Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Как сдать ЕГЭ по химии?

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 68 RSS
←   Август 2011   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://mihail-barmin2010.narod.ru/
Открыта: 20-05-2010
Адрес автора: job.education.khimia4ege-owner@subscribe.ru

Автор
mik2005

Статистика

68 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Как сдать ЕГЭ по химии? Неорганическая химия (начало)


2.5.15.Распространенность щелочноземельных металлов.

 

Содержание кальция в литосфере составляет 2,96% от общей массы земной коры, стронция- 0,034%, бария- 0,065%, радия- Г10"10%. В природе кальций состоит из изотопов с массовыми числами 40(96,97%), 42(0,64%), 43(0,14%), 44(2,06%), 46(0,003%), 48(0,19%); стронций- 84(0,56%), 86(9,86%), 87(7,02%), 88(82,56%); барий- 130(0,1%), 132(0,1%), 134(2,42%), 135(6,59%), 136(7,81), 137(11, 32%), 138(71,66). Радий радиоактивен. Наиболее устойчивый природный изотоп- 226Ra. Основные минералы щелочноземельных элементов-угле- и сернокислые соли: СаСОз - кальцит, CaSO4 - андидрит, Si-СОз - стронцианит, SrSO4-целестин, ВаСОз - витерит. BaSO4 - тяжелый шпат. Флюорит CaF2- тоже полезный минерал.

Са играет важную роль в процессах жизнедеятельности. Человеческий организм со­держит 0,7-1,4 вес.% кальция, 99% которого приходится на костную и зубную ткань. Расте­ния тоже содержат большие количества кальция. Соединения кальция содержатся в природ­ных водах и почве. Барий, стронций и радий содержатся в человеческом организме в ни­чтожных количествах.

 

2.5.16.Получение щелочноземельных металлов

 

 Сначала получают окиси или хлориды Э. ЭО получают прокаливанием ЭСОз, а ЭСl2 действием соляной кислоты на ЭСОз. Все щелочноземельные металлы можно получить алюмотермическим восстановлением их окисей при температуре 1200 С по примерной схе­ме: ЗЭО + 2А1 = Аl2Оз + ЗЭ. Процесс при этом ведут в вакууме во избежании окисления Э. Кальций (как и все остальные Э) можно получить электролизом расплава СаСl2. с последую­щей перегонкой в вакууме или термической диссоциацией СаСг. Ва и Sr можно получить пи­ролизом 32N3, 3(NH3)6, ЭН2. Радий добывают попутно из урановых руд.

 

2.5.17Особенности щелочноземельных металлов.

 

Кальций имеет атомный номер 20 и атомный вес 40,08. Стронций - 38 и 87,62. Барий - 56 и 137,33. Радий 88 и 226,02. Э характеризуются наибольшим сходством между со­бой, т.к. для них характерна не только групповая и типовая аналогия, но и слоевая. В основ­ном состоянии Э нульвалентны и имеют структуру ns . возбуждение до двухвалентного состояния может идти по схемам: ns2 nsnp или ns2 →ns(n-l)d. Потенциалы ионизации и ОЭО представлены ниже:

 

Потенциалы ионизации

                                                         Таблица 2.5.4.

 

Са

S г

В

А

F

а

II

6,11

5,69

5,21

5,28

I2

11,87

11,03

10,00

10,14

ОЭО

1,04

0,99

0,97

0,97

 

Как видно из таблицы ОЭО элементов различаются незначительно. В целом от Са к Ва немного возрастает химическая активность щелочноземельных металлов (свойства радия изу­чены не лучшим образом, ввиду малой распространенности и радиоактивности). Во многих отношениях Э напоминают щелочные металлы. И те и другие - химически активны, не проявляют комплексообразовательной способности. Их гидроокиси сильные основания, а гидриды солеобразные вещества.

