Charakterystyka berylowców. 1. Konfiguracje elektronowe

LCH 2 Zajęcia nr 26
Charakterystyka berylowców.
1. Konfiguracje elektronowe berylowców
Be
[He] 2s2
Mg
[Ne] 3s2
Ca
[Ar] 4s2
Sr
[Kr] 5s2
Ba
[Xe] 6s2
Ra
[Rn] 7s2
Berylowce posiadają 2e- walencyjne zatem aby uzyskad trwałą konfigurację
oktetu najchętniej oddają dwa elektrony walencyjny przechodząc w jony
dwudodatnie.
2. Właściwości fizyczne
a. Promienie atomowe są dużo mniejsze od litowców co ma duże konsekwencje
we właściwościach fizycznych.
b. Są twardsze i mniej aktywne od litowców
c. Mają większą gęstośd oraz dużo wyższe temperatury topnienia i wrzenia, są
one jednak niższe niż dla metali ciężkich, gęstośd do wapnia maleje a dalej
rośnie
d. Beryl – kruchy srebrzysty metal, magnez srebrzystobiały, pozostałe berylowce
srebrzysty połysk mają tylko na świeżej powierzchni przecięcia;
Gęstośd w stanie
stałym *g/cm3]
Temperatura
topnienia *˚C+
Temperatura
wrzenia *˚C+
Bery
1,85
1287
2500
Magnez
1,74
650
1105
Wapo
1,55
842
1490
Stront
2,63
777
1381
Bar
3,62
727
1900
Rad*
5,5
700
1700
* Pierwiastek promieniotwórczy
e. Barwią płomieo:
Ca2+ - ceglastoczerwony
Sr2+ - czerwony
Ba2+ - żółtozielony
3. Właściwości chemiczne
a. Właściwości berylu najbardziej odbiegają od pozostałych, z uwagi na dośd
dużą elektroujemnośd (1,5) tworzy wiązania o znacznym charakterze
kowalencyjnym, przez co tlenek berylu i wodorotlenek berylu mają charakter
amfoteryczny.
b. Aktywnośd chemiczna berylowców jest dużo mniejsza niż litowców, beryl
i magnez można przechowywad na powietrzu pozostałe przechowuje się
w nafcie.
c. Reakcje z tlenem – znane są tlenki o wzorze MO, nadtlenek MO2 tworzy tylko
bar. Beryl i magnez na powietrzu ulegają pasywacji – pokrywają się szczelną
warstwą tlenku, która chroni metal przed dalszym utlenianiem:
2Mg + O2  2 MgO
2Ca + O2  2CaO
Ba + O2  BaO2
Pierwiastki te spalane na powietrzu reagują także z zawartym w nim azotem,
obok tlenków powstają wówczas także azotki:
3Mg + N2  Mg3N2
Magnez spala się białym oślepiającym światłem.
d. Wchodzą w reakcję z wodą wydzielając z niej wodór i dając zasadę:
Beryl z wodą praktycznie nie reaguje
Magnez reaguje z wrzącą wodą dając wodorotlenek magnezu
Mg +2H2O  Mg(OH)2 + H2
w temperaturze pokojowej z wodą reaguje bardzo słabo, ponieważ
powstający wodorotlenek magnezu jest trudno rozpuszczalny i chroni
metal przed dalszą reakcją.
Pozostałe berylowce reagują z wodą w temperaturze pokojowej
podczas reakcji powstaje zasada (malinowy kolor fenoloftaleiny).
4. Ważne związki berylowców.
a. Tlenek magnezu – MgO – ma bardzo wysoką temperaturę topnienia, używa
się go do produkcji cegieł ogniotrwałych mających zastosowanie jako ok
wykładzina wnętrz pieców hutniczych, w postaci wodnej zawiesiny stosuje się
go jako lek na nadkwasotę.
b. Tlenek wapnia – CaO – wapno palone – służy do otrzymywania zaprawy
murarskiej i produkcji cementu.
c. Wodorotlenek wapnia - Ca(OH)2 – wapno gaszone, najważniejszy
wodorotlenek berylowców, słabo rozpuszcza się w wodzie nasycony roztwór
nosi nazwę wody wapiennej i służy do wykrywania CO2 w laboratorium.
Zawiesina wodorotlenku wapnia – czyli mleko wapienne stosuje się do
bielenia pomieszczeo gospodarskich oraz do bielenia drzew owocowych.
d. Węglany wapnia CaCO3 – wapienie i kreda – skały osadowe służą do
otrzymywania wapna palonego, w wyniku przeobrażeo wapieni pod wpływem
wysokiego ciśnienia i podwyższonej temperatury powstały marmury.
e. Siarczan(VI) wapnia CaSO4 – anhydryt; CaSO4∙2H2O – gips krystaliczny
Gips krystaliczny w wyniku prażenia przechodzi w gips palony (służący do
produkcji zaprawy gipsowej):
f. Siarczan(VI) baru - BaSO4 – baryt, służy jako kontrast do wykonywania zdjęd
rentgenowskich przewodu pokarmowego.
g. Magnez i wapo są głównymi kationami odpowiedzialnymi za twardośd wody,
czyste węglany tych metali są prawie nierozpuszczalne w wodzie, jednak pod
wpływem CO2 minerały te przekształcają się w rozpuszczalne wodorosole:
CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2
Wodorowęglany w czasie ogrzewania np. gotowania wody ulegają rozkładowi
a na dnie naczynia pojawia się osad w postaci kamienia kotłowego: