ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Главная подгруппа II группы периодической системы из "Избранные главы неорганической химии. В.2" Основные характеристики элементов главной подгруппы II группы периодической системы (табл. 1.3) изменяются в ряду Ве—Ra закономерно как и следовало ол идать, величины атомных и ионных радиусов растут, величины потенциалов нонизацпи уменьшаются, атомная масса увеличивается, металлические и кислотно-основные свойства становятся все более явными. [c.23] В то же время для магния, кальция и стронция (см. табл. 1.3) наиболее распространенные изотопы имеют тип ядра по массе Ап, как и положено четным элементам. По-видимому, причиной аномального изотопного состава бериллия является малая величина дефекта массы, понижающая стабильность четно-четных (с. 244) легких ядер. [c.25] Ядерные свойства 4 Be очень важны и интересны сечение захвата нейтронов мало 0,01 барн, т. е. фактически бериллий не поглощает нейтронов. Это имеет большое значение для реакторостроения нейтроны отражаются от бериллиевых стенок котла и уходят внутрь реактора. [c.25] Таким образом, бериллий был непосредственным участником открытия нейтронов. [c.25] При переходе от 5г к Ва тип ядра по массе главного, наиболее распространенного стабильного изотопа меняется. Для относительно легкого стронция это изотоп (тип 4и), а для значительно более тяжелого бария — з Ва (тип 4п + 2). Важно отметить, что изотоп стронция с типом ядра по массе 4п-1-2( °8г) является радиоактивным (Р, Т 1/2=25 лет) и присутствует среди продуктов деления урана. 8г очень опасен не только потому, что имеет жесткое излучение и продолжительное время жизни, но и потому, что способен изоморфно замещать кальций в живых организмах, например в костной ткани человека и животных. Инкорпорированный 8г по этой причине долго не выводится из пораженного им организма и вызывает сильное лучевое нарушение костного мозга и других тканей. [c.25] Значит, радиоактивный изотоп, полученный Ферми, не был изотопом радия, а представлял собой радиоактивный барий. Хан и Штрассман побоялись сделать столь смелый вывод ведь это означало бы, что при облучении нейтронами ядра урана раскалываются практически пополам с образованием радиоизотопа Ва, т. е, ядра урана подвергаются делению. Однако этот вывод назрел, и через несколько месяцев другие исследователи, в частности Лиза Мейтнер в Германии, сообщили о спонтанном делении ядер урана. [c.26] В соответствии с геохимическим правилом Менделеева легкие элементы подгруппы — Mg и Са — распространены больше, чем тяжелые — Sr и Ва (см. табл. 1.3). Бериллий и здесь составляет исключение, объяснение которому дано при обсул дении изотопного состава элементов II главной подгруппы. Стронций (19-е место) несколько менее распространен, чем барий (17-е место). Это объясняют тем, что барий накопился на Земле в результате деления ядер урана, тория и других радиоактивных элементов. Таким образом, предполагается двоякое происхождение бария первичное —при синтезе атомных ядер Земли и вторичное — при распаде тяжелых ядер. [c.26] Все элементы II главной подгруппы литофильны. Это, несомненно, связано с их сродством к кислороду имея благородногазовую электронную подкладку, не склонную деформироваться, двухзарядные катионы этих элементов образуют очень прочную кристаллическую структуру с анионами кислорода (II), а также сложными кислородсодержащими анионами (силикат-, алюмосиликат-, сульфат-анионами и др.). [c.26] Валентное состояние элементов главной подгруппы II группы определяется относительной легкостью отщепления их нейтральными атомами двух электронов с ns-электронной оболочки (см. табл. 1.3). В связи с этим кроме металлического состояния для элементов подгруппы Ве — Ra характерно образование двухзарядных катионов, имеющих относительно малые размеры и большую, особенно у легких элементов подгруппы, плотность положительного заряда. Уникальные характеристики имеет ион Ве2+, отношение заряда к радиусу у него в пять раз больше, чем у Mg +. С этим связано очень высокое поляризующее действие иона Ве +, его склонность к образованию ковалентных