Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон - Основы неорганической химии (DJVU) (975556), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Его извлекали соосаждением из раствора с Ва60„ а затем нитраты этих элементов разделяли методом дробной кристаллизации. Этот изотоп радия использовали для лучевой терапии рака, но теперь он вытеснен другими формами излучений. Положение элементов ПА группы и соответствующих элементов ПБ группы (Хп, Сб, Нн) в периодической системс, а также некоторые их свойства приведены в разд. 8.11. Атомные радиусы элементов П группы меньше, чем у элементов группы 11 — Сз, что обусловлено более высокими зарядами ядер (см. табл. 4.2).
У металлов П группы по два связывающих электрона, поэтому они имеют более высокие температуры плавления и кипения и более высокую плотность. Энтальпии нонизации и испарения больше, чем у элементов 1 группы. Тем не менее высокие энергии решеток и высокие энергии гидратации ионов Мэ+ компенсируют это увеличение. Поэтому металлы сильно электро- положительны, проявляют большую химическую активность и отличаются высокими стандартными электродными потенциалами.
270 глава и Расчеты цикла Бориа — Габера показывают, что соединения МХ должны быть неустойчивы в том смысле, что реакция 2МХ =М+МХе будет иметь очень большую отрицательную эитальпию. Однако получены некоторые свидетельства о том, что анодиое растворейие магния протекает с промежуточным образованием ионов Мя+.
Бериллий имеет чрезвычайно малый ионный радиус и высокие энтальпни иоиизации и сублимации, поэтому энергия гидратации ие достаточна в этом случае для полного разделения зарядов. Поэтому даже Вера и ВеО ведут себя как соединения ковалентного характера, а ковалентные соединения со связью углерод— бериллий весьма устойчивы. В обоих этих отношениях бериллий напоминает цинк. Заметим, что для образования двух ковалеитных связей необходимо промотирование атома из состояния 2зе в состояние 2з2р. Поэтому молекулы ВеХе должны быть линей.ными. Но такие молекулы являются координационно ненасыщенными, и они существуют только в газовой фазе.
В конденсированных фазах образуются четырехкоординационные соединения, что происходит за счет следующих процессов: 1. Полимеризация с образованием цепей с мостиковыми группами. Примерами таких цепей могут служить (Вера)„, (ВеС1е)е или [Ве(СНа)е'1„(рис.
11.1). х и х х Вс Вс Не Ве Г,' чХ- ' ЪХ х х Рис. 11.1. Бесконечная цепь в структуре соединений ВеХт (Х=Р, С1, СНе), в которой каждый атом бериллия приобретает координационное число четыре. 2. Образование ковалентной решетки, как в ВеО или ВеВ, которые имеют структуры вюртцита (ХпО) или цинковой обманки (Хпб) (см. рис. 4,!). 3. Взаимодействие ВеХе как льюисовой кислоты с растворителем с образованием четырехкоординационных соединений типа ВеС1е (ОЕ1е) е. 4. Взаимодействие ВеХа с аиионами с образованием анионных частиц, подобных Веге Катион [Ве(НтО)ч1т+ очень пРочно УдеРживает свЯзанные с ним молекулы воды.
Но легко протекает диссоциация за счет отрыва протона, поскольку он имеет высокий заряд и малые размеры. Второй член группы 11А, магний, по своему поведению занимает промежуточное положение между бериллием и остальными членами группы, химия которых почти полностью определяется их способностью образовывать ионные соединения. Ион М~е+ обладает высокой поляризующей способностью, и поэтому ясно вы- 27! элементы ПА ГРуппы: Вв, мз, св, зп вв и яв ражена его тенденция к неионному поведению. Магний легко образует связи с углсродом (см.
гл, 29). Гидроксид магния Мя(ОН)т, как и Ве(ОН)ь ллохо растворим в воде, в то время как все остальные гидроксиды растворимы в воде и являются сильными основаниями. Кальций, стронций, барий и радий образуют тесную родственную группу, внутри которой химические и физические свойства систематически изменяются с увеличением размеров атома. Так, от кальция к радию возрастают: а) электроположительность металла (ср. Е', табл. 8.2); б) энергии гидратации солей; в) термическая устойчивость карбонатов и нитратов. А растворимость большинства солей в том же ряду, в особенности сульфатов, падает.
Как и в 1 группе, большие катионы могут стабилизовать большие анионы, подобные О,', Оз 1з и (ср. разд. 4.6). Двухзарядные ионы лантаноидов (разд. 26.6) напоминают ионы ряда Вг — 1(а, так как нх размеры и заряды одинаковы. Поэтому европнй, который дает нерастворимый сульфат ЕПЯО„иногда встречается в минералах, образуемых элементами И группы. ввРиллий 11.2. Элемент и его соединения Бериллий — металл, получаемый при восстановлении ВеС!з кальцием или магнием очень легко, и его применяют для изготовления окошек в аппаратуре для рентгеновских исследований.
