Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Защитная оксидная пленка препятствует взаимодействию бериллия с водой, но, подобно алюминию, Ве взаимодействует с водой в присутствии кислот и щелочей, растворяющих оксид бериллия: Ве+4НеО+2Не= [Ве(Н,О),1'++Не Ве+2НеО+20Н = (Ве(ОН)„1' +Н, В концентрированных холодных НеЬОе и НМОе бериллий,так же как и алюминий, пассивируется. Соединения бернллня ядовиты! Бериллий используют для легирования сплавов; добавка его придает сплавам повышенную коррозионную стойкость, высокую прочность и твердость. Наиболее ценными являются сплавы меди с бериллием Сп — Ве (бериллиевые бронзы), содержащие до 2,5 ео Ве. Сплавы, легиРованные беРиллием, пРименЯют в самолетостроении, электротехнике и др. Бериллий, являясь высококачественным замедлителем и отражателем нейтронов, широко применяется в высокотемпературных ядерных реакторах.
Через тонкие пластины бериллия легко проникают рентгеновские лучи, поэтому его используют для изготовления «окон» рентгеновских трубок. У м а г и и я металлические свойства выражены сильнее, чем у бериллия. В частности, он более склонен к образованию ионных связей; ион Мйе" вполне устойчив и в растворах, н в кристаллах солей. Магний мягче и пластичнее бериллия. 262 Магний легко окисляется галогенами при комнатной температуре, а при нагревании — серой и азотом. Реакция горения магния сопровождается образованием оксида МКО, тугоплавкого вещества (т. пл.
2800 'С), получившего название жженой магнезии. Мелкокристаллический МдО химически активен (поглощает СОм растворяется в кислотах), но при сильном прокаливании становится очень твердым и теряет химическую активность. Гидроксид Мп(ОН)~ проявляет только основные свойства (К,и=2,5.!О '); в воде растворяется незначительно (растворимость при 20 'С вЂ” 5 1О 4 моль/л). Магний в основном используется для производства сверхлегких сплавов. Наиболее важный сплав магния — «электрон» (3 — 10 Я А1, 0,2 — 3 ф Хп, остальное Мп) благодаря прочности и малой плотности ( 1,8 г,Гсм ) широко применяется в авиастроении и ракетной технике.
Шелочноземельные металлы Са, 5г, Ва и йа характеризуются высокой восстановительной активностью и энергично взаимодействуют с большинством неметаллов уже при комнатной температуре. Поэтому щелочноземельные металлы в отличие от Ве и Мя хранят под керосином в запаянных сосудах или в плотно закрывающихся металлических банках. Оксиды СаО, 5гО и ВаО при взаимодействии с водой образуют растворимые гидроксиды Са(ОН)ь 5г(ОН)з и Ва(ОН).. Высокая активность щелочноземельных металлов проявляется и в их способности непосредственно соединяться с водородом. Металлические Са, 5г, Ва н )ха применяются не так широко, как Мд.
Кальций применяют при получении сплавов, например сплавы свинца с кальцием используются в аккумуляторах. Стронций применяют при выплавке бронз для их очистки от вредных примесей и в электровакуумной технике (геттер). При ядерных испытаниях образуется радиоактивный изотоп стронция з"5т, представляющий большую опасность для здоровья и жизни. Применение бария аналогично применению стронция: газопоглотитель (геттер) в вакуумной технике и добавка к некоторым сплавам для освобождения их от растворенных оксидов и сульфидов (барий образует с кислородом и серой нерастворимые в расплавленном металле соединения). В отличие от ограниченного применения щелочноземельных металлов, вследствие их высокой химической активности, соединения Са, 5г, Ва и йа используются очень широко.
Особенно разнообразное применение находят соединения кальция. Природные соединения кальция применяются в производстве вяжущих материалов. К вяжущим материалам относятся цемент, гипс, известь и др. Это порошкообразные вещества, которые образуют при смешивании с водой пластичную массу, затвердевающую со временем. Вяжущие материалы применяются в строительном деле для изготовления бетона и приготовления строительных растворов. газ й 1Хзк СВОЙСТВА р-ЭЛЕМЕНТСав !11 ГРУППЫ К р-элементам 1П группы периодической системы Д, И. Менделеева относятся: бор В, алюминий А), галлий Оа, индий 1п и таллий Т!. Электронная конфигурация атомов патпр(. Ниже сопоставлены некоторые константы, характеризующие свойства атомов р-элементов рассматриваемой группы и соответствующих металлических веществ: в д! Са 1п 0,09! О,!43 0,139 0,166 8,3 5,98 6,0 5,8 т! О,! 71 Радиус атома, нм Энергия ионизация Э'-Эт, эВ Радиус иона Э'+, нм Плотность, ггсм' температура плавления, 'С Стандартный электродный потенциал Э"/Э, В 6,1 0,020 0,057 2,7 2300 660 0,062 0,092 5,9 7,4 29,8 156,4 0,105 11,85 303 — 0,53 — 0,34 +0,72* — 1,66 Внгэ+Вг = !ВВгт! Известны два изотопа бора: 'вВ (!9,6%) и 'вВ (80,4%).
