Щелочно-земельные металлы.
Общая и неорганическая химия
Из солей и солеподобных соединений щелочно-земельных металлов в воде хорошо растворимы соединения типа МеС12, МеВг2, Mel2, Me (N03)2, относительно растворимы MeS, Me (HS)2, а также большиуство кислых солей Me (HS04)2, Ме (НС03)2. Оксиды CaO, SrO и ВаО — твердые, белые вещества, характеризующиеся высокими температурами плавления и большой термической стойкостью. Оксиды могут быть получены… Читать ещё >
Щелочно-земельные металлы. Общая и неорганическая химия (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Историческая справка Щелочно-земельные металлы кальций, стронций и барий были впервые описаны в 1808 г. X. Деви. Элементарные кальций и барий были получены электролизом их соединений.
Кальций, стронций и барий в отличие от бериллия и магния характеризуются относительно большими атомными радиусами и низкими значениями ионизационных потенциалов, чем объясняется легкость образования ионов Ме2+, которые в отличие от нейтральных атомов имеют уже электронную конфигурацию внешнего уровня (п — 1 )s2(n — 1 )рв. Катионы Ме2+ характеризуются слабополяризующими свойствами, поэтому комплексные ионы с неорганическими лигандами малоустойчивы.
Кальций и стронций получают электролизом расплавов их хлоридов.
Барий высокой чистоты в промышленности получают алюминотермическим методом по схеме.
Са, Sr и Ва энергично взаимодействуют с активными неметаллами при обычных условиях, а при сильном нагревании реагируют с менее активными неметаллами — N2, Н2, С, Si и др. Эти реакции, как правило, экзотермические. Реакционная активность в ряду Са — Sr — Ва значительно возрастает.
Находясь в ряду стандартных электродных потенциалов далеко впереди водорода, щелочно-земельные металлы легко взаимодействуют с водой даже на холоде, поскольку образующиеся гидроксиды более растворимы в воде, чем Ве (ОН)2 и Mg (OH)2. Так, растворимость при 20 °C для Са (ОН)2 — 0,1%, Sr (OH)2 — 0,7 и Ва (ОН)2 — 3,4%.
Реакционная способность по отношению к воде возрастает от Са к Ва.
Из-за высокой химической активности эти металлы хранят так же, как и щелочные металлы.
Оксиды CaO, SrO и ВаО — твердые, белые вещества, характеризующиеся высокими температурами плавления и большой термической стойкостью. Оксиды могут быть получены термическим разложением карбонатов:
Будучи основными оксидами, они энергично взаимодействуют с водой, образуя соответствующие основания. Энтальпия гидратации возрастает в ряду CaO — SrO — ВаО.
Сравнение СаО и SrO показывает, что оба оксида образуют решетку типа NaCl. Соотношения радиусов ионов металлов к радиусу иона О2 у СаО и SrO близки по своим значениям, поэтому ионы Са2+ и Sr2+ могут одновременно участвовать в образовании решетки одного и того же кристалла (так называемые смешанные кристаллы). Такие вещества, образующие между собой смешанные кристаллы, называются изоморфными.
Гидроксиды имеют общую формулу Ме (ОН)2. Они представляют собой твердые белые порошкообразные вещества. Получаются как в безводном состоянии, так и в форме кристаллогидратов: Са (ОН)2 — Н20; Sr (OH)2, с 1, 2 и 8 молекулами Н20; Ва (ОН)2 с 1, 3 и 8 молекулами воды. Все они — сильные основания, основной характер которых усиливается в ряду Са (ОН)2 — Sr (OII)2 — Ва (ОП)2. В этом же направлении усиливаются растворимость и устойчивость к разложению.
При нагревании гидроксиды, теряя воду, переходят в соответствующие оксиды:
Гидроксиды щелочно-земельных металлов взаимодействуют с СО., с образованием карбонатов:
которые плохо растворимы в воде. Поэтому в лабораторной практике водные растворы Са (ОН)2 (известковая вода) и Ва (ОН)2 (баритовая вода) применяют как реактивы на С02.
Сульфиды щелочно-земельных металлов MeS труднорастворимы в воде, растворимость их повышается в ряду CaS — SrS — BaS. В растворах они диссоциированы и сильно гидролизованы:
Если в растворе присутствует даже очень слабая кислота, например угольная, то гидролиз становится необратимым: 
Из солей и солеподобных соединений щелочно-земельных металлов в воде хорошо растворимы соединения типа МеС12, МеВг2, Mel2, Me (N03)2, относительно растворимы MeS, Me (HS)2, а также большиуство кислых солей Me (HS04)2, Ме (НС03)2.
Галогениды и нитраты гидролизу не подвергаются. Гидриды МеН2 энергично реагируют с водой. В отличие от СаН2 гидриды Sr и Ва при 0 °C способны продолжать поглощать водород приблизительно до состава МеН4, но при легком нагревании сорбированный водород вновь выделяется.
В химическом отношении значительный интерес представляют комплексные аммиакаты Са, Sr и Ва состава [Me (NH3)6], образующиеся при взаимодействии этих металлов с жидким или газообразным аммиаком. Безводные галогениды этих металлов также способны присоединять NH3 с образованием аммиакатов состава [Me (NH3)8]Hal2.
При нагревании аммиакаты щелочно-земельных металлов разлагаются:
Соединения щелочно-земельных металлов окрашивают пламя: кальций — в кирпично-красный, стронций — в карминово-красный, барий — в желто-зеленый. Данное свойство применяется для обнанужения щелочно-земельных металлов.
В щелочных водных растворах Са2+ легко образует хелатные комплексы, среди которых наиболее важны комплексы с лигандами типа этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА):
