S – Элементы и их соединения

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Сентября 2013 в 21:45, реферат

Описание работы

Водород занимает двойственное положение в периодической системе элементов, его принято размещать и в I и в VII группах (в главных подгруппах). Это обусловлено тем, что он имеет черты сходства и со щелочными металлами и с галогенами. Как и атомы щелочных металлов атом водорода может отдавать 1 электрон (окисляться) и превращаться в положительно заряженный ион Н+. С другой стороны, как и атомы галогенов, атом водорода может присоединять 1 электрон (восстанавливаться), завершая при этом свою электронную оболочку (1s1), и превращаться в отрицательно заряженный гидрид-ион Н-.

Файлы: 1 файл

Selementy.doc

— 226.00 Кб (Скачать файл)

В горячей воде BeS полностью гидролизуется. Амфотерная природа BeS проявляется при его сплавлении с основными и кислотными сульфидами:

         Na2S+BeS®Na2BeS2                                                                    (17.43)

         BeS+SiS2®BeSiS3                                                                                                            (17.44)

Сульфидобериллаты (II) разрушаются водой.

Из галидов бериллия наибольшее значение имеют фторид и хлорид. Галиды BeCl2 , BeBr2, BeI2 гигроскопичны и на воздухе расплываются, при их растворении в воде выделяется тепло. Они растворимы также в органических растворителях. Амфотерность галидов наиболее отчетливо проявляется у фторидов. Так, при нагревании BeF2 с основными фторидами образуются фторобериллаты:

           2KF+BeF2®K2[BeF4]                                                               

При взаимодействии BeF2 с кислотными фторидами образуются соли бериллия:

           BeF2+SiF4®Be[SiF6]                                                                 

Нитрид бериллия Be3N2 получается при нагревании бериллия в атмосфере азота (выше 1000о С). Нитрид бериллия разлагается водой при нагревании:

            Be3N2+6H2O®3Be(OH)2+2NH3­                                            

Об амфотерном характере Be3N2 свидетельствует существование смешанных нитридов, например BSiN2 и LiBeN.

Гидрид бериллия ВеН2 – твердое полимерное вещество, по свойствам подобное AlH3. Легко разлагается водой, является сильным восстановителем. Гидрид бериллия можно получить взаимодействием BeCl2 с LiН в эфирном растворе:

             BeCI2+2LiH®BeH2+2LiCI                                                    

Соли бериллия и кислородсодержащих кислот выделяются из растворов обычно в виде кристаллогидратов. Большинство  солей бериллия растворимы в воде.

Для бериллия характерны двойные соли – бериллаты со сложными лигандами:

Na2SO4+BeSO4®Na2[Be(SO4)2]                                                          

(NH4)2CO3+BeCO3®(NH4)2[Be(CO3)2]                                              

 

 

17.3.2 Магний. Общая характеристика. Свойства соединений.

 

Магний получен Г. Деви в 1808г  при восстановлении оксида магния металлическим  калием и назван «магниум».

Магний отличается от бериллия размерами атома и иона (радиус ионов Ве2+ и Mg2+ соответственно равны 0,034 и 0,078 нм). От своего соседа по периоду – алюминия магний отличается меньшим числом валентных электронов и относительно большим размером атома. Таким образом, у магния металлические признаки проявляются сильнее, чем у бериллия и алюминия. Для магния менее характерно образование ковалентной связи, чем для бериллия и алюминия, и более характерно образование ионной связи.

Магний – один из наиболее распространенных элементов на Земле. Магний входит в состав силикатных минералов (оливин Mg2SiO4), карбонатных минералов (доломит СаMg(CO3)2, магнезит MgCO3). Техническое значение имеет минерал карналлит (KCl × MgCl2 × 6 H2O),  брусит (Mg(OH)2), бишофит (MgCI2.6H2O), кизерит (MgSO4.H2O)

Магний –белый металл, на воздухе окисляется и приобретает матовый оттенок. Он мягче и пластичнее бериллия.

В ряду напряжений магний расположен перед водородом. С холодной водой взаимодействует очень  медленно, так как образующийся при  этом Mg(OH)2 плохо растворим. При нагревании реакция ускоряется за счет растворения Mg(OH)2.

В кислотах магний растворяется очень энергично, кроме HF и Н3РО4, так как с последними  образует трудно растворимые соединения:

Mg+2HCI®MgCI2+H2­                                                                       

Разбавленная HNO3 реагирует с магнием, восстанавливаясь до N2O или NH4NO3:

4Mg+10HNO3®4Mg(NO3)2+N2O+5H2                                           

4Mg+10HNO3® 4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O

В обычных условиях магний вступает в химическое взаимодействие с кислородом и галогенами

Mg+1/2O2®MgO;            Mg+CI2®MgCI2

С азотом, серой, фосфором, бором, сурьмой  и мышьяком реакции протекают  при нагревании:

Mg+S®MgS;               3Mg+N2®Mg3N2

3Mg+2P®Mg3P2;        3Mg+2As®Mg3As2                                        

3Mg+2Sb®Mg3Sb2;     3Mg+2B®Mg3B2

Металлический магний является хорошим  восстановителем и при нагревании восстанавливает большинство оксидов  металлов.   

