Cheminės reakcijos su mg. Būdingos cheminės Be, Mg ir šarminių žemės metalų savybės. Paprastų medžiagų fizinės savybės

IIA grupėje yra tik metalai – Be (berilis), Mg (magnis), Ca (kalcis), Sr (stroncis), Ba (baris) ir Ra (radis). Pirmojo šios grupės atstovo – berilio – cheminės savybės labiausiai skiriasi nuo kitų šios grupės elementų cheminių savybių. Jo Cheminės savybės daugeliu atžvilgių netgi panašesnis į aliuminį nei į kitus IIA grupės metalus (vadinamasis „įstrižainės panašumas“). Magnis cheminėmis savybėmis taip pat labai skiriasi nuo Ca, Sr, Ba ir Ra, tačiau vis tiek turi daug panašesnių cheminių savybių nei su beriliu. Dėl didelio kalcio, stroncio, bario ir radžio cheminių savybių panašumo jie sujungiami į vieną šeimą, vadinamą šarminių žemių metalai.

Visi IIA grupės elementai priklauso s-elementai, t.y. juose yra visi jų valentiniai elektronai s- žemesnio lygio. Taigi, visų išorinio elektronų sluoksnio elektroninė konfigūracija cheminiai elementaiši grupė turi formą ns 2 , Kur n– laikotarpio, kuriame yra elementas, numeris.

Dėl IIA grupės metalų elektroninės struktūros ypatumų šie elementai, be nulio, gali turėti tik vieną oksidacijos būseną, lygią +2. paprastos medžiagos, suformuota elementų IIA grupė, dalyvaujanti bet kurioje cheminės reakcijos gali tik oksiduotis, t.y. paaukoti elektronus:

Aš 0 - 2e - → Aš +2

Kalcis, stroncis, baris ir radis yra ypač reaktyvūs. Jų suformuotos paprastos medžiagos yra labai stiprios reduktorius. Magnis taip pat yra stiprus reduktorius. Redukuojantis metalų aktyvumas paklūsta bendriesiems periodinio D.I. įstatymo dėsniams. Mendelejevas ir didėja pogrupiu žemyn.

Sąveika su paprastomis medžiagomis

su deguonimi

Be kaitinimo berilis ir magnis nereaguoja nei su atmosferos deguonimi, nei su grynu deguonimi dėl to, kad jie yra padengti plonomis apsauginėmis plėvelėmis, kurias sudaro atitinkamai BeO ir MgO oksidai. Jų saugojimui nereikia jokių specialių apsaugos nuo oro ir drėgmės būdų, kitaip nei šarminių žemių metalų, kurie laikomi po jiems inertiško skysčio, dažniausiai žibalo, sluoksniu.

Be, Mg, Ca, Sr, deginant deguonyje, susidaro oksidai, kurių sudėtis yra MeO, o Ba - bario oksido (BaO) ir bario peroksido (BaO 2) mišinys:

2Mg + O 2 \u003d 2MgO

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Ba + O 2 \u003d 2BaO

Ba + O 2 \u003d BaO 2

Pažymėtina, kad degant ore šarminiams žemės metalams ir magniui, šių metalų reakcija su atmosferos azotu taip pat vyksta greta, dėl ko, be metalų junginių su deguonimi, nitridai su bendru taip pat susidaro formulės Me 3 N 2.

su halogenais

Berilis su halogenais reaguoja tik aukštoje temperatūroje, o kiti IIA grupės metalai jau kambario temperatūroje:

Mg + I 2 \u003d MgI 2 - magnio jodidas

Ca + Br 2 \u003d CaBr 2 - kalcio bromidas

Ba + Cl 2 \u003d BaCl 2 - bario chloridas

su IV–VI grupių nemetalais

Visi IIA grupės metalai reaguoja kaitinant su visais IV-VI grupių nemetalais, tačiau priklausomai nuo metalo padėties grupėje, taip pat nemetalų aktyvumo, reikalingas skirtingas kaitinimo laipsnis. Kadangi berilis yra chemiškai inertiškiausias iš visų IIA grupės metalų, jo reakcijai su nemetalais reikia daug daugiau O aukštos temperatūros.

