Распространенность элементов II группы главной подгруппы в земной коре

Элементы	Ве	Mg	Са	Sr	Ва	Ra
Содержание в земной коре, %	6·10–4	2,1	2,96	3,4·10–2	6,5·10–2	10–10
Характеристика	Редкий	Широко распространены		Мало распространены

В свободном состоянии в очень небольших количествах найден лишь магний, остальные элементы встречаются только в составе соединений.

Содержание в природной воде ионов магния и кальция обусловливает ее жесткость.

2.2. Простые вещества

Кристаллическая решетка простых веществ, образованных атомами элементов II группы главной подгруппы, металлическая, у бериллия и магния – гексагональная, у кальция и стронция – кубическая гранецентрированная, у бария и радия – кубическая объемно-центрированная.

Физические свойства. Бериллий – свинцово-серый, магний, кальций, стронций, барий – серебристо-белые металлы. Простые вещества обладают металлическим блеском (сохраняется на воздухе только у Ве и Mg), твердость их значительно выше, чем у щелочных металлов. Плотности, температуры плавления и кипения, электропроводность (относительно ртути (1)) металлов приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Некоторые свойства металлов II группы главной подгруппы

Элементы	Ве	Mg	Ca	Sr	Ba	Ra
Плотность, г/см3	1,85	1,74	1,54	2,63	3,76	≈ 6
Температуры плавления, С	1285	650	842	770	727	969
Температуры кипения, С	2470	1095	1495	1390	≈ 1860	≈ 1500
Электропроводность	14,31	20,55	25,42	0,045	1,61

Способы получения. Бериллий получают:

1) из минерала берилла Ве₃Аl₂[Si₆О₁₈];

2) магнийтермическим восстановлением фторида:

Mg + BeF₂ MgF₂ + Ве;

3) электролизом расплавов соединений (главным образом ВеСl₂ в смеси с NaCl).

Магний получают:

1) электролизом расплава смеси МgCl₂ и КСl;

2) восстановлением оксида: МgО + С Мg + СО,

2МgО + 2СаО + Si 2СаО·SiО₂ + 2Мg.

Кальций получают:

1. электролизом расплава смеси СаСl₂ и СаF₂ или КСl;

2. восстановлением оксида: 4СаО + Аl СаО·Аl₂О₃ + 3Са.

Стронций и барий также получают восстановлением оксидов.

Химические свойства. Все металлы подгруппы – сильные восстановители. Они довольно легко реагируют с большинством неметаллов:

– с кислородом реагируют по-разному. Бериллий и магний покрыты прочной пленкой оксида, которая предохраняет от дальнейшего окисления; магний в виде ленты или порошка горит ослепительным пламенем. Остальные металлы энергично окисляются, поэтому их хранят под слоем керосина:

2Э + О₂ → 2ЭО;

– с галогенами: Э + Наl₂ ЭНаl₂;

– с серой взаимодействуют при нагревании, образуя сульфиды ЭS;

– с фосфором при нагревании образуют фосфиды Э₃Р₂;

– с азотом при нагревании дают нитриды Э₃N₂;

– с водородом реагируют по-разному: Ве не взаимодействует с водородом; Мg реагирует при высоком давлении в присутствии катализатора (I₂ или NН₄Сl); остальные – легко при нагревании: Э + Н₂ → ЭН₂;

– с углеродом при нагревании образуют карбиды: бериллий – Ве₂С, ВеС₂, остальные – ЭС₂ (при ~ 1250С).

Реакции со сложными веществами:

– с водой Ве не реагирует, т. к. его поверхность покрыта прочной пленкой оксида; Mg устойчив в холодной воде, но интенсивно взаимодействует с кипящей водой; остальные быстро реагируют с водой:

Э + 2Н₂О → Э(ОН)₂ + Н₂;

– с кислотами и щелочами: Ве реагирует и с кислотами, и со щелочами:

Ве + 2НСl + 4Н₂О → [Ве(Н₂О)₄]Сl₂ + Н₂;

Ве + 2КОН_(р-р) + 2Н₂О → К₂[Ве(ОН)₄] + Н₂,

или в расплаве: Ве + 2КОН → К₂ВеО₂ + Н₂.

В концентрированных азотной и серной кислотах бериллий пассивируется. Остальные металлы реагируют с обычными кислотами (в водных растворах Са, Ва, Sr реагируют в первую очередь с водой); с плавиковой и фосфорной кислотами Mg и Ca не реагируют, т. к. их фториды и фосфаты нерастворимы в воде; с кислотами-окислителями реагируют с образованием различных продуктов в зависимости от концентрации кислот.

Мg используют для восстановления простых веществ из оксидов, например: 3Mg_(к) + В₂О_3(к) 3МgО_(к) + 2В.

Магний горит в углекислом газе: 2Мg + СО₂ → 2МgО + С.