 

2.5.18.Физические свойства щелочноземельных металлов

 

Са и его аналоги представляют собой серебристо-белые металлы. Кальций из них самый твердый. Стронций и особенно барий значительно мягче кальция. Все щелочноземельные ме­таллы пластичные, хорошо поддаются ковке, резанью и прокатке. Кальций при обычных усло­виях кристаллизуется в ГЦК-структуре с периодом а=0,556 нм (КЧ=12), а при температуре выше 464С в ОЦК-стуктуре.    Са образует сплавы с Li, Mg, Pb, Cu, Cd, Al, Ag, Hg. Стронций имеет ГЦК - структуру; при температуре 488 С стронций претерпевает полиморфное превра­щение и кристаллизуется в гексагональной структуре. Он парамагнитен. Барий кристаллизует­ся в ОЦК структуре. Са и Sr способны образовывать между собой непрерывный ряд твердых растворов, а в системах Са→Ва и Sr→Ba появляются области расслаивания. В жидком состоянии стронций смешивается с Be, Hg, Ga, In, Sb, Bi, Tl, Al, Mg, Zn, Sn, Pb. С последними четырьмя Sr образует интерметаллиды. Электропроводность щелочноземельных металлов с повышением давления падает, вопреки обратному процессу у остальных типичных металлов. Ниже приве­дены некоторые константы для щелочноземельных металлов:

 

Таблица констант для щелочноземельных металлов

                                                                                       Таблица 2.5.5.

 

 

Са

Sr

Ва

Ra

Атомный радиус, нм

0,197

0,215

0,221

0,235

Радиус иона Э2+, нм

0,104

0,127

0,138

0,144

Энергия кр. решетки, мкДж\кмоль

194,1

164,3

175,8

130

р, г\см

1,54

2,63

3,5

5,5-6

tпл.oC  

852

770

710

-800

t кип  C

1484

1380

1640

-1500

Электропроводность (Hg=l)

22

4

2

 

Теплота плавления ккал\г-атом

2

2,2

1,8

 

Теплота испарения ккал\г-атом

36

33

36

 

Удельная теплоемкость, Дж\(кг К)

624

737

191,93

136

Сжижаемость Па"' 10""

5,92

8,36

 

 

 

2.5.19.Химические свойства щелочноземельных металлов и их соединений

 

Пленка эта относительно плотна - с течением времени весь металл медленно окисляется. Пленка со стоит из ЭО, а также ЭО2 и ЭзN2. Нормальные электродные потенциалы реакций Э-2е = Э равны φ=-2,84В(Са), cp=-2,89(Sr). Э очень активные элементы: растворяются в воде и кислотах, вытесняют большинство металлов из их оксидов, галогенидов, сульфидов. Первично (200-300С) кальций взаимодействует с водяным паром по схеме: 2Са + Н2О = СаО + СаН2. Вторич­ные реакции имеют вид: СаН + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2 и СаО + Н2О = Са(ОН)2. В крепкой серной кислоте Э почти не растворяются ввиду образования пленки из малорастворимых 3SO4. С разбавленными минеральными кислотами Э реагируют бурно с выделением водорода. Кальций при нагревании выше 800С с метаном реагирует по схеме: ЗСа + СН4 = СаН2 + СаС2-Э при нагревании реагируют с водородом, с серой и с газообразным аммиаком. По химиче­ским свойствам радий ближе всего к Ва, но он более активен. При комнатной температуре он заметно соединяется с кислородом и азотом воздуха. В общем, его химические свойства не­много более выражены чем у его аналогов. Все соединения радия медленно разлагаются под действием собственного излучения, приобретая при этом желтонватую или коричневую окра­ску. Соединения радия обладают свойством автолюминесценции. В результате радиоактивного распада 1 г Ra каждый час выделяет 553,7 Дж тепла. Поэтому температура радия и его соеди­нений всегда выше температуры окружающей среды на 1,5 град. Также известно, что 1 г радия в сутки выделяет 1 мм радона(226Ra =222Rn + 4Не), на чем основано его применение как источника радона для радоновых ванн.

