химический каталог




Основы общей химии. Том 2

Автор Б.В.Некрасов

ой хнмнн от «молекулярной» органической. Между тем химия едина, и основным ее объектом всегда является молекула. Именно поэтому принятое в химии формульное описание веществ имеет молекулярный характер, обеспечивающий единство, четкость и простоту записи химических реакций.

§ 3. Щелочноземельные металлы. Элементы подгруппы кальция носят название щелочноземельных металлов. Происхождение этого названия связано с тем, что их окислы («земли» алхимиков) сообщают воде щелочную реакцию.

На долю кальция приходится 1,5% общего числа атомов земной коры, тогда как содержание в ней радия очень мало (8- 10~,2%). Промежуточные элементы — стронций (0,008) и барий (0,005%)—стоят ближе к кальцию.1-4

Помимо различных силикатных пород Са, Sr и Ва встречаются главным образом в виде своих труднорастворимых углекислых и сернокислых солей» каковыми являются минералы:

СаС03 — кальцит CaS04 — ангидрит

SrC03 — стронцианит SrS04 — целестин

ВаС03 — витерит BaS04 — тяжелый шпат

Углекислый кальций в виде известняка и мела иногда образует целые горные хребты. Значительно реже встречается ©кристаллизованная форма СаСОз — мрамор. Для сернокислого кальция наиболее типично нахождение в виде минерала гипса (CaSC>4 • 2Н20), месторождения которого нередко обладают громадной мощностью. Кроме перечисленных выше важным минералом кальция является флюорит (CaF2).

Для стронция и бария сернокислые минералы более распространены, чем углекислые. Первичные месторождения радия связаны с урановыми рудами (причем на 1000 кг урана руда содержит лишь 0,3 г радия).5-12

Промышленное применение находят почти исключительно соединения рассматриваемых элементов, характерные свойства которых и определяют области их использования. Исключение представляют соли радия, практическое значение которых связано с их общим свойством — радиоактивностью (III § 2). Химия самого радия и его соединений изучена еще очень неполно. В общем, по химическим свойствам он похож на барий.

В свободном состоянии элементы подгруппы кальция могут быть получены по схеме

ЗЭО + 2А1=А1203 + ЗЭ

накаливанием их окислов с металлическим алюминием в высоком вакууме. При этом щелочноземельный металл отгоняется и оседает на более холодных частях установки. В большом масштабе (порядка тысяч тонн ежегодно) вырабатывается лишь кальций, для получения которого пользуются также электролизом расплавленного СаСЬ.!3-14

Кальций и его аналоги представляют собой ковкие серебрнсто-бе-лые металлы. Из них сам кальций довольно тверд, стронций и особенно барий значительно мягче. Некоторые константы щелочноземельных металлов сопоставлены ниже:

С« Sr Ва Ra

Плотность, е/см* 1,5 2,6 3,5 5

Температура плавления, *С . . 850 770 710 690

Температура кипения, *С . . 1490 1357 1634 1536

Электропроводность (Hg*==l) 22 4 2

Практическое использование (главным образом в металлургии) находит почти исключительно кальций. 15~17

Летучие соединения щелочноземельных металлов окрашивают пламя в характерные цвета: Са — в Оранжево-красный, Sr и Ra — в карминово

красный, Ва — в желтовато-зеленый. Этим пользуются при химических анализах для открытия рассматриваемых элементов.

На воздухе кальций и его аналоги покрываются пленкой, наряду с нормальными окислами (ЭО) частично содержащей также перекиси (ЭОг) и нитриды (33N2). В ряду напряжений щелочноземельные металлы располагаются левее магния и поэтому легко вытесняют водород не только из разбавленных кислот, но и из воды. При переходе от Са к Ra энергичность взаимодействия увеличивается. В своих соединениях рассматриваемые элементы двухвалентны.18-20

С металлоидами щелочноземельные металлы соединяются весьма энергично и с значительным выделением тепла, как это видно из

14012010080

рис. XII-48. Особенно интересны гидриды ЭН2, образующиеся при нагревании кальция и его аналогов в токе сухого водорода. Соединения эти имеют типичный ионный характер, причем анионом является отрицательно заряженный водород (Н~). Водой они энергично разлагаются по схеме:

60

ЭН2 + 2НОН = 2H2f + Э(ОН)2

1*0

•н

20

Sr

Са

Ва

С таким химически инертным в свободном состоянии элементом, как азот, щелочноземельные металлы соединяются уже при сравнительно слабом нагревании. При накаливании они соединяются также с углеродом, образуя карбиды типа ЭСа-21-41

Рнс. XI1-48. Теплоты образования соединении Са, Sr и Ва (ккал/г-жв).

