Главная подгруппа II группы

Золото

Золото – металл желтого цвета, очень пластичный.

В природе встречается в самородном состоянии и в виде минералов AuTe₂ – калаверит, AgAuTe₄ – сильванит.

Самородное золото извлекается из кварцевых пород цианидами натрия или калия:

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

Затем раствор пропускают через цинковые стружки:

2Na[Au(CN)₂] + Zn = Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

Химические свойства

1. Золото на воздухе не окисляется, не вступает в реакции с серой, азотом, углеродом, водородом, фосфором.

2. Реагирует с ртутью, образуя амальгаму:

Au + 2Hg = AuHg₂

Раньше этой реакцией пользовались для золочения куполов церквей, декоративной отделке зданий и т.п.

3. Золото растворяется в "царской водке" (1 часть HNO₃ и 3 части HCl):

Au + HNO₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + NO ­ + 2H₂O

H[AuCl₄] (золотохлористоводородная кислота) – желтые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Эта кислота используется для приготовления электролитов для золочения различных изделий.

4. Оксиды и гидроксиды золота получают только косвенным путем:

AuCl₃ + 3NaOH = Au(OH)₃ + 3NaCl

При нагревании гидроксида Au(OH)₃ образуется коричневый порошок оксида Au₂O₃. Гидроксид золота обладает амфотерными свойствами:

Au(OH)₃ + NaOH = Na[Au(OH)₄]

Au(OH)₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + 3H₂O

Золото в больших количествах используется для изготовления украшений, для позолоты изделий из менее благородных металлов, в стоматологии, электротехнической промышленности. Основная масса добываемого золота в форме золотых слитков хранится в банках различных стран для обеспечения бумажных денег.

Общая электронная формула элементов главной подгруппы...ns².

Первый элемент Be по своим химическим свойствам (без учета валентности) более похож на алюминий, чем на элементы своей подгруппы. Это явление называется диагональной аналогией. Второй – Mg, имеет сходство как с Ca, так и с Li.

Ca, Sr, Ba и Ra относятся к семейству щелочноземельных металлов.

Все металлы главной подгруппы II группы (кроме Ra) относятся к легким. По своей твердости значительно превосходят щелочные металлы. Самый мягкий барий по своей твердости близок к свинцу. Общим свойством для элементов главной подгруппы II группы является то, что они в своих соединениях проявляют только степень окисления +2.

В природе элементы главной подгруппы II группы широко распространены (кроме Be и Ra). За счет высокой активности в свободном состоянии не встречаются, всегда в виде соединений: CaCO₃ – известняк, CaCO₃ ^. MgCO₃ – доломит, MgCO₃ – магнезит, CaSO₄ ^. 2H₂O – гипс, CaF₂ – флюорит, BaCO₃ – витерит, SrCO₃ – стронцианит, MgCl₂ ^. KCl – карналит, Be₃Al₃[Si₆O₁₈] – берилл (изумруд, аквамарин). Радий содержится в урановых рудах в ничтожных количествах. Для получения одного грамма Ra необходимо переработать около 30 тонн руды.

Получают щелочноземельные металлы электролизом расплавленных солей.

Химические свойства

1. Все они взаимодействуют с водой, однако Be и Mg взаимодействуют с водой только до образования на их поверхности плотной пленки гидроксида, мало растворимой в воде и предохраняющей основной металл от дальнейшего растворения:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ ↓ + H₂ ↑

Щелочноземельные металлы с водой взаимодействуют более энергично.

2. Устойчивость к окислению кислородом воздуха убывает от бериллия к барию.

3. При взаимодействии с кислородом образуются нормальные оксиды состава МО. Пероксиды менее устойчивы, чем пероксиды щелочных металлов.

4. С водородом образуют гидриды:

Ca + H₂ = CaH₂

Эти гидриды, как и гидриды щелочных металлов, имеют солеобразный характер. Водород в них проявляет отрицательную степень окисления -1.

5. Оксиды и гидроксиды получаются сжиганием соответствующего металла в кислороде или термическим разложением кислородсодержащих солей:

CaCO₃ = CaO + CO₂

Соединяясь с водой, оксиды переходят в гидроксиды:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Основный характер гидроксидов возрастает сверху вниз по группе. Гидроксид бериллия амфотерен. Mg(OH)₂ обнаруживает слабые основные свойства. Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂ - сильные основания.

6. При обычной температуре или при нагревании щелочноземельные металлы взаимодействуют с кислородом, азотом, углеродом, водородом, фосфором, галогенами.

7. При прокаливании с углем карбонаты щелочноземельных металлов образуют карбиды, которые представляют собой соединения нестехиометрического состава, т.е. не отвечающие правилу формальной валентности:

CaCO₃ + 3C = CaC₂ + CO + CO₂

8. При взаимодействии CaC₂ с водой получается ацетилен:

CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂

9. При обжиге карбонатов образуются оксиды:

CaCO₃ = CaO + CO₂

Оксид кальция, полученный обжигом известняков, носит техническое название “негашеная известь”. CaO бурно взаимодействует с водой:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Полученный гидроксид носит техническое название “гашеная известь”, которая при добавлении оксида кремния (песка) используется в строительном деле в качестве вяжущего материала. Затвердевание извести происходит за счет взаимодействия с атмосферным углекислым газом:

Ca(OH)₂ + СO₂ = CaСO₃ + H₂O

В строительном деле используется так же гипс (CaSO₄ ^. 2H₂O), при прокаливании которого (150^оС) образуется алебастр (CaSO₄ ^. 0,5H₂O):

CaSO₄ ^. 2H₂O = CaSO₄ ^. 0,5H₂O + 1,5H₂O

Из простых веществ применение находят в основном бериллий и магний в качестве покрытия для урана в тепловыделяющих элементах атомных реакторов. Значительные количества магния используется в виде сплавов в автомобильной и авиационной промышленностях.

Дата добавления: 2014-12-16