1.6. Властивості та застосування берилію, магнію, лужноземельних металів та їх сполук

Берилій, магній та лужноземельні метали мають сріблясто-білий колір, легкі (за виключенням радію), хоча густина їх значно вища, ніж у лужних металів. Найбільш міцну кристалічну ґратку має берилій, оскільки його іони і атоми мають найменші розміри. Тому берилій за твердістю, температурам плавлення і кипіння значно перевершує інші метали, які утворюються елементами даної групи.

Полум’я зафарбовується летючими сполуками кальцію в помаранчево-червоний колір, сполуками стронцію і радію – в кармінно-червоний і сполуками барію – в жовто-зелений.

В хімічному відношенні дані метали характеризуються значною активністю. Всі вони окислюються киснем повітря. Оксидна плівка, яка утворюється на поверхні берилію, захищає його від подальших змін; захисні властивості оксидної плівки магнію і особливо лужноземельних металів значно слабкіші. Дані метали взаємодіють з іншими неметалами: хлором, сіркою, азотом, а також з водою, витискуючи водень:

Ме + 2Н₂О = Ме(ОН)₂ + Н₂↑.

Але є суттєві відмінності в активності цих металів по відношенню до неметалів, води і кислот. Так, берилій спалахує на повітрі тільки при сильному нагріванні, магній і кальцій – при меншому нагріванні, а стронцій і барій легко спалахують. Завдяки міцній оксидній плівці на берилій вода майже не діє. Магній розкладає воду дуже повільно внаслідок утворення погано розчинного магній гідроксиду, при нагріванні реакція посилюється. Лужноземельні метали взаємодіють з водою за звичайних умов, утворюючи луги і водень.

Із збільшенням іонних радіусів Ме²⁺ в ряду Ве – Ва швидко збільшується розчинність гідроксидів Ме(ОН)₂ і посилюється їх основний характер. Із гідроксидів цих металів тільки аморфний Ве(ОН)₂, подібно до Al(ОН)₃, має амфотерні властивості і розчиняється як в кислотах, так і в лугах (в концентрованих H₂SO₄ і НNО₃, як і алюміній, пасивується):

Ве(ОН)₂ + 2КОН = К₂[Be(OH)₄]; Ве(ОН)₂ + 2HCl = ВеCl₂ + 2H₂O.

Метали даної підгрупи, їх оксиди і гідроксиди утворюють з кислотами відповідні солі:

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂↑; ВаО + 2HCl = ВаCl₂ + H₂O;

Sr(OH)₂ + 2HNO₃ = Sr(NO₃)₂ + 2H₂O.

Сульфати, карбонати і фосфати цих металів в воді розчиняються погано, а хлориди, броміди, йодиди – добре. Сульфіди малорозчинні у воді і добре гідролізують. Гідрокарбонати відомі тільки в водних розчинах і утворюються із карбонатів:

МеСО₃ + H₂O + СО₂ = Ме(НСО₃)₂.

При нагріванні розчинів гідрокарбонатів відбувається їх розклад з осадженням карбонатів:

Ме(НСО₃)₂ = МеСО₃↓ + СО₂↑ + H₂O.

Висока хімічна активність s-елементів І та ІІ груп ПС виключає можливість їх знаходження в природі в вільному стані. Найбільш розповсюджені в вигляді сполук Са (3,63% мас.) та Mg (2,09% мас.). Мінерали, до складу яких входять елементи даної підгрупи: кальцит, арагоніт СаСО₃, тальк Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂, магнезіт MgСО₃, доломіт MgСО₃∙СаСО₃, флюорит СаF₂, гіпс СаSO₄∙2Н₂О, берил Ве₃Al₂[Si₆O₁₈], целестин SrSO₄, стронціаніт SrСО₃, барит ВаSO₄, вітерит ВаСО₃ та інші. Іони Mg²⁺ містяться в морській воді, надаючи їй гіркий смак. Радій в дуже невеликих кількостях міститься в уранових рудах.

Сполуки берилію отруйні. Берилій використовують для легування сплавів; додаток його надає сплавам підвищену корозійну стійкість, високу міцність і твердість. Найбільш цінними є сплави міді з берилієм (берилієві бронзи), які містять до 2,5% Ве. Ці сплави використовують в літакобудуванні, електротехніці.

У магнію металічні властивості виражені сильніше, ніж у берилію. Він більш схильний до утворення іонних зв’язків, іон Мg²⁺ стійкий і в розчинах, і в кристалах солей. Магній більш м’який і пластичний, ніж берилій.

Магній використовується для виробництва надлегких сплавів. Найбільш важливий сплав магнію – «електрон» (3-10% Al, 0,2 – 3% Zn, решта - Mg) завдяки міцності і малій густині (1,8 г/см³) широко застосовується в літакобудуванні і ракетній техніці.

Металічні Са, Sr, Ва і Ra застосовуються не так широко, як Мg. Кальцій застосовується для утворення сплавів, наприклад, сплави свинцю з кальцієм використовують в акумуляторах. Стронцій використовують в виплавці бронз для їх очистки від шкідливих домішок та в електровакуумній техніці.