Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Как сдать ЕГЭ по химии?

  Все выпуски  

Как сдать ЕГЭ по химии? Неорганическая химия (начало)


Также могут быть получены сжиганием соответствующих металлов в кислороде. Рас­творимы в кислотах:   ЭО + 2Н+ = Э2+ + Н2О.

ВеО растворяется в щелочах по схеме: ВеО + 2NaOH + H2O = Na2[Be(OH)4]. Ядерные рас­стояния в кристаллах MgO (t. пл. 2850С) и ВеО (t. пл. 2580С) равны соответственно 2,10 и 1,64 А, а у их индивидуальных молекул (в парах) - 1,33 и 1,75 А. Пары ЭО сильно диссоции­рованы на элементы. Охлаждение расплава ВеО ведет к образованию стекла. Кристаллы ВеО имеют структуру вюрцита, что свидетельствует о малой полярности связи. Кристаллы MgO имеют структуру NaCl. Обе окиси растворимы в кислотах тем труднее, чем сильнее они бы­ли предварительно прокалены. Такое снижение реакционной способности обусловлено в данном случае укрупнением кристаллов. При хранении на воздухе оксид магния постепенно поглощает влагу и СО2, переходя в Mg(OH)2 и в MgCO3. Окисид магния изредка встречается в /природе (минерал периклаз). Получаемая прокаливанием природного магнезита MgO является исходным продуктом для изготовления различных огнеупорных изделий.

Белые аморфные гидроксиды магния и бериллия мало растворимы в воде. Растворенная часть Mg(OH)2 диссоциирована по типу основания и является электролитом слабой силы, а Ве(ОН)2 имеет амфотерный характер и диссоциирует по суммарной схеме:

Ве2+ + 2OН = Ве(OН)2 = 2Н+ + ВеO22-

Гидрокстд бериллия вообще является единственным основанием в ПА группе, обла­дающей амфотерными свойствами. Осаждение Ве(ОН)2 в процессе нейтрализации кислого раствора (по схеме: Э2++20Н­-=Э(ОН)2 наступает при рН=5,7, Mg(OH)2 - при рН=10,5. Ве(ОН)2 - является полимерным соединением, поэтому его растворимость в воде ничтожна (ПР=22). Ввиду слабости кислотных свойств Ве(ОН)2 бериллаты сильно гидролизованы в водном растворе. При растворении Ве(ОН)2 в кислотах образуются тетраэдричекие аквакомплексы [Ве(Н2O)4]2+, в щелочах - гидроксокомплексы [Ве(ОН)4]2- (или [Ве(ОН)з]- )по схеме: Ве(ОН)2 + 2OН- = [Ве(ОН)4]2-. Бериллий в берриллат -ионе зр3 гибридизирован, а сам бери-лат-ион имеет форму тетраэдра. КЧВе= 4. Ве(ОН)2 начинает терять воду уже при 230С. Бе­риллаты типа К2ВеO2 существуют только в твердом состоянии. Они могут быть получены растворением порошка Be на расплавы щелочей. Основные свойства у Ве(ОН)2 преобладают над кислотными, но выражены менее значительно, чем у Mg(OH)2. Гидроокись магния встречается в природе (минерал брусит). ПР Mg(OH)2. Mg(OH)2 обладает только ос­новными свойствами. Однако, взаимодействием Mg(OH)2 с 65%-ным раствором NaOH при 100 С может быть получен неустойчивый в водной среде тетрагидроксомагнезат натрия -Na2[Mg(OH)4]. Помимо кислот, гидроксид магния растворим в растворах солей аммония по схеме:                        

Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3 + 2Н2О.

Поэтому раствором аммиака

нельзя полностью осадить гидроксида магния, например из хлорида, т.к. следующий процесс равновесный:

MgCl2 + NH4OH = NH4CI + Mg(OH)2.

