Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
 МегаЛекции

Соединения s-элементов II группы




 

Гидриды. Гидриды Be и Mg термически менее устойчивы, чем LiH, но MgH2 более устойчив, чем гидрид алюминия. Гидриды щелочноземельных металлов имеют солеобразный характер, легко окисляются кислородом: MeH2 + O2 ® Me(OH)2.

Они - сильные восстановители, реагируют с водой:

 

MeH2 + H2O ® Me(OH)2 + H2­

 

Соединения с кислородом. При горении все s-металлы II груп­пы (кроме бериллия) образуют оксиды:

2Me + O2 ® 2MeO

в качестве примесей образуют­ся пероксиды MeO2.

Все оксиды порошкообразные вещества белого цвета, имеют солеобразный характер (ионный тип). Все оксиды имеют основной характер (кроме BeO - амфотерный), поэтому взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами:

 

MeO + 2H+ ® Me2+ + H2O

CaO + SiO2 CaSiO3

 

BeO реагирует с кислотами и щелочами:

 

BeO + 2HCl + 3H2O [Be(H2O)4]Cl2

BeO + 2KOH + H2O K2[Be(OH)4]

BeO + 2KOH K2BeO2 + H2O

 

Реакции оксидов с водой возможны лишь для щелочноземельных метал­лов:

MeO + H2O ® Me(OH)2.

BeO не реагирует с водой ни при каких условиях. Свежеприготов­ленный MgO растворяется в воде очень медленно, образуя щелочной раствор Mg(OH)2, а кристалличес­кий MgO с ней не реагирует.

 

Пероксиды. Общая формула - MeO2. Это соли пероксида водорода, имеющие ионную кристаллическую решетку.

Получают MgO2 согласно реакции:

Mg(OH)2 + H2O2 ® MgO2 + 2H2O

возможно получение смеси:

MgO2´3MgO´nH2O

 

Пероксид бария – BaO2 получают при нагревании BaO в при­сутствии O2:

2BaO + O2 2BaO2

BaO2 - белый рыхлый порошок, плохо растворяется в воде, реагирует с кислотами:

 

BaO2 + H2SO4 ® BaSO4¯ + H2O2

 

При растворении в воде, пероксиды подвергаются полному гидролизу:

 

MeO2 + 2H2O ® Me(OH)2 + H2O2; рН>7

 

 

Пероксиды могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, например:

 

BaO2 + 2KI + 2H2O ® I2 + 2KOH + Ba(OH)2

BaO2 + HgCl2 ® O2­ + Hg¯ + BaCl2

 

Они склонны к реакциям диспропорционирования:

2BaO2 O2­ + 2BaO

 

BaO2 применяют для получения H2O2 в лабораторных условиях, в качестве катализатора крекинг-процесса, также для от­белки шелка, костей, соломы, перьев и т.д.

SrO2 - белый порошок, обладает такими же свойствами, что и BaO2. Его при­меняют в пиротехнике и для средств сигнализации.

 

Гидроксиды щелочноземельных ме­таллов и магния проявляют основной характер, возрастающий от Mg(OH)2 к Ba(OH)2. Be(OH)2 проявляет амфотерные свойства, раство­ряется в кислотах и щелочах с образованием аква- и гидрокcокомплекcов:

 

Be(OH)2 + 2HCl + 2H2O ® [Be(H2O)4]Cl2

Be(OH)2 + 2NaOH ® Na2[Be(OH)4]

 

Mg(OH)2 - слабое основание, проявляет только основные свойства. Остальные гидроксиды - сильные основания, но с невысокой раство­римостью.

Гидроксиды Be(OH)2 и Mg(OH)2 получают по обменным реакциям:

 

MeCl2 + 2NaOH ® Me(OH)2¯ + 2NaCl

 

Остальные гидроксиды: Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2 - взаимодействием оксидов с водой:

 

MeO + H2O ® Me(OH)2

 

Из всех гидроксидов наибольшее практическое применение нашел Ca(OH)2 - гашеная известь, которая в форме раствора называется из­вестковой водой. Она служит реактивом для обнаружения CO2:

 

Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3¯ + H2O

 

При дальнейшем пропускании CO2 образуется раствор соли - гидро­карбоната кальция:

 

CaCO3 + H2O + CO2 ® Ca(HCO3)2

 

Ca(OH)2 применяют в производстве сахара при выделении его из мелассы, а также для получения белильной извести.

 

Соли

 

Из s-металлов II группы, только бериллий не растворяется в кислотах из-за непроницаемой оксидной пленки. Соли остальных металлов могут быть получены растворением их в кислотах:

 

Mg + H2SO4 (разб.) ® MgSO4 + H2­

Mg + 2HCl ® MgCl2 + H2­

3Mg + 2H3PO4 ® Mg3(PO4)2¯ + 3H2­

Ca + H2O + CO2 ® CaCO3¯ + H2­

 

HNO3 (разб.) при взаимодействии с щелочноземельными металлами образует соль, воду и NH3 (или NH4NO3):

 

4Ca + 10HNO3 ® 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

 

Соли s-металлов II группы (кроме BeCl2) характеризуются ионным типом связи. Хлорид бериллия является несолеобразным соединением. Безводная соль BeCl2 - полимер, в которой молекулы связаны донорно-акцепторными связями:

 

 

Согласно теории валентных схем, молекулы дигалогенидов s-ме­таллов II группы должны быть линейными (sp-гибридизация), однако все фториды (кроме BeF2) - уголковые молекулы (ÐF-Mg-F =150°). Примерно половина дигалогенидов – нелинейна. Это объясняют спо­собностью s-металлов изменять sp-гибридизацию на sd (чем выше число уровней n, например при переходе от Be к Ba, тем энергетически ближе наружные подуровни). Кроме того, при переходе от F к I возрастает способность этих атомов изменять гибриди­зацию центрального атома металла, способствуя увеличению степени ионности связи.

