ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Тема: “S-елементи ІІ А групи Періодичної системи Д.І.Менділеєва”.

Мета роботи: Вивчення властивостей сполук II А групи Періодичної системи.

ТЕОРКТИЧІІА ЧАСТІНА

В другій групі Періодичної системи знаходяться типові елементи (берилій і магній) і елементи підгрупи кальцію (кальцій, сторцюй, барій, радій). Всі елементи є s-елементами.

БЕРИЛІЙ

Електронна формула берилію Is22s2

Берилій володіє високою енергією іонізації (І1 = 9,32; І2 — 18,21 еВ) і істотно відрізняється від s-елементів II групи (виявляється діагональна подібність в періодичній системі до алюмінію). Це типовий амфотерний елемент, за звичайних умов утворює комплексні іони як катіонного так аніонного типу. В усіх стійких сполуках ступінь окислення +2. Найбільш характерна sр3-гібридизація атомних орбіталей і координаційне число 4.

В земній корі берилій знаходиться у вигляді ізотопу 9Ве (0,001 ат.%). Його важливі мінерали: берил Ве3Аl2(SiO3)6; фенакит Be3SiO4 зафарбовані домішками прозорі різновидності берилу (зелений -смарагд, голубий - аквамарин і т.п.) - коштовні каміння.

1. ПРОСТІ РЕЧОВИНИ.

Берилій у вигляді простої речовини - метал з щільною гексагональною кристалічною градкою. На повітрі, як і алюміній, покривається оксидною плівкою. При нагріванні берилій згоряє на повітрі, і взаємодіє з сіркою і азотом

2Ве + О2 = 2ВеО

Be + S = BeS

9Ве + 3N2 = 3Be3N2

З воднем за звичайних умов не реагує. З галогенами реагує за звичайних умов або при нагріванні. Всі ці реакції супроводжуються виділенням значної кількості теплоти.

Захисна оксидна плівка запобігає взаємодії берилію з водою, але як і алюміній він реагує з кислотами і лугами:

Be + 2Н3О+ + 2Н2О = [Ве(ОН2)4]2+ + Н2

Be + 2ОH- + 2Н2О = [Ве(ОН)4]2- + Н2

В концентрованих холодних сірчаній і азотній кислотах, як і алюміній, пасивується. Берилій використовують як легуюча добавка до сплавів, яка надає їм підвищену корозійну стійкість, високу міцність і твердість.

Одержують берилій електролізом ВеС12 або магнійтермічним відновленням BeF2.

МАГНІЙ

У магнію електронна конфігурація Is22s22p63s2. Внаслідок різної будови попередніх електронних шарів і наявності d-орбіталей спостерігається суттєва різниця у властивостях магнію і берилію.

Магній - один з найпоширеніших елементів на Землі (1,4 ат. %). Магній входить до складу силікатних і карбонатних мінералів, міститься у морській воді.

1. ПРОСТА РЕЧОВИНА

Магній - метал, на повітрі окислюється. Він легший і пластичніший від берилію. Магній активний метал, що легко взаємодіє з галогенами:

Mg + С12 = MgCb

при нагріванні згоряє на повітрі:

2Mg + О2 = 2MgO

окислюється сіркою і азотом:

3Mg + N2 = MgsN2

З відповідними металами утворює евтектичні суміші, тверді розчини. Найбільш важливий сплав магнію - електрон застосовується в ракетній техніці. В ряді напруг магній розташований перед воднем.

З холодною водою магній взаємодіє дуже повільно, тому що утворюється Mg(OH)2 який погано розчинний у воді. При нагріванні реакція між магнієм і водою прискорюється.

В кислотах, за винятком HF і Н3РО4, розчиняється енергійно:

Mg + 2НС1 = MgCl2 + Н2

4Mg + 10НNO3 = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O

Магній одержують електролізом розплавів його солей. Один з методів добування магнію - відновлення його з оксиду карбідом кальцію, аморфним вуглецем або кремнієм.

MgO + СаС2 = СаО + Mg + 2С (1200°С)

MgO + С - Mg + CO (2000°C)

2MgO + 2CaO + Si = Ca2SiO4 + 2Mg (1200-1300°C)

Для одержання чистого магнію (99,99%) технічний магній багаторазово сублімують в вакуумі. Магній використовують для одержання легких сплавів (дюралюмінію), як відновник для одержання рідких металів. Суміші порошку магнію з окисниками використовують для освітлюючих і запальних ракет, снарядів, в фото і освітлювальній техніці.

2. СПОЛУКИ МАГНІЮ (II)

У всіх стійких сполуках ступінь окислення магнію +2, а координаційне число 6. за хімічною природою сполуки магнію є переважно основними. Деякі з них, наприклад, MgCl2, MgSO4, Mg(NO)2 за звичайних умов гідролізу не підлягають, інші створюють слабке лужне середовище. Більшість солей магнію розчиняються у воді, погано розчинні солі слабких кислот (Mg3(PO)4, MgCО3, MgF2). У водних розчинах Мg2+ знаходиться у вигляді безколірних гексааквакомплексів [Mg(OH2)4]2+. Безводні солі досить гідроскопічні, Mg(ClO4) – ангідрон – широко використовують для сушіння газів (H2, CO2, O2 та інші). Безводні солі здатні поглинати аміак з утворенням аміатів:

MgCl2 + 6NH3 = [Mg(NH3)6] Cl2

В воді аміакати магнію легко розкладаються і відомі лише в твердому стані.

Оксид магнію MgO (палена магнезія) - високо плавка речовина. В техніці одержують термічним розкладом карбонату:

MgCO3 = MgO + СО2

В лабораторії одержують спаленням металічного магнію:

2Mg + O2 = 2MgO

або прожарюванням гідроксиду магнію:

Mg(OH)2 = MgO + Н20

Подрібнений кристалічний оксид магнію - хімічно активна сполука, основний оксид, взаємодіє з водою, поглинає СО2, легко розчиняються в кислотах, при нагріванні реагує з кислотними оксидами:

MgO + Н2О - Mg(OH)2

MgO +2HC1 = MgCl2 + Н2О

MgO + SiO2 = MgSiO3

Прожарений при високій температурі MgO стає дуже твердим, втрачає хімічну активність, застосовується у виробництві магнію, як наповнювач у виробництві гум, будівельних матеріалів.

Гідроксид магнію Mg(OH)2 - кристалічна речовина білого кольору, нерозчинна у воді, основа середньої сили. Одержують дією лугу або аміаку на розчини солей магнію:

MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl

Гідроксид магнію легко розчиняється в кислотах, при пропусканні вуглекислого газу через суспензію гідроксиду магнію останній розчиняється:

Mg(OH)2 + СО2 = MgCO3 + Н2О

MgCO3 + СО2 + Н2О = Mg(HC03)2

З насичених розчинів сполук NH4+ витискує аміак:

2NH4C1 + Mg(OH)2 = MgCl2 + 2NH3 + 2Н2О

Широке застосування знаходить хлорид магнію MgCl2, який одержують хлоруванням MgO в присутності вугілля:

MgO + С12 + С = MgCl2 + CO

або обезводнюванням MgCl2 6H2O, що добувають з морської води.

Хлорид магнію