Л. М. Түгелбаева Р. Ғ. Рысқалиева Р. К. Ашкеева
жүктеу/скачать 0,62 Mb.
|
Химия элемент китап
- Бұл бет үшін навигация:
- Элементтің сипаттамасы Be Mg Ca
II A топша элементтерінің жалпы сипаттамасы
Табиғатта таралуы. Бериллий, магний жəне сілтілік жер ме- талдарының жер қыртысындағы массалық үлесі: 6∙10-4 % (Ве), 2,10 % (Мg), 3,60 % (Са), 0,04 % (Sr), 0,05 % (Ва), 1∙10-10 %-ды (Ra) құрайды. Бос күйінде бұл металдар табиғатта кездеспейді. Көп тараған элементтер қатарына кальций мен магнийді жат- қызуға болады. Негізгі кальций құрамды минералдар: кальцит СаСО3 (оның түрлері – əктас, бор, мəрмəр), гипс СаSO4∙2Н2О, флюорит СаF2 жəне фторапатит Ca5(PO4)3F. Магний магнезиттің MgCO3, доломиттің MgCO3∙СаСО3, карналлиттің КС1∙MgC12∙6Н2О құрамында болады. Магний қосылыстарының көп мөлшері теңіз суында кездеседі. Бериллий табиғатта берилл минералының 3BeO∙Al2O3∙6SiO2 құрамында кездеседі, оның боялған түрлері – изумрудтар мен аквамариндер бағалы тастар болып табылады. Стронций мен барий сульфатты BaSO4, SrSO4 жəне карбонатты BaCO3, SrCO3 табиғи минералдар түзеді. Радий табиғи радиоак- тивті заттарда кездеседі. Қасиеті. Бериллий, магний, кальций, барий жəне радий – кү- містей ақ түсті металдар. Стронций алтын түсті болып келеді. Бұл металдар жеңіл, кальций, магний жəне бериллийдің тығыз- дықтары төмен: 1,54; 1,74 жəне 1,85 г/см3. Радий – радиоактивті химиялық элемент. Бериллий, магний, əсіресе сілтілік жер металдары – химиялық белсенді металдар. Бұл топша элементтерінің ішіндегі белсен- ділігі төмендеуі бериллий, себебі бұл металдың сырты қорғаныш оксидімен қапталған. Be – Mg – Ca – Sr – Ba қатарында: Атомдық жəне иондық радиустардың мəндері артады. Иондану потенциалының мəндері төмендейді. Атомдық массалары артады. Металдық қасиеттері жоғарылайды. II А топшасы элементтерінің металдары күшті тотықсыздан- дырғыштар болып келеді. 1. Жай заттармен əрекеттесуі. II А топшасы элементтерінің металдары көптеген бейметал- дармен əрекеттесіп, иондық қосылыстар түзеді: Сутекпен: Са + Н2 = СаН2 (гидридтер) (бериллийден бас- қасы). Галогендермен: Са + Cl2 = CaCl2 (галогенидтер). Оттекпен: 2Са + О2 = 2СаО (кірпішті-қызыл жалын). Азотпен: 3Ca + N2 = Ca3N2 (қыздырғанда; бериллий мұндай реакцияға түспейді). Көміртекпен: Са + 2С = СаС2 (карбид). Сумен əрекеттесуі. Бериллий сумен əрекеттеспейді, себебі бұл металдың сырты қорғаныш оксид қабатымен қапталған. Магний сумен тек қыз- дырғанда ғана əрекеттеседі: Mg + 2Н2О = Mg(ОН)2 + Н2 Қалған металдар сумен белсенді түрде қалыпты жағдайда əрекеттеседі: Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2 Қышқылдармен əрекеттесуі. Бериллий, магний жəне сілтілік жер металдары хлорсутекпен жəне сұйытылған күкірт қышқылымен сутек бөле əрекеттеседі: Са + 2HCl = CaCl2 + H2 Сұйытылған азот қышқылын металдар аммиакқа немесе аммо- ний нитратына дейін тотықсыздандырады: 4Са + 10НNО3(сұйыт.) = 4Са(NО3)2 + NН4NО3 + 2Н2О Концентрлі азот жəне күкірт қышқылдарында (қыздырмай-ақ) бериллий пассивтеледі, ал басқа қалған металдар бұл қышқыл- дармен əрекеттеседі. Концентрлі қышқылдардың тотықсызда- нуының негізгі өнімдері Н2S (Н2SО4 үшін) жəне N2О ( НNО3 үшін) болады. Сілтілермен əрекеттесуі. Бериллий сілтілердің сулы ерітінділерімен əрекеттеседі: Ве + 2NаОН + 2Н2О = Nа2[Be(OH)4] + H2 Реакция нəтижесінде бериллийдің кешенді қосылысы – натрий тетрагидроксобериллаты (ІІ) түзіледі. Магний жəне сілтілік жер металдар сілтілермен əрекеттеспейді. Металл тұздарымен жəне оксидтерімен əрекеттесуі. Магний жəне сілтілік жер металдар көптеген металдарды