Reikėtų pažymėti, kad metalams reaguojant su anglimi gali susidaryti įvairaus pobūdžio karbidai. Yra karbidų, susijusių su metanidais ir įprastai laikomi metano dariniais, kuriuose visi vandenilio atomai yra pakeisti metalu. Juose, kaip ir metane, yra -4 oksidacijos būsenos anglies, o jų hidrolizės metu arba sąveikaujant su neoksiduojančiomis rūgštimis metanas yra vienas iš produktų. Taip pat yra ir kito tipo karbidai – acetilenidai, kuriuose yra C 2 2- jonų, kurie iš tikrųjų yra acetileno molekulės fragmentas. Acetilenido tipo karbidai hidrolizės metu arba sąveikaujant su neoksiduojančiomis rūgštimis sudaro acetileną kaip vieną iš reakcijos produktų. Kokio tipo karbidas – metanidas ar acetilenidas – bus gaunamas sąveikaujant vienam ar kitam metalui su anglimi, priklauso nuo metalo katijono dydžio. Paprastai metanidai susidaro su mažo spindulio metalo jonais, o acetilidai - su didesniais jonais. Antrosios grupės metalų atveju metanidas gaunamas beriliui sąveikaujant su anglimi:

Likę II A grupės metalai su anglimi sudaro acetilenidus:

Su siliciu IIA grupės metalai sudaro silicidus - Me 2 Si tipo junginius, su azotu - nitridus (Me 3 N 2), fosforą - fosfidus (Me 3 P 2):

su vandeniliu

Visi šarminių žemių metalai reaguoja kaitinant vandeniliu. Kad magnis reaguotų su vandeniliu, vien kaitinimo, kaip ir šarminių žemės metalų, neužtenka, be aukštos temperatūros reikalingas ir padidėjęs vandenilio slėgis. Berilis jokiomis sąlygomis nereaguoja su vandeniliu.

Sąveika su sudėtingomis medžiagomis

su vandeniu

Visi šarminių žemių metalai aktyviai reaguoja su vandeniu, sudarydami šarmus (tirpius metalų hidroksidus) ir vandenilį. Magnis su vandeniu reaguoja tik verdant, dėl to, kad kaitinant vandenyje ištirpsta apsauginė MgO oksido plėvelė. Berilio atveju apsauginė oksido plėvelė yra labai atspari: vanduo su ja nereaguoja nei verdant, nei net esant raudonai karščio temperatūrai:

su neoksiduojančiomis rūgštimis

Visi II grupės pagrindinio pogrupio metalai reaguoja su neoksiduojančiomis rūgštimis, nes jie yra aktyvumo eilutėje į kairę nuo vandenilio. Tokiu atveju susidaro atitinkamos rūgšties ir vandenilio druska. Reakcijos pavyzdžiai:

Be + H 2 SO 4 (razb.) \u003d BeSO 4 + H 2

Mg + 2HBr \u003d MgBr 2 + H2

Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2

su oksiduojančiomis rūgštimis

− praskiesta azoto rūgštis

Visi IIA grupės metalai reaguoja su praskiesta azoto rūgštimi. Šiuo atveju redukcijos produktai vietoj vandenilio (kaip ir neoksiduojančių rūgščių atveju) yra azoto oksidai, daugiausia azoto oksidas (I) (N 2 O), o labai praskiestos azoto rūgšties atveju amonio nitratas ( NH 4 NO 3):

4Ca + 10HNO3 ( razb .) \u003d 4Ca (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

4Mg + 10HNO3 (labai išskaidyta)\u003d 4Mg (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

− koncentruota azoto rūgštis

Koncentruota azoto rūgštis įprastoje (arba žemoje) temperatūroje pasyvina berilį, t.y. su juo nereaguoja. Verdant reakcija yra įmanoma ir vyksta daugiausia pagal lygtį:

Magnis ir šarminių žemių metalai reaguoja su koncentruota azoto rūgštimi, sudarydami daugybę skirtingų azoto redukcijos produktų.

− koncentruota sieros rūgštis

Berilis pasyvinamas koncentruota sieros rūgštimi, t.y. normaliomis sąlygomis su juo nereaguoja, tačiau reakcija vyksta verdant ir susidaro berilio sulfatas, sieros dioksidas ir vanduo:

Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Barį pasyvuoja ir koncentruota sieros rūgštis, nes susidaro netirpus bario sulfatas, tačiau kaitinant su juo reaguoja, bario sulfatas ištirpsta kaitinant koncentruotoje sieros rūgštyje, nes jis virsta bario vandenilio sulfatu.

Likę pagrindinės IIA grupės metalai reaguoja su koncentruota sieros rūgštimi bet kokiomis sąlygomis, taip pat ir šaltyje. Sieros redukcija gali vykti iki SO 2, H 2 S ir S, priklausomai nuo metalo aktyvumo, reakcijos temperatūros ir rūgšties koncentracijos:

Mg + H2SO4 ( konc .) \u003d MgSO 4 + SO 2 + H 2 O

3Mg+4H2SO4 ( konc .) \u003d 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O

4Ca + 5H2SO4 ( konc .) \u003d 4CaSO4 + H2S + 4H2O

su šarmais

Magnis ir šarminiai žemės metalai nesąveikauja su šarmais, o berilis susiliejimo metu lengvai reaguoja tiek su šarmų tirpalais, tiek su bevandeniais šarmais. Tuo pačiu metu, kai reakcija vyksta vandeniniame tirpale, reakcijoje dalyvauja ir vanduo, o produktai yra šarminių arba šarminių žemės metalų tetrahidroksoberilatai ir dujinis vandenilis:

Be + 2KOH + 2H 2 O \u003d H 2 + K 2 - kalio tetrahidroksoberiliatas

Vykdant reakciją su kietu šarmu lydymosi metu susidaro šarminių arba šarminių žemių metalų ir vandenilio berilatai.