Многие соли оксокислот с s-элементами II группы - ма­лорастворимы в воде. Сульфаты, фосфаты, карбонаты, хроматы, окcалаты – малорастворимы (кроме BeSO4 и MgSO4). Нераство­римыми являются: BaSO4, CaCO3, BaCO3, SrCO3 и Ca3(PO4)2.

Кислые соли, как правило, лучше растворяются в воде, чем средние.

Ca(HCO3)2, Ba(HCO3)2 и Sr(HCO3)2 - хорошо растворимы.

CaHPO4 – малорастворим.

Ca(H2PO4)2 - хорошо растворим.

 

Термическое разложение солей. Нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее Mg, раз­лагаются до нитритов (кроме LiNO3), а нитрат магния – до оксида:

Ca(NO3)2 Ca(NO2)2 + O2­

2Mg(NO3)2 2MgO + 4NO2­ + O2­

 

Сульфиты диспропорционируют до сульфатов и сульфидов:

 

4CaSO3 CaS + 3CaSO4

 

карбонаты: BaCO3 BaO + CO2­

 

гидрокарбонаты: Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2­ + H2O

а затем до CaO: CaCO3 CaO + 2CO2­ + H2O

 

 

Сульфаты щелочноземельных металлов – термостойки, также термостойки Ca3(PO4)2; CaS; CaCl2.

Галогениды, ортофосфаты, сульфаты, хроматы плавятся без разложения.

 

Галогениды - бесцветные, ионные кристаллические соединения. Безводные галогениды плавятся и кипят без разложения. Фториды Mg и щелочноземельных металлов малорастворимы в воде и не образуют кристаллогидратов.

BeF2 - ионное соединение, а BeCl2, BeBr2 и BeI2 - ковалентные, возгоняются в виде димеров при нагревании их расплавов. В водном растворе BeF2 находится в виде [Be(H2O)2F2], а при избытке F- образует [BeF4]2-. Остальные соли бериллия подвергаются гидролизу с образованием сложных продуктов.

 

Сульфаты - бесцветные, кристаллические вещества, в ионных кристаллических решетках, которых находятся тетраэдрические ионы SO42-. Сульфаты тяжелых металлов кристалли­зуются безводными. Сульфаты Be и др. элементов этой группы пла­вятся с частичным разложением:

 

CaSO4 CaO + SO3­

 

 

Качественная реакция на ион Ba2+ основана на взаимодействии его с сульфат ионом:

 

Ba2+ + SO42- ® BaSO4¯ - белый осадок, нерастворимый в кислотах и щелочах

Kaрбонаты - бесцветные кристаллические вещества, в ионных кристаллических решетках которых находятся плоские треугольные ионы CO32-. Эти соли известны только в безводном состоянии, исключение - BeCO3 - гигроскопичное вещество, с различным числом молекул крис­таллизационной воды. Карбонаты при нагревании разлагаются до плавления, малорастворимы в воде. Водные растворы этих солей (в т.ч. и суспензии) взаимодействуют с CO2:

 

CaCO3 + CO2 + H2O ® Ca(HCO3)2

 

Гидрокарбонаты - бесцветные, безводные кристаллические ве­щества, в которых анионы HCO3- связаны между собой водородными связями в бесконечные цепи ¾H…CO3-¾H… CO3-¾H…

Все гидрокарбонаты щелочноземельных металлов хорошо растворимы в воде. С кислотами взаимодействуют с образованием солей:

 

Ca(HCO3)2 + 2HNO3 ® Ca(NO3)2 + 2CO2­ + 2H2O

 

Карбонаты и гидрокарбонаты подвергаются гидролизу:

 

CO32- + H2O «HCO3- + OH-;

HCO3- + H2O «H2CO3 + OH-

2HCO3- H2CO3 + CO32-

 

Нитраты - бесцветные, хорошо растворимые в воде кристалли­ческие вещества, в ионных кристаллических решетках которых находятся плоские треугольные NO3--ионы (sp2-гибридизация).

Среди нитратов s-элементов II группы только Ba(NO3)2 кристалли­зуется в безводном состоянии.

Комплексные соединения. В отличие от бериллия, щелочноземель­ным металлам не свойственно комплексообразование. Но получены некоторые соли, в которых координационные числа чаще 4 и 6, а у кальция 8. Склонность к комплексообразованию уменьшается с увеличением размера атома, т.е. от бериллия к барию. Примеры КС:

 

[Be(NH3)4]Cl2; [Mg(NH3)6]Cl2; [Ca(H2O)6]Cl2; [Ca(NH3)8]Cl2.

 

По сравнению со щелочными металлами Be, Mg и остальные металлы этой подгруппы обладают более выраженной способностью к комплексообразованию, особенно бериллий, что связано с высоким ионным потенциалом его иона. Mg по своей способности приближается к Be. Ca, Sr, Ba и Ra обладают сравнительно не­большими комплексообразующими свойствами. Прочные комплексы они образуют с комплексонами (этилендиаминтетрауксусной кислотой – ЭДТА или H4Y).

 

или [Y]4-

 

ЭДТА - активный лиганд, он может занимать до шести координаци­онных мест. ЭДТА дает устойчивые и хорошо растворимые комплексы с Ca2+, что широко используется для устранения жесткости воды. Прочность комплексов, образованных ЭДТА с некоторыми двухвалент­ными металлами (Ca2+; Mg2+) по реакции:

 

Y4- +[Me(H2O)6]2+ ® [MeY]2- + 6H2O

 

положена в основу количественного определения этих металлов комплексонометрическим методом.

 
Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...