Ядра атомов изотопа (",В) легко поглощают нейтроны: ь)В+)л=тг11е+1[ 1 а для таллия стандартный потенциал Е)эв тпгт~ = — 0,34 В. 264 На свойствах р-элементов П! группы сказывается г(-сжатие (А1 располагается в периодической системе в малом 1П периоде, а Оа, )п и Т! в больших периодах непосредственно после д-элементов). Так, от А! к Оа атомный радиус несколько уменьшается, а первый ионизационный потенциал возрастает. На свойствах атомов таллия, кроме того, сказывается и )-сжатие.
Именно поэтому радиус атома Т! близок радиусу атома !и, а энергия ионизации несколько выше. Б о р. В соответствии с электронной структурой атома (18'28~2р!) бор может быть одновалентным (один неспаренный электрон на энергетическом 2р-подуровне). Однако для бора наиболее характерны соединения, в которых он трехвалентен (при возбуждении атома три иеспаренных электрона в энергетических 28- и 2р-подуровнях). Свободная 2р-орбиталь в возбужденном атоме бора обусловливает акцепторные свойства многих его соединений, в которых три ковалентные связи образованы по обменному ковалентному механизму (напрнмер, ВВгз).
Эти соединения склонны к присоединению частиц с электронно-доиорными свойствами, т, е, к образованию еще одной ковалентной связи по донорноакцепторному механизму. Например: Способность бора поглощать нейтроны обусловливает его применение в ядерной энергетике: из борсодержащих материалов делают регулирующие стержни ядерных реакторов. Кристаллы бора черного цвета; они тугоплавки (т. пл.
2300'С), диамагнитны, обладают полупроводниковыми свойствами (ширина запрещенной зоны ЛЕ=!,55 эВ). Электрическая проводимость бора, как и других металлов, мала и несколько возрастает при повышении температуры. При комнатной температуре бор химИчески инертен и взаимодействует непосредственно только с фтором; при нагревании бор окисляется хлором, кислородом и некоторыми другими не- металлами. Например: 4В + ЗОз = 2ВзОз 2В + ЗСЬ = 2ВС!з В соединениях с неметаллами степень окисления бора +3; все эти соединения ковалентны. Триоксид бора В,ОЗ вЂ” кристаллическое вещество (т. пл. 450'С, т. кип. 2250'С), характеризующееся высокими значениями энтальпии и энергии Гиббса образования.
При взаимодействии с водой ВзОз переходит в борную кислоту: ВзОз + ЗНзО = 2НзВОз НзВОз — очень слабая (К, — !О ') одноосновная кислота. Электролитическая диссоциация Н,ВОз с отщеплением только одного иона Н+ объясняется уже описанными ранее акцепторными свойствами бора: свободная 2р-орбиталь атома бора предоставляется электронному донору ОН, образующемуся при диссоциации молекул Н,О. Процесс протекает по схеме НзВОз + НзО = Н[В(ОН)з] = Н +(В(ОН)з) Комплексный анион (В(ОН)4) имеет тетраэдрическую структуру (зрз-гибридизация электронных орбиталей).
Акцепторные свойства бора в соединениях со степенью окисления +3 проявляются и в химии его галогенидов. Так, например, легко осуществимы реакции вг +г = (вг,) ВГз+ МНз = (ЕзВМНз) в которых химическая связь между Вг и г или МНз образуется по донорно-акцепторному механизму.
Свойство галогенидов бора быть акцепторами электронов обусловливает их широкое применение как катализаторов в реакциях синтеза органических соединений. Непосредственно с водородом бор не взаимодействует, а с металлами образует бориды — обычно нестехиометрические соединения МезВ, МезВ, МеВ, МезВ4, МеВз и МеВм Гидриды бора (бораны) очень ядовиты и имеют весьма неприятный запах. Их получают косвенным путем, чаще всего 265 при взаимодействии химически активных боридов с кислотами или галогенидов бора с гидридами щелочных металлов: 6М8Вз + Г2НС! = Н~ + 8В + В~Н~р + 6М8СВ 8ВИ~ + 6ЫН = В~Не + 6ЫВЯ~ Простейшее соединение бора с водородом ВНз в обычных условиях не существует. эрз-Гибридизация электронных орби- талей в атоме бора приводит к координационной ненасыщенности частицы ВНз, вследствие чего происходит объединение двух таких частиц в молекулу диборана: 2ВНз = В~Н6 (Л0~юв = = — !2? кДж/моль).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