Be + 2KOH \u003d H 2 + K 2 BeO 2 - kalio berilatas

su oksidais

Šarminių žemių metalai, taip pat magnis, kaitinant gali redukuoti mažiau aktyvius metalus ir kai kuriuos nemetalus iš jų oksidų, pavyzdžiui:

Metalų atkūrimo iš jų oksidų su magniu metodas vadinamas magniotermija.

Reakcija su natrio vandenilio fosfatu. a) Įlašinkite tirpalo lašus į mėgintuvėlį, į gautą mišinį įlašinkite 2-3 lašus tirpalo. Mėgintuvėlio turinį kruopščiai sumaišykite stikline lazdele ir įpilkite į tirpalą iki šarminės reakcijos. Iškrenta baltos kristalinės magnio-amonio fosfato nuosėdos:

arba jonine forma:

b) Mikrokristaloskopiniam aptikimui formoje užlašinkite analizuojamo tirpalo lašą ant stiklelio. Į jį iš kapiliarinės pipetės įlašinkite pirmiausia lašą tirpalo, tada lašą koncentruoto tirpalo. Galiausiai į tirpalą įpilkite natrio vandenilio fosfato kristalo. Rekomenduojama švelniai pašildyti stiklinę stiklinę ant vandens vonios dangčio. Šiuo atveju kristalai susidaro šešių spindulių žvaigždžių pavidalu (42 pav.).

Iš praskiestų tirpalų išsiskiria kitokio tipo kristalai (43 pav.).

Ryžiai. 42. Iš koncentruotų tirpalų išskirti kristalai.

Ryžiai. 43. Iš praskiestų tirpalų išskirti kristalai.

Susidariusios nuosėdos tirpsta rūgštyse. Reakcijos nukreiptos į silpnų elektrolitų susidarymą: hidrofosfato ir dihidrofosfato jonus. Veikiant stiprioms rūgštims, taip pat susidaro fosforo rūgštis:

Tam tikrų reakcijos produktų susidarymas priklauso nuo tirpalo rūgštingumo, tai yra nuo rūgšties, paimtos ištirpinti nuosėdas, stiprumo ir koncentracijos. Veikiant tik ir susidaro ir nesusidaro, nes acto rūgštis yra silpnesnė rūgštis nei. Todėl tirpimo acto rūgštyje reakcija turėtų būti pavaizduota taip:

Tačiau reikia turėti omenyje, kad ištirpus stipriose rūgštyse daugiausia susidaro fosforo rūgštis.

Reakcijos sąlygos. 1. Krituliai rekomenduojami .

2. ir kiti katijonai (išskyrus I analitinės grupės katijonus) turi būti iš anksto pašalinti, nes dauguma kitų analitinių grupių katijonų tokiomis sąlygomis sudaro netirpius fosfatus.

Atliekant mikrokristaloskopinę reakciją su citrinos rūgštimi, dažnai kartu su ja, į tiriamąjį tirpalą pridedama.

Tai leidžia atlikti reakciją dalyvaujant .

3. Nusodinant, reikia įpilti nedidelį perteklių, kad šarminėje aplinkoje nenukristų amorfinės nuosėdos. Tačiau didelis perteklius apsaugo nuo kritulių dėl sudėtingų jonų susidarymo:

4. Tirpalo kaitinimas skatina kristalinių nuosėdų susidarymą.

5. Tirpalai yra linkę į persotinimą, todėl norint paspartinti kritulių susidarymą, rekomenduojama į mėgintuvėlio sieneles įtrinti stiklinę lazdelę.

6. Esant mažam kiekiui arba dirbant su praskiestais tirpalais, galutinę išvadą apie buvimą ar nebuvimą galima padaryti tik po reakcijos.

Reakcija su -oksichinolinu (oksinu). Į mėgintuvėlį arba porcelianinę plokštelę įlašinkite lašą tirpalo, kuriame yra , įlašinkite lašą tirpalų ir -oksichinolino. Taip susidaro žalsvai geltonos kristalinės magnio oksichinolato nuosėdos:

Su α-hidroksichinolinu jonai nenusėda.

Ši reakcija naudojama atskirti nuo likusių I grupės katijonų, įskaitant nuo, ir kiekybiniam magnio nustatymui.

