде простых веществ кальций и его аналоги— серебристо-белые металлы (см. табл. 28). На воздухе, правда, они тотчас покрываются желтоватой пленкой продуктов взаимодействия с составными частями воздуха. Кальций довольно тверд, стронций и барий мягче. Барий в этом отношении напоминает свинец. Приведем основные константы рассматриваемых металлов (и для сравнения константы Ве и М8): Ве Мб Са Яг Ва Ва Пл,, г/смз.... Тип решетки .
1,85 1,74 1,54 2,63 3,76 - 6 секс. секс. гр, ц, к. гр. ц. к. об. ц, к. геке. гекс. 842 768 1495 1390 41,6 55,8 1287 650 2507 1095 9,35 32,7 Т.пл., С.......... Т. кип., С......... эвам Дж/(К моль)... 727 991 1640 1500 62,5 69 Электрическая проводимость........... 5 21 21 4 АГ1возг ззз кДж/моль .. 327,4 150,2 191,0 151,8 195,0 162 ЗзгззЭз' + 2с = Э, В .... -1,85 -2,36 -2,87 — 2,89 -2,90 СаСО СаО -1- СОз, 2Ва(ХОз)з — — 2ВаО + 4ХОз + Оз в технике — термическим разложением природных карбонатов. Окси- ды энергично взаимодействуют с водой, образуя более или менее 522 Кальций, стронций и барий энергично взаимодействуют с активными неметаллами уже при обычных условиях. С менее активными (такими, как азот, водород, углерод, кремний и др.) щелочно-земельные металлы реагируют при более или менее сильном нагревании.
Реакции сопровождаются выделением большого количества теплоты. Активность взаимодействия в ряду Са — Яг — Ва возрастает, При нагревании щелочно-земельные металлы взаимодействуют с другими металлами, образуя сплавы, в состав которых входят различные интерметаллические соединения. В электрохимическом ряду напряжений кальций и его аналоги располагаются далеко впереди водорода.
Взаимодействие с водой, даже на холоду, сопровождается растворением, поскольку образуются при этом более или менее растворимые гидроксиды. Активность взаимодействия с водой в ряду Са — Яг — Ва заметно возрастает. Кальций получают электролизом его расплавленного хлорида. Барий и стронций обычно получают алюмотермическим методом из оксидов. Вследствие высокой химической активности щелочно-земельные металлы хранят под керосином в запаянных сосудах (кальций в плотно закрывающихся металлических банках).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
