avangard-pressa.ru

Место бериллия, магния и щелочно-земельных металлов - Химия

В Периодической системе химических элементов

Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы расположены во 2 группе периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы относятся к s-элементам. На внешнем энергетическом уровне атомы элементов имеют 2 электрона, их электронная конфигурация ns2. Они легко отдают один электрон, проявляя степень окисления +2. Радиусы атомов возрастают при переходе от бериллия к радию, значения потенциала ионизации и относительной электроотрицательности уменьшаются. Все металлы в электрохимическом ряду напряжений располагаются до водорода и являются довольно сильными восстановителями, эта способность возрастает с увеличением заряда ядра атома.

Распространенность в природе

В свободном состоянии бериллий, магний и щелочно-земельные металлы в природе не встречаются.

Наиболее распространенными элементами 2 группы Периодической системы химических элементов являются магний и кальций, их содержание в земной коре составляет 1,4 и 1,5 мас. % соответственно. Магний и кальций входят в состав большого числа минералов, наиболее распространенными из которых являются: доломит CaCO3 · MgCO3, магнезит MgCO3, оливин (Mg, Fe)SiO4, карналлит KCl · MgCl2 · 6H2O, кальцит CaCO3, гипс CaSO4 · 2H2O, анортит Ca[Al2Si2O8], флюорит CaF2, апатит Ca5(PO4)3(F, OH) и др. Магний и кальций в виде растворимых солей содержатся в природных водах. Кальций входит в состав скелетных тканей живых организмов. Магний содержится в составе одного из важнейших веществ растительного мира – хлорофилле.

Содержание стронция и бария значительно меньше и составляет 3,8·10-2 и 3,9·10-2 мас. % соответственно. Стронций и барий также образуют собственные минералы: стронцианит SrCO3, целестин SrSO4, витерит BaCO3, барит BaSO4.

Важнейшим минералом бериллия является берилл Be3Al2[Si6O18]. При замещении части ионов алюминия на ионы хрома образуется изумруд, имеющий зеленую окраску, а на ионы железа (III) – гелиодор, обладающий желтым цветом. Голубой аквамарин – берилл, содержащий примеси ионов железа (II) и (III). Бериллий входит также в состав хризоберилла BeAl2O4 и фенакита Be2SiO4.

Радий собственных минералов не образует, входит в состав урановых руд, его содержание в земной коре оценивается в 10-10 мас. %.

Физические свойства бериллия, магния и щелочно-земельных металлов

В свободном состоянии все металлы – серебристо-белые вещества. Магний и щелочно-земельные металлы – ковкие и пластичные, довольно мягкие, хотя тверже щелочных. Бериллий отличается значительной твердостью и хрупкостью, барий при резком ударе раскалывается.

В кристаллическом состоянии при обычных условиях бериллий и магний имеют гексагональную кристаллическую решетку, кальций, стронций – кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку, барий – кубическую объемоцентрированную кристаллическую решетку с металлическим типом химической связи, что обуславливает их высокую тепло- и электропроводность.

Металлы имеют температуры плавления и кипения выше, чем у щелочных металлов, причем с увеличением порядкового номера элемента температура плавления металла изменяется немонотонно, что связано с изменением типа кристаллической решетки.

Бериллий и магний покрыты прочной оксидной пленкой и не изменяются на воздухе. Щелочно-земельные металлы очень активны, их хранят в запаянных ампулах, под слоем вазелинового масла или керосина.

Некоторые физические свойства бериллия, магния и щелочно-земельных металлов приведены в таблице.

Свойство Be Mg Ca Sr Ba Плотность, кг/м3 Температура плавления,°С Температура кипения,°С