олардың оксидтерінен жəне тұздарынан тотықсыздандыра алады, мысалы: TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2 V2O5 + 5Ca = 2V + 5CaO Мұндай реакциялар металлургия саласында металдар алу үшін пайдаланылады. Бериллий, магний жəне сілтілік жер металдарын алу. Эле- менттердің жоғары химиялық белсенділігі оларды сулы ерітінді- лерінен алуға мүмкіндік бермейді. Бериллий, магний жəне сілтілік жер металдарын олардың хлоридтері балқымасын электролиздеу арқылы алады: BeCl2 = Be +2Cl 2+ - катодта Be2+ + 2e- = Be0 2 анодта 2Cl- - 2e- = Cl 0 Бериллий, магний жəне сілтілік жер металдарын олардың қо- сылыстарын термиялық тотықсыздандыру арқылы алуға болады: 2 3 2 2 2СаО + 2Аl t 2Са + Al O ; BeF + Mg 1400C Be + MgF 2 3 С + MgO 2000C CO + Mg; 3ВаО + 2Al = 3Ва + Al О Радийді RaCl2 сулы ерітіндісін сынапты катодта электро- лиздеу арқылы сынаппен құймасы (радий амальгамасы) түрінде алады. Өнеркəсіпте магнийдің көп мөлшерін тазартылған карналлитті KCl∙ MgCl2∙ 6H2O электролиздеу арқылы өндіреді: MgCl = Mg2+ + 2Cl- катодта Mg2+ + 2e =Mg0 2 анодта 2Cl − - 2e− = Cl Сонымен қатар магнийді термиялық əдіспен алу үшін магний оксидін немесе күйдірілген доломитті күшті тотықсыздандыр- ғыштармен: алюминиймен, кремниймен, кокспен, т.б. əрекеттес- тіреді: 2 2(Mg2+O CaO) + Si0 = 2Mg0 + Ca Si4+O Кальцийді де магний сияқты СаCl2-ін электролиздеу арқылы да, термиялық əдіспен де өндіреді. Соңғы əдіспен металдардың оксидтерін алюминий арқылы жоғары температурада тотықсыз- дандырады: 2+ 0 0 3+ 3 BaO + 2 Al = 3 Ba +Al 2 O3 II А топшасы металдарының маңызды қосылыстары. Оксидтер мен гидроксидтер. Өнеркəсіпте жəне зертханада II А топшасы элементтерінің оксидтерін металдардан емес, олардың карбонаттарын, гидроксидтерін немесе нитраттарын термиялық ыдырату арқылы алады: MgCO MgO + CO 3 2 CaCO CaO + CO 3 2 2Ba(NO ) 2BaO + 4NO + O 3 2 2 2 Бұл қиын балқитын қосылыстар. Оксидтердің химиялық бел- сенділігі ВеО-нен ВаО өткенде жоғарылайды. ВеО оксидіне бөл- ме температурасында су, қышқыл, сілті əсер етпейді. MgO қыш- қылдармен оңай əрекеттессе, СаО қышқылдармен ғана емес, со- нымен бірге сумен де өте белсенді əрекеттеседі. ВаО одан да бел- сендірек. ВеО екідайлы, балқытқанда қышқылдық та, негіздік те оксидтермен əрекеттеседі: ВеО + SiO2→BeSiO3 BeO + Na2O→Na2BeO2 Магнийдің жəне сілтілік жер металдарының оксидтері негіздік қасиет көрсетеді. ВеО – СаО – SrO – BaO қатарында негіздік қасиет артады: ЭО + СО2→ ЭСО3 ЭО + SiO2→ЭSiO3 ЭО + SO2→ЭSO3 Кальций, стронций, барий оксидтері сумен белсенді əрекетте- сіп, негіздер түзеді Э(ОН)2: СаО + Н2О → Са(ОН)2 Э + 2Н2О → Э(ОН)2 + Н2 Ве(ОН)2 де екідайлы қасиет көрсетеді: Ве(ОН)2 + 2КОН = К2[Be(OH)4] Be(OH)2 + HCl = BeCl2 + 2H2O Ве(ОН)2 – Mg(ОН)2 – Sr(ОН)2 – Ва(ОН)2 қатарында ерігіштігі мен термиялық тұрақтылығы күшейеді. II А топшасы элементтерінің гидроксидтері Э(ОН)2 сілтілік металдар гидроксидтеріне қарағанда əлсіз негіздер болып келе- ді. Ве(ОН)2 – Mg(ОН)2 – Sr(ОН)2 – Ва(ОН)2 қатарында қосылыс- тардың негіздік қасиеттері күшейеді. Сілтілік жер металдарының гидроксидтері суда ериді, яғни сілтілер болып табылады. Тұздары. Жанып тұрған жалынның үстіне əкелінген сілтілік жер металдарының тұздары жалынды белгілі бір түске бояйды: кальций қою қызыл, барий сарғыш жасыл. Тұздардың бұл қасиеті берілген тұздарды сапалық анықтауға негізделген. Бериллий мен барий тұздары улы. Əсіресе бериллий тұздары өте қауіпті. Олардың ерітінділерінің булары кеуде жəне тыныс алу жолдарын тітіркендіреді, бериллий тұздары теріге тисе ауру туғызады. Стронций тұздары