Хімія. 11 клас

Хімічныя ўласцівасці металаў IIA-групы і іх злучэнняў

Аднаўленчая здольнасць металаў IIA-групы ўзрастае з павелічэннем атамнага нумара. Пры ўзаемадзеянні з неметаламі яны ўтвараюць аксіды (CaО), гідрыды (CaН₂), нітрыды (Ca₃N₂), галагеніды (CaСl₂), карбіды (CaС₂), сульфіды (CaS) і г. д.

Шчолачназямельныя металы актыўна рэагуюць з вадой і кіслотамі, выцясняючы з іх вадарод.

У злучэннях металаў IIA-групы з неметаламі ўтвараюцца хімічныя сувязі пераважна іоннага характару.

Асобна знаходзіцца толькі берылій, атамы якога маюць значна меншыя памеры і таму больш схільныя да ўтварэння сувязей кавалентнага характару.

Хімічная актыўнасць аксідаў і гідраксідаў металаў IIA-групы павялічваецца з узрастаннем атамнага нумара металу.

Солі элементаў IIA-групы маюць розную растваральнасць, што звязана з адрозненнем памераў іх атамаў.

Разам з агульнымі хімічнымі ўласцівасцямі ў кожнага з металаў IIA-групы і яго злучэнняў ёсць свае асаблівасці.

Берылій па многіх уласцівасцях адрозніваецца ад іншых элементаў IIA-групы. На паветры паверхня берылію пакрываецца стойкай аксіднай плёнкай BeO, што, відавочна, абумоўлівае яго нізкую рэакцыйную здольнасць. Аксід і гідраксід берылію праяўляюць амфатэрныя ўласцівасці:

Сплавы на аснове берылію адрозніваюцца павышанай цвёрдасцю, трываласцю і каразійнай устойлівасцю. Яны выкарыстоўваюцца ў атамнай энергетыцы, для абшыўкі касмічных апаратаў, вырабу вогнетрывалых матэрыялаў.

Злучэнні берылію таксічныя.

Металічны магній вельмі павольна рэагуе з халоднай вадой, але ў вадзе, якая кіпіць, гэтая рэакцыя працякае больш інтэнсіўна:

Спалучэнне лёгкасці (шчыльнасць прыкладна на 35 % меншая, чым у алюмінію) і высокай трываласці (амаль у 2 разы вышэйшая, чым у алюмінію) робіць сплавы на аснове магнію запатрабаванымі ў авія-, аўтамабіле- і прыборабудаванні.

Аксід магнію MgO — парашок белага колеру, вельмі тугаплаўкі. Узаемадзейнічае з вадой толькі пры кіпячэнні, утвараючы нерастваральны гідраксід:

Атрымліваюць аксід магнію гартаваннем карбанату магнію:

Аксід магнію выкарыстоўваюць у вырабе вогнетрывалых вырабаў (цэглы, тыгляў, цэменту і г. д.), а таксама ў медыцыне для зніжэння кіслотнасці страўнікавага соку.

Гідраксід магнію Mg(OH)₂, будучы нерастваральнай асновай, усё ж стварае ў вадзе шчолачнае асяроддзе (рН > 7, выяўляецца фенолфталеінам), паколькі гідраксід пры пераходзе ў раствор у зусім малой колькасці дысацыіруе:

Mg(OH)₂ як аснова раствараецца ў кіслотах:

Яго атрымліваюць пры дзеянні шчолачаў на растваральныя солі магнію. Пры гэтым выпадае белы студзяністы асадак:

Солі магнію. Растваральныя солі магнію бясколерныя і горкія на смак, але не ядавітыя. З растваральных солей магнію найбольш значныя хларыд і сульфат.

MgCl₂, які змяшчаецца ў марской вадзе, служыць асноўным рэсурсам для атрымання металічнага магнію электролізам. MgSО₄ · 7Н₂О — горкая англійская соль, знаходзіць прымяненне ў раслінаводстве як мікраўгнаенне (крыніца магнію і серы), медыцыне (кампанент заспакаяльных, спазмалітычных прэпаратаў і сродкаў для паніжэння ціску).