Reakcijos sąlygos. 1. Krituliai rekomenduojami už

Kitų jonų oksichinolatai nusėda skirtingomis vertėmis:

2. Reagentas nusodina daugelio kitų elementų katijonus, todėl katijonų, be I ir II analitinių grupių, turėtų nebūti.

3. Jei reakcija turi būti vykdoma dalyvaujant kitiems oksichinolino nusodinamiems katijonams, naudojami trukdančių jonų maskavimo metodai (žr. III skyrių, § 14).

4. Kritulius geriausia nuleisti kaitinant.

Reakcija su -nitrobenzolarezorcinoliu ("magnesonu"). Įlašinkite 2-3 lašus tiriamo neutralaus arba silpnai rūgštaus tirpalo ant lašintuvo, įlašinkite 1-2 lašus magnezono tirpalo, kuris šarminėje terpėje yra raudonai violetinės spalvos. Jei tirpalas pagelsta (tai rodo rūgštingumą terpėje), įlašinkite 1-3 lašus tirpalo ir KOH. Esant magnio jonams tirpalas pamėlynuoja arba iškrenta tokios pat spalvos nuosėdos.

Reakcijos mechanizmas pagrįstas nuosėdomis, kurias lydi dažų adsorbcijos magnio hidroksido paviršiuje reiškinys. Kai kurių vadinamųjų antrachinonų serijos dažų adsorbciją lydi pradinės neadsorbuotų dažų spalvos pasikeitimas. Kadangi dažų adsorbcija ant paviršiaus vyksta akimirksniu, šis reiškinys yra puiki priemonė magnio jonams aptikti. netrukdykite šiai reakcijai. Amonio druskos neleidžia susidaryti nuosėdoms, todėl jas pirmiausia reikia pašalinti.

Lašelių reakcija N. A. Tananaeva. Ant filtravimo popieriaus užlašinamas lašas fenolftaleino tirpalo, lašas neutralaus bandomosios medžiagos tirpalo ir lašas amoniako tirpalo. Tokiu atveju atsiranda raudona dėmė dėl amoniako tirpalo ir susidariusio magnio hidroksido šarmingumo. Dėmės atsiradimas dar neduoda pagrindo daryti išvadų dėl . Kai drėgna vieta džiovinama virš degiklio liepsnos, perteklius išgaruoja, magnio hidroksidas dehidratuoja, o raudona dėmė pasikeičia. Jei po to išdžiūvusi vieta sudrėkinama distiliuotu vandeniu, dėl susidarymo vėl atsiranda raudona spalva.

8 lentelė. Reagentų poveikis pirmosios analitinės grupės katijonams

Lentelės tęsinys. 8.

Tananajevo spalvos reakcija leidžia atidaryti esant . Kitų analizinių grupių katijonai turi būti pašalinti. Reakcijos ant filtravimo popieriaus veikimas parodytas fig. 12 (žr. III sk., § 5).

Reakcija su hipojodu. Šviežiai nusodintos baltos nuosėdos, veikiant hipojoditui, pasidaro raudonai rudos dėl elementinio jodo adsorbcijos magnio hidroksido nuosėdų paviršiuje. Raudonai ruda spalva pasikeičia, kai nuosėdos apdorojamos jodidu arba kalio hidroksidu, alkoholiu ir kitais jodą tirpdančiais tirpikliais, taip pat kai sulfitas ar tiosulfatas mažina elementinio jodo kiekį.

2. Amonio druskų ir III, IV ir V analitinių grupių jonų neturi būti.

3. Reduktoriai trukdo reakcijai.

4. Fosfatai ir oksalatai taip pat trukdo reakcijai, nes susidaro kompaktiškos fosfato ir magnio oksalato nuosėdos, kurios nesugeba adsorbuoti elementinio jodo, priešingai nei gerai išvystytas amorfinių nuosėdų paviršius.

Į šeimą šarminių žemių elementai apima kalcį, stroncį, barį ir radį. D. I. Mendelejevas į šią šeimą įtraukė magnį. Šarminių žemių elementai pavadinti dėl to, kad jų hidroksidai, kaip ir šarminių metalų hidroksidai, tirpsta vandenyje, tai yra, yra šarmai. „...Jie vadinami žemiškais, nes gamtoje jie randami junginių, kurie sudaro netirpią žemės masę, būsenos, o patys, RO oksidų pavidalu, atrodo žemiški“, – paaiškino Mendelejevas Chemijos pagrinduose. .

IIa grupės elementų bendrosios charakteristikos

II grupės pagrindinio pogrupio metalai turi išorinio energijos lygio ns² elektroninę konfigūraciją ir yra s elementai.

Lengvai paaukokite du valentinius elektronus, o visuose junginiuose jų oksidacijos būsena yra +2

Stiprūs reduktoriai

Metalų aktyvumas ir jų gebėjimas redukuoti didėja eilėje: Be–Mg–Ca–Sr–Ba

Šarminiams žemės metalams priskiriamas tik kalcis, stroncis, baris ir radis, rečiau magnis

Daugeliu savybių berilis yra artimesnis aliuminiui.

