5.2: Метали групи 2

Last updated
Save as PDF

Page ID: 20120

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

2 групи метали від берилію Be, до радію, Ra, ще називають лужноземельними металами (табл.\(\PageIndex{2}\)). Берилій є компонентом берилу або смарагду. Смарагд - мінерал, який містить близько 2% хрому, Cr, в берилі, Be ₃ Al ₂ Si ₆ O ₁₈. Берилій метал сріблясто-білого кольору і використовується в спеціальних сплавах і для вікна рентгенівських трубок, або модератора ядерних реакторів і т.п. сполуки Be ² ⁺ нагадують сполуки Mg ² ⁺ або Al ³ ⁺. Оскільки берилій є смертельною отрутою, з ним слід поводитися з належною обережністю.

Таблиця\(\PageIndex{2}\) Властивості металів 2 групи
	мп (°C)	бп (°C)	d (20° C) (г см ^-3)	Е ⁰ (В) М ²⁺ +2е ^-	Я перший	(кДж моль ^-1) секунда
Бути	1287	2471	1,85	-1.85	899	1757
Мг	650	1090	1.74	-2.37	737	1450
Ca	842	1484	1.55	-2.87	590	1145
Sr	777	1382	2.63	-2.90	549	1064
Ба	727	1897	3.62	-2.91	503	965
Ра	700		5.5	-2.82	509	975

Магній, Mg, в основному виробляється у вигляді карбонатів, сульфатів та силікатів, а його велика кількість знаходиться між вмістом натрію та кальцію, Са. Його отримують розплавленим сольовим електролізом хлориду магнію, MgCl ₂, або реакцією доломіту, CaMg (CO ₃) ₂, з феросиліконовим сплавом FeSi. Метал магнію сріблясто-білий, а поверхня окислюється на повітрі. При високих температурах магній реагує з газом азоту, перетворюючись в нітрид, Mg ₃ N ₂. Метал горить дуже яскраво і до сих пір використовується для спалахів. Сплав з алюмінієм легкий і міцний і використовується як конструкційний матеріал в автомобіках і літаках.

Mg ²⁺ є центральним іоном металу в порфіриновому кільці хлорофілу і відіграє важливу роль у фотосинтезі. Реагент Гріньяра, RmGx, який Ф.А. Гриньяр з Франції синтезував в 1900 році, є типовим органометалічним з'єднанням металу основної групи і широко використовується для реакцій Гріньяра. Це важливий реагент, нагороджений Нобелівською премією (1912), і дуже корисний не тільки для органічних реакцій, але і для перетворення галогенідів металів в металоорганічні сполуки.

Кальцій міститься в силікатах, карбонатах, сульфатах, фосфатах, флюориті тощо Кальцій - сріблясто-білий і м'який метал, який виробляється методом розплавленого сольового електролізу хлориду кальцію CaCl ₂.

Негашене вапно, СаО, отримують шляхом випалювання вапняку СаСО ₃ при 950-1100 °С, виробництво негашеного вапна посідає друге місце по відношенню до сірчаної кислоти в неорганічній хімічній промисловості. Гідроксид кальцію, Ca (OH) ₂, називають також гашеної вапном. Карбонат кальцію є основним компонентом вапняку, а вапняк дуже важливий для виробництва цементу. Гіпс є дигідратом сульфату кальцію CaSO ₄ • 2H ₂ O і виходить у великих кількостях як побічний продукт десульфурації штабельного газу, а крім звичайного використання використовується також як будівельний матеріал і т.д.

Хоча кальцій не важливий ні в хімії систем водних розчинів, ні в металоорганічної хімії в органічних розчинниках, елемент відіграє дуже важливу роль у живих організмах. Кальцій не тільки є структурним матеріалом кісток і зубів, іони кальцію також мають широкий спектр функцій в біологічних системах, таких як стабілізація білка, передача гормональної дії, скорочення м'язів, нервовий зв'язок і згортання крові.

Стронцій, Sr, являє собою сріблясто-білий м'який метал. Поверхня окислюється повітрям при кімнатній температурі, і при високих температурах вона стає сумішшю оксиду, SrO і нітриду Sr ₃ N ₂. Незважаючи на відносно високий вміст стронцію в земній корі, елемент широко не вивчений і його застосування обмежене. Є чотири природних ізотопи і ⁸⁸ Sr (82,58%) є найбільш поширеним. Так як штучний ізотоп ⁹⁰ Sr виходить дешево ядерною реакцією, його використовують і як джерело\(\beta\) частинок, і як радіоактивний трактор. Однак цей ізотоп, як і ¹³⁷ Cs, має тривалий період напіврозпаду (28,8 у) і обидва присутні в радіоактивних випадах, які супроводжують ядерні вибухові випробування. Обидва вважаються дуже небезпечними.

Хімія барію, Ba, не є винятковою, але BaSO ₄ використовується як контрастна речовина для рентгенівської діагностики шлунка, оскільки він не розчиняється в соляній кислоті. Іон Ba ² ⁺ є високотоксичним, і водорозчинні сполуки, що містять іон, слід обробляти обережно.

Хоча радій, Ra, існує в уранових рудах, вміст у 10 ^-6 разів більше, ніж урану, U. Містер і пані Кюрі виділили слідову кількість хлориду урану з тонн піччбленди в 1898 році. Елементарний уран також був виділений пані Кюрі через амальгаму. Хоча радій має історичне значення в радіохімії, він більше не використовується як джерело випромінювання.

Вправа\(\PageIndex{2}\)

Наведіть приклади основних груп металоорганічних сполук, які часто використовуються в синтетичній хімії.

Відповідь

Бутил-літій, LiBu,
Реагент Гріньяра, RmGbR,
Триетилалюміній, Alet ₃,
І діетиловий цинк Znet ₂.