связей и, как полагают, его высокая токсичность [1, с. 182]. Сверху вниз но подгруппе плотность положительного заряда и поляризующее действие двухзарядных катионов падает. В связи с этим растут ионный характер и основные свойства большинства соединений этих элементов, которые по праву называют типичными элементами-металлами. [c.27] Обнажение при потере валентных электронов л сесткой электронной оболочки типа инертных газов обусловливает бесцветность подавляющего большинства соединений элементов главной подгруппы II группы. Однако при возбуждении атомов и ионов физическими методами, например при нагревании до высоких температур, происходит перескок электронов на высокие энергетические уровни и затем их высвечивание , т. е. возвращение на основной уровень с излучением энергии. Например, соединения Са при прокалывании дают розоватооранжевое свечение, Sr — красно-малиновое, Ва—зеленое. [c.27] Простые вещества, отвечающие всем элементам, входящим в главную подгруппу 11 группы периодической системы, представляют собой металлы. Как видно из табл. 1.4, они относительно легкоплавки, но существенно превышают соответствующие значения для ЩМ (с. 10). Самым тугоплавким является бериллий, затем вниз по группе т. пл. падает, но не монотонно по-видимому, большое влияние оказывает изменение типа кристаллической структуры по ряду Ве—Ra (у металлов с одинаковым типом структуры т. пл. уменьшается при переходе от легкого аналога к тял елому). [c.27] Поэтому исследователи прилагали большие усилия для получения сплава Be/Mg, который был бы дешевым и легким, как магний, но обладал бы тугоплавкостью, как у бериллия. К сожалению, Ве и Mg не сплавляются. Существует эмпирическое правило металлы хорошо растворяются друг в друге, если разница в размерах их атомов не превышает 10—15%. У Ве с Mg эта разница (см. табл. 1.3) существенно больше. Поэтому можно лишь механически диспергировать бериллий (в виде капель) в магнии. Но это не решает проблемы. Впрочем, со многими другими металлами Ве сплавляется, с Fe, Ni, Си, А1, и эти сплавы обладают ценнейшими качествами. [c.28] Плотность металлического Mg (1,74 г/см ) несколько больше, чем у Са и большинства щелочных металлов (у 11 плотность 0,53 г/см ). Однако магний обладает значительной химической инертностью в отличие от ЩМ и ЩЗМ, объясняющейся образованием на поверхности металла плотного слоя окисла, препятствующего дальнейшему окислению. Это делает Nig, а также Ве ценнейшими конструкционными материалами. [c.29] Величины стандартного электродного потенциала (реакция М +Ч-- -2ё=М°) для всех металлов группы Ве— Яа имеют отрицательный знак, т. е. названные металлы в обычных условиях термодинамически неустойчивы и стремятся перейти в ионное М2+-состояиие. Все они в ряду напряжений стоят намного левее водорода. Только плотное оксидное покрытие уберегает металлические Ве и Mg от быстрой коррозии. [c.29] Металлические Са, 5г, Ва реагируют с молекулярным кислородом и галогенами при обычной температуре. Для реакции с N2, Н2, С, 5 необходимо нагревание, но взаимодействие сопровождается экзоэффектом. С большинством металлов ЩЗМ дают сплавы, в состав которых входят интерметаллиды. [c.29] Даже на холоду ЩЗМ реагируют с парами Н2О. В жидкой воде ЩЗМ быстро растворяются, поскольку продукты их взаимодействия — гидроокиси — обладают свойствами щелочей, растворимых оснований. [c.29] Легко продемонстрировать взаимодействие ЩЗМ с водой. Опустим в кристаллизатор с водой перевернутый стеклянный цилиндр, также заполненный водой, и подведем под него щипцами кусочек металлического Са, завернутый для удобства эксперимента в марлю. Реакция Са+2Н20=Са (ОН)2+Н2 начинается не сразу, так как металлический Са покрыт пленкой оксида (хотя и не такой плотной, как у Ве и Mg). Через некоторое время окись СаО превращается в гидроокись Са(ОН)д и растворяется, освободив поверхность Са для реакции с водой, вскоре начинается бурное выделение водорода. Наполненный водородом цилиндр осторожно, не перевертывая, подносим к пламени газовой горелки— водород воспламеняется и спокойно сгорает. [c.29] Вернуться к основной статье