Paprastų medžiagų fizinės savybės

Šarminių žemių metalai (palyginti su šarminiais) turi didesnį t°pl. ir t ° virimo., jonizacijos potencialai, tankiai ir kietumas.

Šarminių žemių metalų cheminės savybės + Be

1. Reakcija su vandeniu.

Įprastomis sąlygomis Be ir Mg paviršius padengtas inertine oksido plėvele, todėl yra atsparūs vandeniui. Priešingai, Ca, Sr ir Ba ištirpsta vandenyje ir susidaro šarmai:

Mg + 2H 2 O - t ° → Mg (OH) 2 + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

2. Reakcija su deguonimi.

Visi metalai sudaro oksidus RO, bario peroksidą - BaO 2:

2Mg + O 2 → 2MgO

Ba + O 2 → BaO 2

3. Su kitais nemetalais sudaro dvejetainius junginius:

Be + Cl 2 → BeCl 2 (halogenidai)

Ba + S → BaS (sulfidai)

3Mg + N2 → Mg3N2 (nitridai)

Ca + H2 → CaH2 (hidridai)

Ca + 2C → CaC 2 (karbidai)

3Ba + 2P → Ba 3P 2 (fosfidai)

Berilis ir magnis palyginti lėtai reaguoja su nemetalais.

4. Visi šarminių žemių metalai tirpsta rūgštyse:

Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2

Mg + H 2 SO 4 (skilimas) → MgSO 4 + H 2

5. Berilis ištirpsta vandeniniai tirpalaišarmai:

Be + 2NaOH + 2H 2O → Na 2 + H2

6. Lakieji šarminių žemės metalų junginiai suteikia liepsnai būdingą spalvą:

kalcio junginiai – plytų raudonumo, stroncio – karmino raudonumo, o bario – gelsvai žalios spalvos.

Berilis, kaip ir litis, yra s elementas. Ketvirtasis elektronas, atsirandantis Be atome, patalpintas į 2s orbitą. Berilio jonizacijos energija yra didesnė nei ličio dėl didesnio branduolio krūvio. Stipriose bazėse jis sudaro BeO 2-2 berilato joną. Todėl berilis yra metalas, tačiau jo junginiai yra amfoteriniai. Berilis, nors ir metalas, yra daug mažiau elektropozityvus nei litis.

Didelė berilio atomo jonizacijos energija ryškiai skiriasi nuo kitų PA pogrupio elementų (magnio ir šarminių žemių metalų). Jo chemija iš esmės panaši į aliuminio (įstrižainės panašumas). Taigi tai yra elementas, kurio junginiuose yra amfoterinių savybių, tarp kurių vis dar vyrauja pagrindinės.

Mg elektroninė konfigūracija: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 turi vieną reikšmingą savybę, lyginant su natriu: dvyliktasis elektronas patalpintas į 2s orbitą, kur jau yra 1e - .

Magnio ir kalcio jonai yra nepakeičiami bet kurios ląstelės gyvybinės veiklos elementai. Jų santykis organizme turi būti griežtai apibrėžtas. Magnio jonai dalyvauja fermentų veikloje (pavyzdžiui, karboksilazės), kalcio - skeleto konstrukcijoje ir medžiagų apykaitoje. Padidinus kalcio kiekį pagerėja maisto pasisavinimas. Kalcis sužadina ir reguliuoja širdies darbą. Jo perteklius smarkiai padidina širdies veiklą. Magnis atlieka kalcio antagonisto vaidmenį. Mg 2+ jonų patekimas po oda sukelia anesteziją be susijaudinimo, raumenų, nervų ir širdies paralyžių. Patekęs į žaizdą metalo pavidalu, sukelia ilgalaikius negyjančius pūlingus procesus. Plaučiuose esantis magnio oksidas sukelia vadinamąją liejyklų karštligę. Dažnas odos paviršiaus kontaktas su jo junginiais sukelia dermatitą. Plačiausiai medicinoje naudojamos kalcio druskos yra CaSO 4 sulfatas ir CaCL 2 chloridas. Pirmasis naudojamas gipsui, o antrasis - intraveninėms infuzijoms ir kaip vidinė priemonė. Padeda kovoti su patinimu, uždegimu, alergijomis, malšina širdies ir kraujagyslių sistemos spazmus, gerina kraujo krešėjimą.

Visi bario junginiai, išskyrus BaSO 4, yra nuodingi. Sukelia mengoencefalitą su smegenėlių pažeidimu, lygiųjų širdies raumenų pažeidimu, paralyžiumi, o didelėmis dozėmis – degeneracinius kepenų pakitimus. Mažomis dozėmis bario junginiai skatina kaulų čiulpų veiklą.

