Материал: Неорганическая химия - курс лекций-презентаций

Общая характеристика подгруппы бериллия

Металлы подгруппы бериллия химически довольно активны.

На воздухе окисляются, при этом получаются основные оксиды типа RO (R – элемент), которым отвечают основания типа R(OH)2.

Растворимость и основной характер соединений возрастают от

Ве(ОН)2 к Ra(OH)2.

Be(ОН)2 – амфотерный гидроксид.

По свойствам бериллий и магний несколько отличаются от остальных металлов.

Например, Be с водой не взаимодействует, Mg взаимодействует лишь при нагревании.

Остальные металлы при обычных условиях:

R+2H2O = R(OH)2 +H2 ↑.

Щелочноземельные металлы с водородом образуют гидриды общей формулы RH2.

Из металлов подгруппы бериллия наибольшее значение имеет кальций.

Кальций. Нахождение в природе

Кальций относится к распространенным элементам.

Общее содержание его в земной коре составляет

3,6%.

В природе наиболее широко распространены

следующие соединения кальция:

минерал кальцит СаСО3 (из него образованы массивы известняка, мрамора и мела);

гипс CaSО4·2H2О,

ангидрит CaSО4.

Кальций в виде фосфата Са3(РО4)2 входит в состав

апатитов, фосфоритов и костей животных.

Он содержится в природных водах и почве.

Кальций. Получение. Физические свойства

В промышленности кальций получают электролизом смеси

расплавленных солей: 6 частей хлорида кальция СаСl2 и 1 части фторида кальция CaF2.

Последний добавляется для понижения температуры плавления хлорида кальция.

Кальций – серебристо-белый и довольно твердый металл, легкий (плотность 1,55 г/см3).

Температура плавления и кипения выше, чем у щелочных металлов.

Природный кальций состоит из смеси шести изотопов с массовыми числами 40 (основной изотоп), 42, 43, 44, 46 и 48.

В исследованиях применяется искусственный изотоп 2045 Са.

Кальций. Химические свойства

Так как у кальция на внешнем энергетическом уровне содержится 2 электрона, то его степень окисления всегда равна +2.

На воздухе кальций окисляется, поэтому его хранят в закрытых сосудах, обычно в керосине.

При обычных условиях кальций реагирует с галогенами, а с

серой, азотом и с углем – при нагревании:

Будучи активным металлом, он вытесняет водород из воды:

Сa +2H2O = Ca(OH)2 +H2 ↑.

При нагревании на воздухе сгорает, образуя оксид кальция:

2Са+О2=2СаО.

Кальций с водородом образует гидрид кальция СаН2, с углем –

карбид кальция СаС2.

Оксид и гидроксид кальция

Оксид кальция, или негашеная известь (технические названия:

жженая известь, или кипелка), – порошок белого цвета.

В промышленности получается при обжиге известняка, мела или других карбонатных пород:

СаСО3 СаО+СО2 , ∆r H = −178кДж/моль.

Эта реакция эндотермическая, проходит с поглощением теплоты.

Термическая диссоциация на оксид кальция и оксид углерода (IV) наступает при давлении 101,325 кПа уже при 900° С.

Реакция обратимая (гетерогенное равновесие) и при понижении температуры или повышении парциального давления оксида углерода (IV) может пойти в обратном направления.

Чтобы этого избежать, обжиг известняка ведется при 1000 – 1200° С с удалением оксида углерода (IV).