Литература: [1] с. 608 - 619, [2] с. 472 - 481, [3] с. 412 - 446 Лекция № 7. Элементы iia-подгруппы

IIA-Подгруппа включает бериллий - Be, магний - Mg, щелочноземельные металлы: кальций - Ca, стронций - Sr и барий - Ba, а также радиоактивный металл радий - Ra. Общая электронная формула - ns², устойчивая степень окисления +2. Соединения бериллия амфотерны, во всех соединениях бериллий имеет координационное число 4, склонен к образованию ковалентных связей. Щелочноземельные металлы образуют преимущественно ионные соединения, активные металлы. Для магния наиболее характерно координационное число 6, щелочноземельные металлы могут проявлять и более высокие КЧ.

7.1. Бериллий

Бериллий представлен в земной коре одним изотопом ⁹Be (кларк 0,001 мол.%). Основные минералы: берилл Be₃Al₂(SiO₃)₆ и фенакит Be₂SiO₄. Окрашенные разновидности берилла образуют драгоценные камни изумруд и аквамарин.

Бериллий - металл серо-стального цвета, т.пл. 1283 С, плотность 1,85 г/см³, довольно тверд и хрупок, на воздухе покрыт плотной оксидной пленкой, защищающей его от коррозии.

Получают бериллий электролизом расплава его хлорида, или восстановлением фторида бериллия магнием:

t

BeF₂ + Mg = MgF₂ + Be

Используется бериллий как легирующая добавка к сплавам, которым он придает прочность и твердость, увеличивая коррозионную устойчивость. Бериллиевые бронзы устойчивы в бензине, морской воде и не искрят при ударе. Бериллий - эффективный отражатель нейтронов, что обуславливает его применение в ядерной энергетике. В то же время бериллий прозрачен для рентгеновских лучей, из него изготавливают окна рентгеновских аппаратов. Однако широкое применение бериллия ограничено высокой токсичностью его соединений.

Химические свойства. Активный металл. При нагревании взаимодействует с кислородом, серой, азотом и галогенами (со фтором при комнатной температуре):

t t t

2Be + O₂ = 2BeO; Be + S = BeS; 3Be + N₂ = Be₃N₂

На холоду бериллий с водой не взаимодействует, но растворяется в кислотах и щелочах. В концентрированных азотной и серной кислотах пассивируется.

Be + 2HCl = BeCl₂ + H₂;

Be + 2KOH + 2H₂O = K₂[Be(OH)₄] + H₂

Соединения бериллия

Оксид бериллия - BeO - тугоплавкое полимерное вещество белого цвета, химически очень инертен. Амфотерен, при сплавлении реагирует с кислотными и основными оксидами, при нагревании растворяется в кислотах и щелочах:

t t

BeO + SiO₂ = BeSiO₃; Na₂O + BeO = Na₂BeO₂;

t

BeO + H₂SO₄ = BeSO₄ + H₂O;

t

BeO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Be(OH)₄]

Также амфотерен гидроксид бериллия - аморфное, полимерное вещество, нерастворимое в воде.

Из солей Be²⁺ в воде растворимы сульфат, нитрат и хлорид. В растворах сильно гидролизованы. Галогениды бериллия полимерны, сильно гигроскопичны (за исключение фторида), склонны к образованию координационных соединений:

BeF₂ + 2KF = K₂[BeF₄]

тетрафторобериллат калия

Сульфид бериллия – кристаллическое вещество, образуется в результате взаимодействия простых веществ при 1350 С или взаимодействием бериллия с сероводородом. В горячей воде сульфид полностью гидролизуется, его амфотерная природа проявляется при сплавлении с основными и кислотными сульфидами:

Na₂S + BeS = Na₂BeS₂; SiS₂ + BeS = BeSiS₃

тиобериллат натрия тиосиликат натрия

Нитрид бериллия – Be₃N₂ – кристаллическое вещество, получается при нагревании металла в атмосфере азота выше 1000 С. Нитрид бесцветен, очень тверд и тугоплавок (т.пл. 2200 С). Разлагается водой при нагревании:

Be₃N₂ + 6Н₂О = 3Be(ОН)₂ + 2NH₃

При действии кислот разложение протекает достаточно активно.

Гидрид бериллия - BeН₂ - твердое полимерное вещество белого цвета, по свойствам напоминает гидрид алюминия. Его можно получить в эфирном растворе реакцией обмена:

BeCl₂ + 2LiH = BeH₂ + 2LiCl

При разложении гидрида водой выделяется водород.