
- •2. Щелочные металлы
- •2.1. Историческая справка
- •2.2. Место щелочных металлов в Периодической системе химических элементов
- •2.3. Распространенность в природе
- •2.4. Физические свойства щелочных металлов
- •2.5. Химические свойства щелочных металлов
- •Взаимодействие с неметаллами
- •Взаимодействие с водой
- •Взаимодействие с кислотами
- •Взаимодействие с аммиаком
- •Взаимодействие с органическими веществами
- •Восстановление металлов из оксидов и солей
- •2.7. Оксиды щелочных металлов
- •Получение
- •2.8. Гидроксиды щелочных металлов Физические свойства
- •Химические свойства
- •Получение
- •Примеры решения задач
- •3. Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы
- •3.1. Историческая справка
- •3.2. Место бериллия, магния и щелочно-земельных металлов в Периодической системе химических элементов
- •3.3. Распространенность в природе
- •.4. Физические свойства бериллия, магния и щелочно-земельных металлов
- •3.5. Химические свойства бериллия, магния и щелочно-земельных металлов
- •Взаимодействие с простыми веществами
- •3.7. Особенности химии бериллия
- •3.8. Оксид и гидроксид магния
- •3.9. Оксид и гидроксид кальция
- •3.10. Жесткость воды
- •3.11. Обнаружение щелочно-земельных металлов
- •3.12. Применение бериллия, магния и щелочно-земельных металлов и их соединений
- •Примеры решения задач
- •4. Алюминий
- •4.1. Историческая справка
- •4.2. Место алюминия в Периодической системе химических элементов д.И. Менделеева
- •4.3. Распространенность в природе
- •4.4. Физические свойства алюминия
- •4.5. Химические свойства алюминия
- •Взаимодействие с неметаллами
- •Взаимодействие с водой
- •Взаимодействие с кислотами
- •Взаимодействие со щелочами
- •Восстановление металлов из оксидов и солей
- •4.6. Оксид алюминия Физические свойства
- •Химические свойства
- •Получение
- •4.7. Гидроксид алюминия Физические свойства
- •Химические свойства
- •Получение
- •4.8. Применение алюминия и его соединений
- •5. Элементы триады железа – железо, кобальт, никель
- •5.1. Историческая справка
- •5.2. Место элементов в Периодической системе химических элементов д.И. Менделеева
- •5.3. Распространенность в природе
- •5.4. Физические свойства элементов триады железа
- •5.5. Химические свойства железа, кобальта и никеля
- •Взаимодействие с неметаллами
- •Взаимодействие с водой
- •Взаимодействие с кислотами
- •Взаимодействие со щелочами
- •Восстановительные свойства
- •Образование карбонилов
- •5.6. Соединения железа (II)
- •5.7. Соединения железа (III)
- •5.8. Соединения железа (VI)
- •5.9. Применение железа, кобальта и никеля и их соединений
- •Примеры решения задач
Взаимодействие с простыми веществами
Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С, магний – при 650°С, щелочно-земельные металлы – около 500°С, в результате образуются оксиды и нитриды:
2Mg + O2 = 2MgO,
3Ca + N2 = Ca3N2.
Все металлы при нагревании реагируют с галогенами, серой и фосфором:
Be + Cl2 = BeCl2,
Mg + S = MgS,
3Ca + 2P = Ca3P2.
Бериллий с водородом не взаимодействует, магний реагирует лишь при повышенном давлении, щелочно-земельные металлы при нагревании образуют ионные гидриды:
Sr + H2 = SrH2.
При нагревании металлы реагируют с углеродом:
2Be + C = Be2C
M + 2C = MC2 (M – Mg, Ca, Sr, Ba)
Взаимодействие с водой
Бериллий с водой не взаимодействует; магний реагирует с водой и водяным паром; кальций, стронций, барий энергично взаимодействуют с водой при комнатной температуре:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2;
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2.
Взаимодействие с кислотами
Все металлы реагируют с кислотами:
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;
4Ca + 10HNO3 (конц.) = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O.
Взаимодействие со щелочами
Магний и щелочно-земельные металлы не реагируют со щелочами, бериллий довольно легко в них растворяется:
Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2.
Восстановление металлов из оксидов и солей
Менее активные металлы и некоторые неметаллы могут быть получены восстановлением магнием и щелочно-земельными металлами:
2Mg + ZrO2 = Zr + 2MgO;
2Ca + SiO2 = Si + 2CaO.
3.6. Способы получения бериллия, магния и щелочно-земельных металлов
Бериллий получают электролизом расплава хлорида бериллия с добавками хлорида натрия при 300°С или магнийтермическим восстановлением галогенидов бериллия:
BeCl2 Be + Cl2;
BeCl2 + Mg = Be + MgCl2.
Соли получают в результате переработки минерала берилла.
Сернокислый метод
Берилл обрабатывают концентрированной серной кислотой при 300°С, затем спек обрабатывают водой:
Be3Al2[Si6O18] + 6H2SO4 = 3BeSO4 + Al2(SO4)3 + 6SiO2 + 6H2O.
Щелочной метод
Берилл спекают с содой или поташем:
Be3Al2[Si6O18] + 10K2CO3 = 3K2BeO2 + 2KAlO2 + 6K2SiO3 + 10CO2;
образовавшиеся алюминаты и бериллаты выщелачивают водой.
Фторидный метод
При 750°С спекают с гексафторосиликатом натрия:
Be3Al2[Si6O18] + 6Na2SiF6 = 3Na2[BeF4] + 2Na3[AlF6] + 3SiF4 + 9SiO2;
фторидный комплекс бериллия хорошо растворим в воде.
Хлоридный метод
При 1000°С берилл нагревают в атмосфере газообразного хлора в присутствии угля:
Be3Al2[Si6O18] + 18С + 18Cl2 = 3BeCl2 + 2AlCl3 + 6SiCl4 + 18CO;
затем разделяют хлориды бериллия и алюминия.
Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:
MgCl2 Mg + Cl2
или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:
2(CaO · MgO) + Si = 2Mg + Ca2SiO4.
Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:
CaCl2 Ca + Cl2
или алюмотермическим восстановлением оксида:
4CaO + 2Al = 3Ca + CaAl2O4.
Стронций получают электролизом расплавленного хлорида стронция с добавками хлорида калия при 800°С:
SrCl2 Sr + Cl2
или металлотермическим восстановлением оксида, в качестве восстановителя используются алюминий, кремний и ферросилиций:
4SrO + 2Al = 3Sr + SrAl2O4.
Барий в основном получают методом алюмотермии:
4BaO + 2Al = 3Ba + BaAl2O4.