Со щелочами магний практически  не взаимодействует.

Во всех устойчивых соединениях  степень окисления магния +2, а  координационное число 6.

Оксид магния MgO – белый тугоплавкий порошок, труднорастворимый в воде. MgO – основной оксид, химически активен:

MgO+CO2®MgCO3                                                                             

MgO+2HCI®MgCI2+H2O

При прокаливании MgO теряет химическую активность.

Гидроксид магния Mg(OH)2 – кристаллическое вещество, является основанием средней силы:

2NH4CI+Mg(OH)2®MgCI2+2NH3­+2H2O                                        

Mg(OH)2+H2SO4®MgS04+2H2O

Mg(OH)2+S®MgO+H2S+1/2O2

Большинство солей Mg2+ растворимы в воде. Плохо растворимы соли слабых кислот: Mg3(PO4)2, MgCO3, MgF2.

В водных растворах ионы Mg2+ находятся в виде бесцветных гексааквакомплексов [Mg(H2O)6]2+, которые входят в состав ряда его кристаллогидратов: MgCl2 × 6 H2O, Mg(NO3)2 × 6 H2O, Mg(ClO4)2 × 6 H2O,

MgSiF6 × 6 H2O, MgSO4.7H2O.

 

Элементы подгруппы  кальция. Физико-химические свойства важнейших  соединений.

 

Металлический кальций  открыли в 1808г Г. Деви и И. Берцелиус. Название происходит от слова «калкс»  – мягкий камень (известняк). Барий выведен в виде оксида в 1774г К. Шееле и И. Ган (Швеция), а в металлическом состоянии – 1808г Г. Деви. Название происходит от слова «барис» (тяжелый). Стронций получили впервые в виде оксида из минералла стронцианита А. Кирхгроф и В. Крюиншенк (Англия). В чистом виде металл получен электролизом из оксида в 1808г. Радий открыт супругами Пьером и Марией Кюри совместно с Ж. Бемон в 1899г.

Кальций и его аналоги  – стронций, барий и радий имеют  большие атомные радиусы и  низкие значения потенциалов ионизации относительно ранее рассмотренных элементов – Ве и Mg. В условиях химического взаимодействия кальций и его аналоги легко теряют валентные электроны и образуют простые ионы Э2+. Поскольку ионы Э2+ имеют электронную конфигурацию s2p6 и большие размеры, комплексные ионы с неорганическими лигандами у элементов подгруппы кальция неустойчивы.

Кальций – один из наиболее распространенных элементов на Земле. Большая его  часть содержится в виде силикатов  и алюмосиликатов в извержениях  горных пород. Из других пород наиболее распространены известняк и мел, состоящие в основном из минерала кальцита CaCO3. Реже встречаются окристаллизованная форма смеси кальцита и доломита – мрамор. Широко распространены CaSO4 и CaSO4 × 2 H2O (гипс). Для промышленности большое значение имеют флюорит CaF2, апатит Ca5(PO4)2. Ca(F4CI)2. В качестве продуктов выветривания минералов соединения кальция содержатся в природных водах и обусловливают их жесткость.

Важнейшие минералы стронция и бария: стронцианит SrCO3, витерит ВаСО3, целестин SrSO4, барит BaSO4. Радий встречается в урановых рудах.

При обычных условиях кальций, стронций и барий энергично  взаимодействуют с активными  неметаллами и кислотами. С менее  активными (азот, водород, углерод, кремний  и др.) щелочноземельные металлы  реагируют при более или менее сильном нагревании. Реакции сопровождаются выделением большого количества тепла. Активность взаимодействия в ряду Ca – Sr – Ba возрастает.

             В ряду напряжений кальций  и его аналоги располагаются  довольно далеко от водорода. Взаимодействие с водой, даже на холоду, сопровождается растворением.

Ba+2H2O® Ba(OH)2+H2­;      Sr+H2®SrH2

Ca+HCI® CaCI2+H2­;            Ca+F2®CaF2                                        

3Sr+2P®t Sr3P2;                       Ba+2C®t BaC2

3Ca+N2®t Ca3N2;                    Sr+S®t SrS

Кальций и стронций получают электролизом из расплавленных хлоридов. Барий получают алюминотермическим методом из оксида ВаО.

Вследствие высокой  химической активности щелочноземельные металлы хранят под слоем керосина в запаянных сосудах (кальций – в плотно закрывающихся металлических банках).