При нагревании гидроксида магния реагирует с Р, Se, S (X = Se, S):

6Mg(OH)2 + 4P = 6MgO + 4PH3 + 3O2 и 2Mg(OH)2 + 2X = 2MgO + 2H2X + O2 Оба гидроксида хорошо растворимы в кислотах: Э(ОН)2 + 2Н+ = Э2+ + 2Н2O. Гидроксид маг­ния в промышленности получают действуя на растворимые соли магния известковым моло­ком. Для магния известна аналогичная гидроксида этоксидная производная. Она может быть получена взаимодействием амальгамы магния со спиртом и представляет собой белый порошок, растворимый в спирте и разлагаемый водой. Взаимодействием свежеосажденной Mg(OH)2 с 30%ной Н2O2 может быть получена растворимая в воде гидратная пероксид-оксид магния MgO2 3MgO nH2O, она применяется как антисептик, для желудка т.к. с во­дой дает Mg(OH)2 и пероксида водорода. Многие из солей бериллия и магния хорошо раство­римы в воде. Ионы Э2+ бесцветны. Mg + сообщают раствору горький вкус, Be +→ сладкова­тый. Соли Be подвержены гидролизу при комнатной температуре и дают кислую среду, соли Mg-  в меньшей степени. Например, гидролиз сульфатов и галогенидов проходит по схемам:

1. 2ЭSO4 + 2Н2O = (ЭOH)2SO4 + H2SO4

2. (ЭOH)2SO4 + 2Н20 = 2Э(ОН)2 + H2SO4

1.ЭГ2 + Н2O = НГ + ЭОНГ

2. ЭОНГ + 2Н2O = Э(ОН)2 + НГ.

Причем гидролиз идет в основном по первой стадии до образования основных солей. Отношение заряда к радиусу у Be 2+ - велико, в результате чего он обладает высокой поляри­зующей способностью и его комплексообразовательные свойства повышены.

Почти все галоидные соли бериллия и магния бесцветны, расплываются на воздухе и легкорастворимы в воде за исключением MgF2, растворимость которого весьма мала (0,08 г/л). Для хлорида магния характерны кристаллогидраты MgCl2nH2O (n= 1,2,4,6,8,12). Для хлорида бериллия характерны соединения типа ВеС12 2R (R-ацетон, ацетальдегид, диэтиламин, этиловый эфир, этилендиамин, пиридин и др.) Оба хлорида присоединяют аммиак с об­разованием ЭС12 nNH3 (n=2,4,6). MgCl2 широко распространен в природе в виде минералов -бишофита MgCl22O, карналлита MgCl2 KC1 6Н2O др. При образовании галогенидов бериллия, его атомы возбуждаются: 2s  2s 2p при этом за счет распаривания возникают две ковалентные связи и происходит sp-гибридизация: валентные электроны образуют два sp-гибридных облака лежащих на одной прямой и вытянутых в противоположенных направле­ниях. Таким образом молекулы ВеF2 - имеют линейное строение. BeF2 получают нейтрали­зацией плавиковой кислоты гидроокисью бериллия a MgF2 непосредственно из элементов или обменной реакцией: Mg2+ + 2F- = MgF2l. Хлорид Be можно получить по следующим схемам при нагревании:

ВеО + С + С12 = ВеС12 + СО;

2ВеО + СОС12 = ВеС12 + С02.

ВеС12 - имеет полимерное строение. Большинство солей выделяется из растворов в ви­де кристаллогидратов (ВеС122O, Bel2 4H2O, MgBr26H20). При их нагревании происходит отщепление части НГ и остаются труднорастворимые в воде основные соли. Реакции при­соединения характерны главным образом для фторидов, образующих комплексы типов М[ЭГ3]и М2[ЭГ4], где М-одновалентный металл

Нитраты Be и Mg легкорастворимы не только в воде, но и в спирте. Mg(NO3)2 встреча­ется в природе. Кристаллизуются они обычно в виде Mg(NO3)26H20 и Be(NO3)4H2O. 3(NO3) nH2O можно получить действуя азотной кислотой на соответствующие металлы, ЭО, Э(ОН)2, ЭСОз. Для Be n бывает 4,3,2, а для магния п может равняться 9,6,2 и 0. При на­гревании они разлагаются, отщепляя воду, NO2 и O2:

2Э(NO3)2 nH2O = nН2O + 2ЭО + 4NO2 + O2.

Для сульфатов Be и Mg характерны легкорастворимые кристаллогидраты BeSO4 4H2O и MgSO4nH2O (n=l,2,3,4,5,6,7,12). Первый полностью обезвоживается при 400С, второй при 200С. BeSO4 получают действием разбавленной серной кислоты на окись или гидроокись бериллия. Раствор BeSO4 способен растворять Mg по схеме:

2BeSO4 + Mg + 2H2OH2 + (BeOH)2SO4 + MgSO4. Под действием кислот MgSO4 переходит в кислый сульфат: MgSO4 + H2SO4 = Mg(HSO4)2. MgSO4 вступает при нагревании в следующие реакции:

Mg SO4+ 2С = MgS + 2СO2;