Kai stroncio junginiai patenka į skrandį, atsiranda jo sutrikimas, paralyžius ir vėmimas; pažeidimai yra panašūs į pažeidimus dėl bario druskų, tačiau stroncio druskos yra mažiau toksiškos. Ypatingą susirūpinimą kelia stroncio 90 Sr radioaktyvaus izotopo atsiradimas organizme. Iš organizmo jis išsiskiria itin lėtai, o ilgas jo pusinės eliminacijos laikas, taigi ir veikimo trukmė, gali sukelti spindulinę ligą.

Radis yra pavojingas organizmui savo spinduliuote ir didžiuliu pusinės eliminacijos periodu (T 1/2 = 1617 metų). Iš pradžių, kai buvo aptiktos ir pagamintos daugmaž grynos radžio druskos, jis buvo pradėtas gana plačiai naudoti fluoroskopijai, auglių ir kai kurių sunkių ligų gydymui. Dabar, atsiradus kitoms labiau prieinamoms ir pigesnėms medžiagoms, radžio naudojimas medicinoje praktiškai nutrūko. Kai kuriais atvejais jis naudojamas radonui gaminti ir kaip mineralinių trąšų priedas.

4s orbitalė užpildoma kalcio atomu. Kartu su kaliu jis sudaro ketvirtojo periodo s elementų porą. Kalcio hidroksidas yra gana stipri bazė. Kalcio – mažiausiai aktyviame iš visų šarminių žemės metalų – junginių jungtis yra joninė.

Pagal savo savybes stroncis užima tarpinę vietą tarp kalcio ir bario.

Bario savybės yra artimiausios šarminių metalų savybėms.

Berilis ir magnis plačiai naudojami lydiniuose. Berilio bronzos yra elastingi vario lydiniai su 0,5-3% berilio; aviaciniuose lydiniuose (tankis 1,8) magnio ("elektrono") yra 85-90%. Berilis skiriasi nuo kitų IIA grupės metalų - jis nereaguoja su vandeniliu ir vandeniu, bet ištirpsta šarmuose, nes sudaro amfoterinį hidroksidą:

Be + H 2 O + 2NaOH \u003d Na 2 + H 2.

Magnis aktyviai reaguoja su azotu:

3 Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2.

Lentelėje parodytas II grupės elementų hidroksidų tirpumas.

Tradicinė techninė problema - vandens kietumas susiję su Mg 2+ ir Ca 2+ jonų buvimu jame. Magnio ir kalcio karbonatai bei kalcio sulfatas nusėda ant šildymo katilų sienelių ir vamzdžių su karštu vandeniu iš bikarbonatų ir sulfatų. Jie ypač trukdo laboratorinių distiliuotojų darbui.

S-elementai gyvame organizme atlieka svarbią biologinę funkciją. Lentelėje parodytas jų turinys.

Tarpląsteliniame skystyje yra 5 kartus daugiau natrio jonų nei ląstelėse. Izotoniniame tirpale („fiziologiniame skystyje“) yra 0,9 % natrio chlorido, jis naudojamas injekcijoms, žaizdoms ir akims plauti ir kt. Hipertoniniai tirpalai (3-10 % natrio chlorido) naudojami kaip losjonai pūlingoms žaizdoms gydyti (“ tempimas » pūliai). 98% kalio jonų organizme yra ląstelių viduje ir tik 2% tarpląsteliniame skystyje. Žmogui per dieną reikia 2,5-5 g kalio. 100 g džiovintų abrikosų yra iki 2 g kalio. 100 g keptų bulvių - iki 0,5 g kalio. Tarpląsteliniame fermentinės reakcijos ATP ir ADP dalyvauja magnio kompleksų pavidalu.

Kasdien žmogui reikia 300-400 mg magnio. Į organizmą jis patenka su duona (90 mg magnio 100 g duonos), grūdais (iki 115 mg magnio 100 g avižinių dribsnių), riešutais (iki 230 mg magnio 100 g riešutų). Kalcio katijonai ne tik formuoja kaulus ir dantis hidroksilapatito Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 pagrindu, bet ir aktyviai dalyvauja kraujo krešėjimui, nervinių impulsų perdavimui ir raumenų susitraukimui. Suaugusiesiems per dieną reikia suvartoti apie 1 g kalcio. 100 g kietųjų sūrių yra 750 mg kalcio; 100 g pieno - 120 mg kalcio; 100 g kopūstų - iki 50 mg.

4 analitinė grupė apima katijonus Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ .

IV grupės katijonų hidroksidai netirpsta pertekliniame šarmų ir amoniako tirpale. Jie kiekybiškai nusodinami su NaOH tirpalo pertekliumi, dalyvaujant vandenilio peroksidui, kuris yra šios grupės jonų grupės reagentas. Visi katijonai sudaro mažai tirpius fosfatus, oksalatus, sulfidus (išskyrus Mg 2+). Mn 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ pasižymi redoksinėmis savybėmis.