Біялагічная роля. Магній уваходзіць у склад хларафілаў — зялёнага пігменту раслін, неабходнага для ажыццяўлення працэсу фотасінтэзу. Недахоп іонаў Mg²⁺ у арганізме чалавека выклікае цяжкія парушэнні сардэчнай дзейнасці, павышае схільнасць да інфарктаў.

Кальцый — серабрыста-белы лёгкі метал. Кальцый і іншыя шчолачназямельныя металы па сваіх уласцівасцях падобныя да магнію, але валодаюць значна большай хімічнай актыўнасцю.

Аксід кальцыю — белы тугаплаўкі парашок, мае тэхнічную назву — паленая, або нягашаная, вапна. Гэта тыповы асноўны аксід: ён рэагуе з вадой, кіслотамі і кіслотнымі аксідамі.

Працэс узаемадзеяння CaO з вадой называюць гашэннем:

Гэтая рэакцыя суправаджаецца вялікім вылучэннем цеплаты.

У прамысловасці аксід кальцыю атрымліваюць абпалам пры 900 °С вапняку або мелу:

Гідраксід кальцыю Са(ОН)₂ — белы парашок, мала раствараецца ў вадзе (1,56 г на 1 дм³ вады пры 20 °С), але цалкам дысацыіруе, утвараючы моцнашчолачны раствор (рН = 12,6):

Як тыповая аснова гідраксід кальцыю рэагуе з кіслотамі, кіслотнымі аксідамі, растворамі солей.

Пры прапусканні вуглякіслага газу праз вапнавую ваду спачатку з’яўляецца асадак карбанату:

які затым цалкам знікае з-за ўтварэння растваральнага гідракарбанату кальцыю Са(НСО₃)₂:

Гідракарбанат кальцыю няўстойлівы, ён існуе толькі ў растворы. З гэтымі працэсамі звязана ўтварэнне пячор у вапняковых масівах, а ў іх — сталактытаў і сталагмітаў.

Гашаную вапну, або «пушонку», выкарыстоўваюць у будаўніцтве, а таксама для зніжэння часовай жорсткасці вады, памяншэння кіслотнасці глеб.

Солі кальцыю. Карбанат кальцыю СаСО₃ — белае рэчыва, нерастваральнае ў вадзе. З яго сфарміраваны мел, мармур, жэмчуг, ракавіны малюскаў (мал. 111).

Сульфат кальцыю існуе ў прыродзе ў выглядзе двух мінералаў — ангідрыду (CaSO₄) і гіпсу (CaSО₄ · 2H₂О). Яны дрэнна растваральныя ў вадзе. Пры гартаванні гіпсу ўтвараецца будаўнічы гіпс — алебастр («палены гіпс») — CaSО₄ · 0,5H₂О. Яго выкарыстоўваюць як вязкі сродак у будаўніцтве для вырабу панэлей, перагародак, сухой тынкоўкі, барэльефаў, арнаментаў і інш., а таксама ў медыцыне для накладання гіпсавых павязак. Цвярдзенне паленага гіпсу адбываецца ў выніку рэакцыі гідратацыі:

Хларыд кальцыю CaCl₂ у выглядзе раствору ўжываецца як лекавы сродак, які папаўняе дэфіцыт іонаў Ca²⁺ ў арганізме чалавека. Катыёны Са²⁺ ўдзельнічаюць у рэгуляцыі сардэчных скарачэнняў і згушчальнасці крыві, а таксама ў фарміраванні касцявой тканкі.

Дэфіцыт кальцыю зніжае ўрадлівасць глеб, выклікае хваробы шкілета чалавека і жывёл, запавольвае рост арганізма. Таму вялікае значэнне мае ўзбагачэнне кальцыем глеб, кармоў для свойскіх жывёл і г. д.