2MgSO4 + С = 2MgO + 2SO2 + CO2;

MgSO4 + H2S = MgO + SO2 + S + H2O;

MgSO4 + SiO2 = MgSiO3 + SO3;

Термическое разложение BeS04 и MgS04 начинается соответственно при 580˚С и 1124 С: SO4= 2ЭО + 2SO2+ O2. В при­роде Mg SO4 встречается в виде минералов: горькой соли - MgS04 - 7H2O, кизерита -MgSO4H2O, полигалита - Mg SO4 K2 SO4 2Ca SO4 2H2O и др. Кизерит может служить хорошим материалом для получения MgO и SO2, т.к. при накаливании с углем разлагается по схеме: Mg SO4 + С = СО + SO2 + MgO. Горькая соль применяется в текстильной и бумаж­ной промышленности, а также в медицине.

С сульфатами некоторых одновалентных металлов BeSO4 и MgSO4 образуют двойные соли, для Be типа M2[Be(SO4)2] 2Н2O, а для магния так называемые шениты состава M2[Mg(SO4)2]6H2O, где М - одновалентный металл. Шенитом K2[Mg(SO4)2]6H2O пользуют­ся иногда в качестве калийного минерального удобрения. Нагреванием MgSO4 с крепкой серной кислотой могут быть получены соединения Mg SO4 H2 SO4, Mg SO4 3H2SO4. Действуя аммиаком  на спиртовой раствор MgSO4 могут быть получены  следующие комплексы: [Mg(NH3)2(H2O)4]SO4, [Mg(NH3)3(H2O)3] SO4, [Mg(NH3)4(H2O)2] SO4.

Почти нерастворимые в воде нормальные карбонаты ВеСОз-4Н2O MgCO3-nH2O(n=5,3) могут быть получены только при одновременном присутствии в растворе большого избытка СO2. В противном случае осаждаются также почти нерастворимые основные соли. Так, при действии соды на соли Э имеет место процесс: Э2+ + 2СO32→ + Н2O = СО2 + (ЭОН)2СОз. Основные карбонаты Э растворимы в минеральных кислотах, в уксусной кислоте и раство­рах солей аммония. Нагревание такого осадка с кислым карбонатом калия приведет к обра­зованию нормального карбоната: (ЭОН)2СO3 + 2КНСO3 = 2ЭСO3 + 2Н2O + K2CO3. MgCO3 распространен в природе. Белая магнезия - это основная соль приблизительного состава 3MgCO3Mg(OH)2→3H2O - используется в медицинских целях при повышенной кислотности желудка. Она выпадает в осадок если к нагретому раствору хлорида магния приливать рас­твор соды:

2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O = (MgOH)2CO3 + CO2 + 4NaCl. Интересно отметить, что сначала, когда в растворе еще недостаток СO2 и среда щелочная, процесс идет с образовани­ем белой магнезии, а когда в растворе появляется избыток СO2 и среда становится кислой из белой магнезии образуется гидрокарбонат устойчивый в растворе по схеме:

(MgOH)2CO3 + ЗСO2 + Н2O = 2Mg(HCO3)2.

ЭСО3 отщепляют углекислый газ уже при 100 и 500С соответственно для Be и Mg. На этом основано использование магнезита для получения СОг. При пропускании СО2 через взвесь MgCO3 осадок может быть растворен: MgCO3 + СО2 + Н2О = Mg(HCO3)2. При кипячении раствора такой двойной соли, вновь выпадает осадок:

(NН4)2[Э(СО3)2] → 2NH3 + СO2 + ЭСO34- + Н2O .

ВеСОз растворим также в углекислых щелочах. К таким двойным карбонатам относит­ся природный доломит - Ca[Mg(CO3)2]. Применение нашел перхлорат магния ("ангидрон") как отбеливатель и осушитель.

Ацетат бериллия получается только при нагревании ВеСl2 с безводной уксусной ки­слотой. Эта соль не растворима в воде и медленно ею разлагается с образованием основных солей. При 300 С начинает разлагается. Mg(CH3COO)2 растворим в воде. Оксалат бериллия - ВеС2O42O, представляет собой порошок белого цвета; растворим в воде. При 100 С те­ряет 2 молекулы Н2O. При 220 С теряет последнюю молекулу воды и плавится, а при 350 С разлагается: ВеС2O4 = СО2 + СО + ВеО. Были получены комплексы типа Na2[Be(C2O4)2] MgC2O4 ЗН2О малорастворим в воде. Взаимодействует с раствором оксалата аммония с обра­зованием растворимой двойной соли:

(NH4)2C2O4+ MgC2O4= (NH4)2[Mg(C2O4)2].