Magnio jonų reakcijos

Reakcija su šarmais.

Šarminiai šarmai sudaro baltas želatines magnio hidroksido nuosėdas:

MgCl 2 + 2NaOH \u003d Mg (OH) 2  + 2NaCl

Magnio hidroksidas tirpsta rūgštyse ir amonio druskose, bet netirpsta šarmų perteklių.

Reakcija su vandeniniu tirpaluNH 3 .

Amoniakas su magnio jonais sudaro magnio hidroksido nuosėdas:

Mg 2+ + 2NH3 ˙ H 2 O \u003d Mg (OH) 2  + 2NH 4 +,

kuri iki galo nenustovi. Esant amonio druskoms, NH 3 disociacija ˙ H 2 O sumažėja tiek, kad OH jonų koncentracija tampa mažesnė nei būtina, kad būtų viršytas Mg (OH) 2 tirpumo produktas. Kitaip tariant, NH 4 Cl ir NH 3 sudaro buferinį tirpalą, kurio pH = 8,3, kuriame magnio hidroksidas nenusėda.

3. Reakcija su natrio vandenilio fosfatu.

MgCl 2 + Na 2 HPO 4 \u003d MgHPO 4  + 2NaCl

Magnio vandenilio fosfatas yra baltos amorfinės nuosėdos, tirpios mineralinėse rūgštyse, o kaitinant – acto rūgštyje.

Reakcijos vykdymas: kai reakcija vyksta dalyvaujant NH3 ˙ H 2 O ir NH 4 Cl nusodina baltas kristalines magnio ir amonio fosfato nuosėdas. Į mėgintuvėlį įlašinami 3–4 lašai magnio druskos (užduotys), įpilama amoniako tirpalo iki silpno drumstumo, NH 4 Cl tirpalo, kol ištirps, ir 2–3 lašai Na 2 HPO 4 tirpalo. vamzdis aušinamas po saltas vanduo trindami stikline lazdele į vidines mėgintuvėlio sieneles. Esant magnio jonams, laikui bėgant susidaro baltos kristalinės nuosėdos:

MgCl2 + Na2HPO4 + NH3 ˙ H 2 O \u003d MgNH 4 PO 4  + 2NaCl + H 2 O

Reakcija taip pat gali būti atliekama kaip mikrokristaloskopinė. Lašas magnio druskos (užduotys), lašas NH 4 Cl užlašinamas ant stiklelio, laikomas virš buteliuko su koncentruotu NH 3 tirpalu (nuleidžiamas), yra sauso Na 2 HPO 4 12H 2 O kristalas. pridedama ir po minutės MgNH 4 PO 4 kristalai stebimi mikroskopu dendritų (lapų) pavidalu.

Reakcija su amonio karbonatu.

2MgCl 2 + 2(NH 4) 2 CO 3 + H 2 O \u003d Mg 2 (OH) 2 CO 3  + 4NH 4 Cl + CO 2 

Nuosėdos mažai tirpsta vandenyje ir nusėda tik esant pH> 9. Tirpsta amonio druskose, o tai galima paaiškinti tokia pusiausvyra: Mg 2 (OH) 2 CO 3  Mg 2 (OH) 2 CO 3  2Mg 2+ + 2OH – + CO 3 2–

Įvedus NH 4 Cl, jis disocijuoja NH 4 Cl  NH4 + + Cl - . Jonai NH 4 + jungiasi su hidroksido jonais į mažai disocijuojamą junginį NH 3 ˙ H 2 O, dėl ko OH jonų koncentracija mažėja ir nepasiekiama ir nuosėdos ištirpsta.

5. Reakcija su 8-hidroksichinolinu.

8-oksichinolinas amoniako terpėje, kai pH 9,5–12,7, sudaro žalsvai geltonas kristalines nuosėdas iš magnio hidroksichinolato Mg (C 9 H 6 NO) 2 2H 2 O kompleksinės druskos su magnio jonais:

Mg 2+ + 2C 9 H 6 NOH + 2NH 4 OH \u003d Mg (C 9 H 6 NO) 2 + 2NH 4 +

Nuosėdos tirpsta acto ir mineralinėse rūgštyse. Šarminių ir šarminių žemių metalų katijonai netrukdo reakcijai.

Reakcijos vykdymas: Į 3–4 lašus tiriamojo tirpalo įlašinami 2 lašai fenolftaleino tirpalo ir 2 M amoniako tirpalo, kol pasidaro rausva spalva. Mėgintuvėlio turinys kaitinamas iki virimo ir įlašinami 4-5 lašai 5% alkoholio 8-hidroksichinolino tirpalo. Esant magniui, susidaro žalsvai gelsvos nuosėdos. Reakcijų netrukdo šarminių ir šarminių žemių metalų jonai.