да адам ағзасына зиян келтіреді: стронций кальцийдің орнына ағзада жиналып, сүйектің қаттылығын төмендетеді. II А топшасы металдарының қолданылуы. Бериллий, магний жəне сілтілік жер металдары өнеркəсіпте кеңінен қолданылады. Олар жеңілдігімен, механикалық қасиеттерінің жоғарылығымен жəне коррозияға төзімділігімен ерекшеленетін құймалардың құ- рамына кіреді. Бериллийлі қола – бериллий мен мыстың құймасы (0,5-2 % Ве), серіппелер өндірісінде қолданылады. Магнийдің алюминиймен, мырышпен, марганецпен құймасы авиа жəне ма- шина жасау өнеркəсібінде кең қолданылады. Радий ядролық реакцияларда нейрондар көзі болатын бериллий құймасын алу үшін қолданылады. Магний мен кальций металлургиялық үдерістерде жəне басқа металдарды алу кезінде тотықсыздандырғыш қызметін атқарады. Магнийтермия əдісімен титан, бериллий, цирконий алады; каль- цийтермиямен уран, торий, цирконий, сирек кездесетін элемент- тер алынады. Кальций оксиді СаО (техникалық атауы – сөндірілмеген əк) мен кальций гидроксиді Са(ОН)2 (сөндірілген əк) халық шаруа- шылығында кеңінен пайдаланылады. Сөндірілмеген əкті əктасты қыздыру арқылы алады: СаСО3 = СаО + СО2. Сөндірілмеген əкті оған су қосып, «сөндіреді»: СаО + Н2О = Са(ОН)2. Сөндірілген жəне сөндірілмеген əкті құрылыста қоймалжың материалдар дайындау үшін, бетон жəне қабырғаны өңдейтін қоспалар алу үшін пайдаланады. Судағы сөндірілген əк ерітіндісін əк суы деп атайды. Кальцийдің басқа қосылыстарынан кең қолданылатыны – СаС2 кальций карбиді.. Оны алу технологиясы сөндірілмеген əк- тің көмірмен реакциясына негізделген: СаО + 2С = СаС2 + СО. Реакция жылудың көп мөлшерін сіңіре отырып жүреді. Оны элек- тр пешінде 1900oС-ден жоғары температурада жүргізеді (электр- термиялық өндіріс). Кальций карбидін ацетилен алу көзі ретінде, көптеген химия- лық қосылыстарды синтездеу үшін бастапқы зат жəне тотықсыз- дандырғыш ретінде қолданады. Мысалы, кальций карбидінен кальций цианидін СаСN2 алады: СаС2 + N2 = СаСN2 + С, бұл өнім ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде пайдаланылады. Сілтілік жер металдарының қосылыстары ағзалардың тіршілік қауіпсіздігінде маңызды рөл атқарады. Магний жəне кальций иондары нуклеотидтердің фосфатты топтарымен байланысып, комплекстер түзеді (мысалы, АТФ). Кальций – тіс, сүйектің пай- да болуына жəне қызмет атқаруына қажетті негізгі элемент; ок- сиаппатит минералы 3Са(РО4)2∙Са(ОН)2 – сүйек тканінің негізі. Медициналық тəжірибелерде бұл элементтердің кейбір қосылыс- тары кеңінен қолданылады: магний оксиді – MgО қышқылдармен уланғанда залалсыз- дандыру құралы ретінде пайдаланылады; тіс жуатын ұнтақ- тың құрамына енеді; магний карбонат-гидроксиді – 3MgСО ∙(MgОН) ∙3Н О ұнтақ ретінде қолданысқа ие; 3 2 2 ағылшын тұзы – MgSО ∙7Н О іш өткізгіш дəрі; 4 2 гипс – СаSО ∙2Н О сүйек сынғанда байлау үшін қолданылады. 4 2 Сілтілік жер металдарының катиондары өсімдіктердің қалып- ты өмір сүруі үшін қажет. Мысалы, хлорофиллдің құрамында 2 %-ға жуық магний бар. Судың кермектігі – суда Са2+ жəне магний Mg2+ катиондарының болуына байланысты қасиеттер жиынтығы. Оның көздерінің бі- рі – табиғи сумен жанасу нəтижесінде еріген тау жыныстары (əктас, доломиттер). Кальций мен магнийдің еритін тұздарының аниондары гидрокарбонат иондары НСО -, сульфат иондары SО 2, 3 4 кейбір жағдайларда хлорид иондары С1- болуы мүмкін. Судың құрамында кальций мен магнийдің гидрокарбонаттары болғанда, уақытша (карбонатты) кермектік болса, ал судың құрамында кальций мен магнийдің сульфаттары мен хлоридтері болғанда, тұрақты кермектік деп бөлінеді.
|