Поглощение электромагнитного излучения зависит от плотности электронов в веществе, и бериллий имеет самую низкую задерживающую способность на единицу отношения массы к толщине среди всех конструкционных материалов. Металлический бериллий и его гидроксид растворяются в сильных основаниях с образованием бериллат-аниона (Ве(ОН)4]'-. В этом отношении они напоминают А! и А! (ОН)з.
В сильно кислых растворах некомплексообразуюших кислот существует гидратнрованный ион !Ве(ОНз)415+. Растворы солей бериллия имеют кислую реакцию, что обусловлено гидролизом !Ве(Н,О)4!'+ = 1Ве(Н,О)вОН1+ + Н+ где вслед за начальной реакцией протекают реакции полимеризации. В растворах фторидов образуется ион (ВеР415 —. В кристаллах этот тетраэдрнческий ион по своим свойствам очень похож на иои ВОз . Поэтому РЬВеР4 и РЬ504 имеют одинаковую структуру и растворимость. Хлорид бериллия образует длинные цепи (равд. 11.1) в кристаллах. Это соединение, а также днметилбериллий аналогичного строения (Ве(СНз)г1 расщепляются донорными молекулами и ГЛАВА !! образуют комплексы типа ВеС!г(Огкг)г, т. е. ведут себя подобно кислотам Льюиса.
Это поведение типично также цля галогенидов и алкильных соединений магния, цинка и алюминия. Вдыхание бериллия или его соединений может вызвать серьезное респираторное заболевание, а растворимые соединения вызывают дерматиты при контакте с кожей. Поэтому при работе с металлическим бериллием и его соединениями необходимо соблюдать соответствующие предосторожности.
МАГНИЙ, КАЛЬЦИЙ, СТРОНЦИЙ, БАРИЙ Н РАДИЙ тт.З. Элементы и мх свойства Магний. Магний получают несколькими способами, Важными источниками его являются доломит и морская вода, которая содержит 0,13% магния. Доломит сначала прокаливают, получая при этом смесь СаО и МпО, из которой кальций можно удалить ионным обменом с морской водой. Растворимость Мп(ОН)г ниже, чем растворимость Са(ОН)г, поэтому равновесие сдвинуто в нужную сторону: Са(ОН),.ма(ОН)а + Маге — е 2МХ(ОН)г + Са'+ Наиболее важные методы получения следующие: а) электролиз расплавов смесей галогенидов (например, МпС!г+СаС!г+ХаС!), при котором выделяется наименее электроположительный металл — магний; б) восстановление МпО или кальцинированного доломита (МпО СаО) с помощью силицида железа при нагревании: СаО-МиО+Геэ! = Ми+ сииикаеы Са и Ее Магний отгонкой выделяют из продуктов реакции.
Оксид магния можно нагреть до 2000'С с углем, и металл выделяется при быстром охлаждении, так как высокотемпературное равновесие Мио+С ч=е МК+Со сильно смещено вправо. Магний — серовато-белый металл. Его поверхность покрыта оксидной пленкой, поэтому магний не реагирует с водой, несмотря на высокий потенциал. Реакция идет, если удалить защитную оксидную пленку амальгамированием. Магний легко растворяется также в разбавленных кислотах.
Его используют в легких конструкционных сплавах; на его основе приготовляют реактивы Рриньяра (гл. 29) путем взаимодействия с алкил- или арилгалогенидами в эфирном растворе. Магний имеет большое биологи- ЛЕМЕНТЫ ПА ГРУППЫ: Ве, Мс, Са, зь Ва и На 273 . ческое значение, поскольку входит в состав хлорофилла (см. гл, 31), Кальций. Кальций, стронций и барий получают лишь в относительно небольших количествах восстановлением их галогенидов натрием.
Это легкие металлы серебристого цвета, напоминающие по химической активности натрий, но несколько менее реакционноспособные. Кальций применяется для восстановления галогенидов актнноидов и лантаноидов до соответствующих металлов, а также для приготовления гидрида кальция СаНь который является хорошим восстанавливающим агентом. 11.4. Бинарные соединения Оксиды МО получают прокаливанием карбонатов.
Оксид кальция производят в огромных количествах для изготовления цемента. МцО относительно инертен, особенно после прокаливания при высокой температуре, но другие оксиды реагируют с водой с выделением тепла и превращаются в гидроксиды. Они поглощают нз воздуха СОь Гидроксид магния нерастворим в воде (около !.1О-'г л-' при 20'С), и его можно осадить из растворов магниевых солей. Это значительно более слабое основание, чем гидроксиды Са — ца, хотя кислотными свойствами он не обладает н в отличие от Ве(ОН)з не растворяется в избытке щелочи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
