ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ
МЕТАЛЛЫ
Общая характеристика
К
щелочноземельным металлам относятся следующие элементы главной
подгруппы II-ой группы Периодической системы: кальций, стронций,
барий и радий. Магний имеет ряд сходных со щелочными металлами
свойств, бериллий по химическим свойствам ближе к
алюминию.Щелочноземельные металлы являются электронными
аналогами, внешний электронный уровень имеет строение
ns2, в соединениях наиболее характерная степень
окисления +2. В соединениях с неметаллами основой тип связи –
ионный. Соединения щелочноземельных металлов окрашивают
бесцветное пламя газовой горелки: кальция – в оранжево-красный,
стронция – в темно-красный, бария – в светло-зеленый цвет. В
природе щелочноземельные металлы встречаются только в виде
соединений, основные минералы кальция –кальцит (извесковый шпат,
известняк, мрамор, мел) СаСО3, доломит
CaMg(CO3)2, гипс CaSO4
2H2O, флюорит CaF2,
гидроксиапатит (фосфорит)
Ca5(PO4)3(OH), апатит
Ca5(PO4)3F,Cl. Основные
минералы стронция – стронцианит SrCO3 и целестин
SrSO4, бария – витерит BaCO3 и барит
BaSO4.
Физические свойства
Внешне – серебристо-белые блестящие металлы, твердость значительно выше, чем у щелочных металлов. Твердость по группе уменьшается сверху вниз, барий по твердости близок к свинцу. Температуры плавления щелочноземельных металлов выше, чем у щелочных и составляют: для кальция 851оС, стронция 770оС, бария 710оС. Плотности щелочноземельных металлов в подгруппе сверху вниз увеличиваются и равны для Са, Sr и Ва, соответственно 1,54, 2,63 и 3,76 г/см3.
Химические свойства
щелочноземельных металлов
Щелочноземельные металлы химически весьма активны, в реакциях проявляют свойства восстановителей. Взаимодействуют с
1. Кислородом (горят на воздухе)
При этом образуются и нитриды состава Me3N2. При контакте щелочноземельных металлов с воздухом при комнатной температуре на поверхности металлов образуетсяжелтоватая пленка, состоящая из оксидов, гидроксидов и нитридов.
Оксид бария при нагреваии до 500оС образуeт пероксид:
который разлагается при температуре выше 800оС:
2. С водородом при нагревании образуют гидриды
3. С серой реагируют в обычных условиях, образуя сульфиды
и полисульфиды
4. С азотом – при нагревании образуют нитриды
5. C фосфором – фосфиды
6. С углеродом – при нагревании образуются карбиды, которые являются производными ацетилена:
7. С водой – растворяются с выделением водорода, реакция протекает спокойнее, чем со щелочными металлами:
8. Восстанавливают другие металлы из их соединений, например:
Активность взаимодействия с водой возрастает от кальция к барию.
Получение щелочноземельных металлов
Кальций получают электролизом расплaва хлорида кальция СаCl2, к которому добавляют 5-7% CaF2 для снижения температуры плавления:
Стронций и барий получают методом алюмотермии из оксидов:
Применение щелочноземельных металлов
Металлический кальций применяется как восстановитель и легирующая добавка к сплавам.