Неорганические соединения кальция и его аналогов представляют собой кристаллические вещества, в большинстве с высокими температурами  плавления.

Оксиды получают в  лаборатории термическим разложением соответствующих карбонатов или нитритов:

            CaCO3 « CaO+CO2­

2Ba(NO3)2® 2BaO+4NO2­+O2­

В технике – термическим  разложением природных карбонатов.

Оксиды кальция и  его аналогов проявляют основные свойства, которые увеличиваются  от оксида кальция СаО к оксиду бария ВаО. Оксиды энергично взаимодействуют с водой, образуя более или менее растворимые основания и выделяя большое количество тепла.

CaO+H2O® Ca(OH)2 ;  BaO+H2O®Ba(OH)2

На холоду оксиды щелочноземельных элементов растворяются в кислотах, спиртах и взаимодействуют с галогенидами:

CaO+2HCI® CaCI2+H2O

SrO+2CH3OH® Sr(OCH3)2+H2O                                                         

4BaO+3CI2® BaO2+2BaCI2+Ba(CIO)2

При нагревании оксиды вступают во взаимодействие с кислородом, серой, азотом, углеродом, оксидами металлов, солями аммония:

CaO+3C® CaC2+CO;             BaO+SiO2® BaSiO3

SrO+Cr2O3® BaCr2O4;           CaO+2NH4CI® CaCI2+2NH3­+H2O

2SrO+O2® 2SrO2;                   2BaO+3S® 2BaS+SO2­      

Гидроксиды – сильные  основания. В ряду Са(ОН)2 --- Sr(OH)2 --- Ва(ОН)2 усиливается основной характер гидроксидов. В этом же направлении усиливается растворимость и термическая устойчивость.

Раствор Ва(ОН)2 – баритовая вода – лабораторный реактив для открытия СО2 и карбонатов.

Раствор Са(ОН)2 – известковое молоко, гашеная известь – применяется в качестве дешевого растворимого основания.

Из солей кальция  и его аналогов в воде хорошо растворимы хлориды, бромиды, иодиды, нитраты.

Соли и солеподобные соединения кальция и его аналогов гидролизу не подвергаются, либо дают щелочную среду:

            MeH2+2H2O®Me(OH)2¯+2H2­                                                            

Me3N2+6H2O®3Me(OH)2¯+2NH3­

 

Жесткость воды и методы ее устранения.

 

Жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция Са2+ и магния Mg2+. Один из возможных их источников – горные породы (известняки, доломиты), которые растворяются в результате контакта с природной водой.

Анионами растворимых солей  Са2+ и Mg2+ могут быть гидрокарбонат-ионы НСО3-, сульфат-ионы SO42- и реже хлорид-ионы Cl-.

Различают временную (карбонатную) жесткость  воды, обусловленную наличием в воде гидрокарбонатов кальция Са(НСО3)2 и магния Mg(НСО3)2 , и постоянную жесткость воды, обусловленную наличием в воде сульфатов кальция и магния CaSO4, MgSO4, хлоридов кальция и магния CaCl2 и MgCl2, других солей.

Жесткость воды выражают количеством  эквивалентов (ммоль) ионов кальция  Са2+ и Mg2+, содержащихся в 1,0 л воды. Это соответствует содержанию 20,04 мг/л ионов Са2+ или 12,16 мг/л ионов Mg2+.

Общая жесткость воды рассчитывается по формуле:

                  Жобщ = Ca2+/ 20,04 + Mg2+/ 12,16

где: Са2+ и Mg2+ - концентрации ионов Са2+ и Mg2+ в мг/л.

В жесткой воде плохо развариваются  продукты питания, так как катионы  кальция Са2+ с белками пищи образуют нерастворимые соединения. В такой воде плохо заваривается чай, кофе. Постоянное употребление жесткой воды может привести к расслаблению желудка и отложению солей в организме человека. Употребление в пищу щавеля в районах с повышенным содержанием в воде ионов Са2+ приводит к образованию в организме соли щавелевой кислоты – оксалата кальция, который трудно растворим в воде. В результате этого образуются камни в почках (мочекаменная болезнь).

В жесткой воде плохо мылится  мыло, которое представляет собой натриевые соли высших карбоновых кислот, например стеарат натрия С17Н35СООNa. При растворении мыла в жесткой воде образуются плохо растворимые в воде стеараты кальция и магния:

17Р35COO-+Ca+®(C17H35COO)2Ca¯                                                  

17Р35COO-+Mg2+®(C17H35COO)2M

Синтетические моющие средства содержат алкилсульфонаты – сложные  эфиры высших спиртов и серной кислоты и обладают хорошими моющими  свойствами даже в очень жесткой  воде, так как их кальциевые и магниевые соли растворимы в воде.

Информация о работе S – Элементы и их соединения