Одно-, двух-, трех- замещенные ортофосфаты бериллия и магния Ве(Н2РO4)22О, ВеНРO4 ЗН2O, Ве3O4)3 4H2O, Mg3(PO4)2 nH2O (n=8,6,4), MgHPO4nH2O (n=l,2,7) мало рас­творимы в воде. Их можно получить растворением гидроокисей в соответствующих количе­ствах Н3РО4, или обменными реакциями с х-замещенными ортофосфатами натрия. Сле­дующей реакцией пользуются для открытия катионов Mg2+ и анионов фосфорной, мышьяко­вистой кислоты:

MgCl2 + NH4OH + Na2HPO4 = H2O +2NaCl + MgNH4PO4.

Сульфиды Э получают прямым синтезом из элементов. BeS представляет собой серова­то-белые кристаллы. Он подвержен гидролизу в воде: BeS + 2Н20 = Ве(ОН)2 + H2S. MgS -бесцветные кубические кристаллы. Он плавится выше 2000 С, в воде подвержен гидролизу:

3MgS + 2Н2O = Mg(HS)2 + 2MgO + H2S.

Метанид бериллия получают прокаливанием ВеО с углем:

2ВеО + ЗС = Ве2С + 2СО.

Этот красновато-желтый порошок разлагает воду с выделением метана:

Ве2С + 4Н2O = СН4 + 2Ве(ОН)2.

Ацетилид бериллия получают прокаливанием тесной смеси Be с углем, разлагает воду с выделением ацетилена: ВеС2 + 2Н2O = С2Н2 + Ве(ОН)2. Карбидные соединения Mg эндотермичны. MgC2 получают действуя на порошок магния ацетиленом или бензолом при нагревании: Mg + С2Н2 = MgC2 + H2. Mg2C3 получают действуя пентаном на порошок магния. Водой MgC2 разлагается с выделением С2Н2, a Mg2C3 с вьщелением СНз→С=СН. Все карбиды Э реагируют с галогенами и серой и азотом при нагревании образуя соответст­венно 3S, ЭСl2 и Э3N2. Нитриды Э образуются при нагревании порошков Э с азотом или аммиаком: 2NH3 + ЗЭ = Э3 + ЗН2. Ве3N2 → белый порошок устойчивый на воздухе. Может быть получен по схеме: ЗВе + 2KCN = Ве3 + 2К + 2С. Mg3N2 - аморфный порошок зелено­вато-желтого цвета, флюоресцирует оранжевым цветом. Реагирует с метанолом и окислами углерода:

Mg3N2 + 6CH3OH = NH3 + N(CH3)3 + 3Mg(OH)OCH3;

Mg3N2 + 3COx = 3MgO + N2 + 3COx-1

Оба нитрида гидролизуется водой и растворяются в кислотах:

Э3N2 + Н2O = NH3 + Mg(OH)2;

Э3N2 + 8H+ = 2Э2+ + 2NH4+ Mg3N2 является восстановителем.

Фосфиды Э образуются при действии паров фосфора на порошки соответствующих метал­лов. Они разлагаются водой до гидроокиси и фосфина. Также они горят выделяя ЭО, Р2О5 и много тепла.

Силициды известны лишь для магния (Mg2Si и Mg3Si2). Орто→силикат бериллия встречается в природе в виде минерала фенакита. Можно получить при нагревании ВеО и SiO2 по схеме: 2ВеО + SiO2 = Ве2SiO4. Он нерастворим. Бериллий образует интерметаллические соедине­ния: MoBe12, WBe12, TaBe12, Ube13, PuBe13 др.

Бериллиды обладают высокой прочностью и температурой плавления. Так, NbBe2 имеет Тпл 1880 С, Та2Ве17 → 1980 С, a ZrBe13 - 1920 С.

Кристаллические структуры интерметаллических соединений, по сравнению со многи­ми системами на основании других металлов, значительно различаются между собой. В пер­вом приближении все магниды можно разделить на две большие группы:

∙ магниды, имеющие структуры, типичные для металлов и сплавов;

∙ магниды, имеющие структуры, типичные для ионных или гетерополярных соедине­ний.

Граница между этими группами условна, но, в общем, увеличение атомного номера в периоде сопровождается последовательным переходом от соединений металлического типа к валентным и ионным соединениям.


В избранное