Iš šio straipsnio sužinosite, kas yra magnis, ir pamatysite tikrą cheminį stebuklą – magnio degimą vandenyje!

XVII amžiuje Anglijos mieste Epsome iš mineralinio šaltinio buvo išskirta karti medžiaga, kuri turėjo vidurius laisvinantį poveikį. Ši medžiaga pasirodė esanti magnio sulfato hidratas arba MgSO₄∙7H2O. Dėl specifinio skonio vaistininkai šį junginį praminė „karčiąja druska“. 1808 m. anglų chemikas Humphrey Davy, naudodamas magneziją ir gyvsidabrį, gavo dvyliktojo elemento amalgamą. Po vienuolikos metų prancūzų chemikas Antoine'as Bussy aptariamą medžiagą gavo magnio chlorido ir kalio pagalba, sumažindamas magnio kiekį.

Magnis yra vienas gausiausių elementų Žemės pluta. Dauguma magnio junginių randami jūros vandens. Šis elementas žaidžia svarbus vaidmuožmonių gyvenime, gyvūnuose ir.

Magnis, kaip metalas, nenaudojamas gryna forma – tik lydiniuose (pavyzdžiui, su titanu). Magnis leidžia sukurti itin lengvus lydinius.

Magnio fizinės savybės

Tai lengvas ir lankstus sidabriškai šviesios spalvos metalas, pasižymintis būdingu metaliniu blizgesiu.

Magnis oksiduojamas oru, jo paviršiuje susidaro pakankamai stipri MgO plėvelė, apsauganti metalą nuo korozijos.

Sidabrinio metalo lydymosi temperatūra yra 650 ° C, o virimo temperatūra yra 1091 ° C.

Magnio cheminės savybės

Šis metalas yra padengtas apsaugine oksido plėvele. Jei jis bus sunaikintas, magnis greitai oksiduosis ore. Temperatūrai veikiamas metalas aktyviai sąveikauja su halogenais ir daugeliu nemetalų. Magnis reaguoja su karštu vandeniu ir susidaro magnio hidroksidas kaip nuosėdos:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂

Jei magnio milteliai uždegami ant dujų degiklio specialiame cheminiame šaukšte ir nuleidžiami į vandenį, milteliai pradės degti intensyviau.

Štai kaip viskas vyksta:

Dėl intensyviai išsiskiriančio vandenilio jį lydės . Tokiu atveju susidaro magnio oksidas, o vėliau jo hidroksidas.

Magnis priklauso aktyviems metalams, todėl smarkiai sąveikauja su rūgštimis. Tačiau tai nevyksta taip smarkiai, kaip šarminio metalo kalio atveju, ty reakcija vyksta be užsidegimo. Tačiau su būdingu šnypštimu aktyviai išsiskiria vandenilio burbuliukai. Ir nors vandenilio burbuliukai pakelia metalą, jis nėra pakankamai lengvas, kad išliktų.

Magnio ir druskos rūgšties reakcijos lygtis:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2

Aukštesnėje nei 600 °C temperatūroje magnis užsidega ore, skleisdamas itin ryškią šviesą beveik visame spektre, panašiai kaip Saulė.

Dėmesio! Nemėginkite patys pakartoti šių eksperimentų!

Toks akinantis blyksnis gali sužaloti akis: nudeginti tinklainę, o blogiausiu atveju – netekti regėjimo. Todėl tokia patirtis yra ne tik tarp gražiausių, bet ir tarp pavojingiausių. Nerekomenduojama atlikti šio eksperimento be specialių apsauginių tamsių akinių. rasite magnio deginimo eksperimentą, kurį galima saugiai atlikti namuose.

Reakcijos metu susidaro balti magnio oksido (dar vadinamo magnezija) milteliai, taip pat magnio nitridas. Degimo lygtys:

2Mg + O₂ = 2MgO;

3Mg + N2 = Mg3N2.

Magnis toliau dega tiek vandenyje, tiek atmosferoje anglies dioksidas, todėl tokį gaisrą užgesinti gana sunku. Gesinimas vandeniu tik pablogina situaciją, nes pradeda išsiskirti vandenilis, kuris irgi užsidega.

Neįprastas magnio, kaip šviesos šaltinio, naudojimas (1931)

12-as elementas yra labai panašus į šarminį metalą. Pavyzdžiui, jis taip pat reaguoja su azotu, sudarydamas nitridą:

3Mg + N2 = Mg3N2.

Be to, magnio nitridas, kaip ir litis, gali būti lengvai suskaidomas su vandeniu:

Mg₃N₂ + 6Н₂О = 3Mg(OH)₂ + 2NH3.