Гидриды Э - белые, кристаллические солеобразные вещества. Их получают непосредст­венно из элементов при нагревании. Температуры начала реакции Э + Н2 = ЭН2 равны 250 С (Са), 200 С (Sr), 150 С (Ва). Термическая диссоциация ЭН2 начинается при 600С. В атмо­сфере водорода СаН2 не разлагается при температуре плавления (816С). В отсутствии влаги гидриды щелочноземельных металлов устойчивы на воздухе при обычной температуре. Они не реагируют с галогенами. Однако при нагревании химическая активность ЭН2 возрастает. Они способны восстанавливать оксиды до металлов(W, Nb, Ti, Се, Zr, Та), например 2СаН2 + ТiO2 = 2СаО + 2Н2 + Ti. Реакция СаН2 с А12Оэ идет при 750С: ЗСаН2 + А12O3 = ЗСаО + ЗН2 + 2А1, и затем:

СаН2 + 2А1 = СаА12 + Н2. С азотом СаН2 при 600С реагирует по схеме:

ЗСаН2 + N2 = Ca3N2 +ЗН2. При поджигании ЭН2 они медленно сгорают:

ЭН2 + 02 = Н2O + СаО. В смеси с твердыми окислителями взрывоопасны. При действии воды на ЭН2 выделяется гидроокись и водород. Эта реакция сильно экзотермична: смоченный водой на воздухе ЭН2 самовоспламе­няется. С кислотами ЭН2 реагирует, например по схеме: 2НС1 + СаН2 = СаС12 + 2Н2. ЭН2 применяют для получения чистого водорода, а также для определения следов воды в орга­нических растворителях. Нитриды Э представляют собой бесцветные тугоплавкие вещества. Они получаются непосредственно из элементов при повышенной температуре. Водой они раз­лагаются по схеме: Э3N2 + 6Н2O = ЗЭ(ОН)2 + 2NH3. Э3N2 реагируют при нагревании с СО по схеме: Э3N2 + ЗСО = ЗЭО + N2 + ЗС. Процессы которые происходят при нагревании Э3N2 с уг­лем выглядят так:

Э3N2 + 5С = 3CN2 + 2ЭС2; (Э = Са, Sr); Ba3N2 + 6С = Ba(CN)2 + 2BaC2; Нитрид стронция реагирует с НС1, давая хлориды Sr и аммония. Фосфиды Э3Р2 образуются не­посредственно из элементов или прокаливанием трехзамещенных фосфатов с углем:

Са3(РO4)2 + 4C = Са3Р2 + 4СО Они гидролизуются водой по схеме: Э3Р2 + 6Н2O = 2РН3 + ЗЭ(ОН)2. С кислотами фосфиды ще­лочноземельных металлов дают соответствующую соль и фосфин. На этом основано их при­менение для получения фосфина в лаборатории.

Комплексные аммиакаты состава Э(NH3)6 - твердые вещества с металлическим блеском и высокой электропроводностью. Их получают действием жидкого аммиака на Э. На воздухе они самовоспламеняются. Без доступа воздуха они разлагаются на соответствующие амиды: Э(NН3)6 = 3(NH2)2 + 4NH3 + H2. При нагревании они энергично разлагаются по этой же схеме.

Карбиды щелочноземельных металлов которые получаются прокаливанием Э с углем разлагаются водой с выделением ацетилена: ЭС2 + 2Н2O = Э(ОН)2 + С2Н2. Реакция с ВаС2 идет настолько бурно, что он воспламеняется в контакте с водой. Теплоты образования ЭС2 из эле­ментов для Са и Ва равны 14 и 12 ккал\моль. При нагревании с азотом ЭС2 дают CaCN2, Ba(CN)2, SrCN2. Известны силициды (3Si и 3Si2). Их можно получить при нагревании непо­средственно из элеменов. Они гидролизуются водой и реагируют с кислотами, давая H2Si2O5, SiH4, соответствующее соединение Э и водород. Известны бориды ЭВ6 получаемые из элемен­тов при нагревании.

Оксиды кальция и его аналогов - белые тугоплавкие(ТкипСаО = 2850С) вещества, энергично поглощающие воду. На этом основано применение ВаО для получения абсолютного спирта. Они бурно реагируют с водой, выделяя много тепла (кроме SrO растворение которой эндотермично). ЭО растворяются в кислотах и хлориде аммония:

 ЭО + 2NH4CI = SrCl2 + 2NH3 + Н2O. Получают ЭО прокаливанием карбонатов, нитратов, перекисей или гидроксидов соответствующих металлов. Эффективные заряды бария и кислорода в ВаО равны ±0,86. SrO при 700 С реагирует с
В избранное