Окиси кальция и его аналогов (ЭО) представляют собой белые тугоплавкие вещества, энергично присоединяющие воду с образованием белых гидроокисей [Э (ОН) г]- Последние являются сильными основаниями, довольно хорошо растворимыми в воде. По ряду Са—Sr—Ва основной характер гидроокисей усиливается. Параллельно с этим быстро растет их растворимость.

Окись кальция (негашеная известь, или «кипелка») и продукт ее взаимодействия с водой — Са(ОН)2 (гашеная известь, или «пушонка») — находят широкое применение в строительном деле. С химической стороны «гашение» извести заключается в протекающем с выделением тепла присоединении к СаО воды по схеме:

СаО + Н2Ъ = Са(ОН)а + 16 ккал

Гидроокись кальция является наиболее дешевым и поэтому чаще всего используемым в технике сильным основанием. Раствор Ва(ОН)2 («баритовая вода») применяется для открытия С02.42-47

Наряду с нормальными окислами для элементов подгруппы кальция известны белые перекиси типа ЭОг. Практическое значение из них имеет перекись бария (ВаОг), применяемая, в частности, как исходный продукт для получения перекиси водорода. Последнее основано на обратимости реакции

Ва(ОН)2 + Н202

Ва02 + 2Н20

Так как Н202 является кислотой очень слабой, равновесие этой реакции практически полностью смещается влево под действием даже таких кислот, как угольная [вследствие нейтрализаци Ва(ОН)2].

Технически Ва02 получают нагреванием ВаО в токе воздуха до 500 °С. При этом происходит присоединение кислорода по реакции

2ВаО + 02 = 2Ва02 + 34 ккал

Дальнейшее нагревание ведет, наоборот, к распаду Ва02 на окись бария и кислород. Поэтому сжигание металлического бария сопровождается образованием только его окиси.48-51

При взаимодействии с кислотами окислы и гидроокиси щелочноземельных металлов легко образуют соответствующие соли, как правило, бесцветные. Из производных обычных минеральных кислот соли с анионами СГ, Вг', I" и NO3 хорошо растворимы; напротив, с анионами F~, SO*", СОГ и РОГ малорастворимы в воде. В противоположность ионам Са" и Sr" ион Ва" ядовит. Многие соли рассматриваемых элементов находят разнообразное практическое использование.52-54

Галиды щелочноземельных металлов по свойствам делятся на две довольно резко обособленные группы. К одной относятся фториды, к другой — производные остальных галоидов. Фториды почти нерастворимы не только в воде, но и в разбавленных кислотах, а кристаллогидраты для них неизвестны. Напротив, хлориды, бромиды и иодиды хорошо растворимы в воде и из растворов выделяются в виде кристаллогидратов. 55^

Азотнокислый барий кристаллизуется при обычных условиях без воды, а нитраты Са и Sr выделяются в виде кристаллогидратов. Последние легкорастворимы в воде, тогда как растворимость Ва(ЫОз)г [и Ra(NC>3)2] значительно меньше.-Нитрат кальция широко применяется в качестве азотсодержащего минерального удобрения. Нитраты стронция и бария служат в пиротехнике для изготовления составов, сгорающих красным (Sr) или зеленым (Ва) пламенем. 68-77

Сернокислые соли Sr и Ва кристаллизуются без воды. Выше 66 °С в безводном состоянии (в виде ангидрита) выделяется из раствора и сульфат кальция, ниже 66°С осаждается гипс — CaS04-2H20. В воде рассматриваемые сульфаты малорастворимы, причем по ряду Са — Ra растворимость быстро уменьшается.

Нагревание гипса до 170°С вызывает удаление большей части (но не всей) его гидратной воды. При замешивании теста из порошка такого не полностью обезвоженного гипса с водой (60—80% его массы) происходит обратное присоединение последней, сопровождающееся отвердеванием всей массы вследствие ее закристаллизовывания. На этом основано применение гипса для изготовления слепков с различных пре

страница 67
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280

Скачать книгу "Основы общей химии. Том 2" (12.92Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить цветы альстромерии
Фирма Ренессанс: лестница лс-225 - всегда надежно, оперативно и качественно!
кресло престиж с подлокотниками
сервис хранения ненужных вещей

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)