Оксид бериллия: способы получения и химические свойства
Оксид бериллия BeO — бинарное неорганическое вещество . Белый, тугоплавкий, термически устойчивый, летучий в токе O2 и водяного пара. Проявляет амфотерные свойства.
Относительная молекулярная масса Mr = 25,01; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 3,015; tпл ≈ 2580º C; tкип = 4260º C.
Способ получения
1. Оксид бериллия получается при разложении карбоната бериллия при температуре выше 180º C. В результате разложения образуется оксид бериллия и углекислый газ:
2. В результате разложения нитрата бериллия при температуре выше 1000º С образуется оксид бериллия, оксид азота (IV) и кислород:
3. Гидроксид бериллия разлагается при 200 — 800º С с образованием оксида бериллия и воды:
4. Оксид бериллия можно получить путем разложения сульфата бериллия при температуре 547–600º C, образуется оксид бериллия и оксид серы (VI):
Химические свойства
1. Оксид бериллия реагирует с простыми веществами :
1.1. В результате реакции между оксидом бериллия и фтором при температуре выше 400º С образуется фторид бериллия и кислород:
1.2. Оксид бериллия реагирует с углеродом и образует карбид углерода и угарный газ:
2BeО + 3C = Be2C + 2CO
1.3. Магний реагирует с оксидом бериллия при 700 — 800º С. На выходе образуется оксид магния и бериллий:
BeO + Mg = MgO + Be
2. Оксид бериллия взаимодействует со сложными веществами:
2.2. Оксид бериллия взаимодействует с кислотами . При этом образуются соль и вода.
2.2.1. О ксид бериллия с концентрированной соляной кислотой образует хлорид бериллия и воду:
BeO + 2HCl = BeCl2 + H2O
2.2.2. В результате реакции между оксидом бериллия и концентрированной серной кислотой образуется сульфат бериллия и вода:
2.2.3. Если смешать горячую плавиковую кислоту с оксидом бериллия при 220 º С на выходе образуется фторид бериллия и вода
BeO + 2HF = BeF2 + H2O
2.2.4. Оксид бериллия вступает в реакцию с концентрированной плавиковой кислотой образуя тетрафторобериллат водорода и воду:
2.3. При взаимодействии бериллия с оксидами образуются соли:
2.3.1. Реагируя с оксидом кремния при температуре 1500 — 1600º С оксид бериллия образует силикат бериллия:
BeO + SiO2 = BeSiO3
2.3.2. Оксид бериллия реагирует с оксидом алюминия и образует алюминат бериллия:
2.3.3. В результате взаимодействия оксида бериллия и оксида натрия при 500º С образуется бериллат натрия:
2.4. Оксид бериллия вступает в реакции с основаниями :
Оксид бериллия взаимодействует с гидроксидом натрия при 250 — 300º С в расплаве . При это образуется бериллат натрия и вода:
Оксид бериллия взаимодействует с гидроксидом натрия в растворе . При это образуется комплексная соль и вода:
BeO + 2NaOH + H2O = Na2[Be(OH)4]
2.5. Оксид бериллия реагирует с солями:
Оксид бериллия взаимодействует с карбонатами при сплавлении и образует бериллат и воду:
Источник
Бериллий: способы получения и химические свойства
Бериллий Be — это cветло-серый, легкий, хрупкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой. Восстановитель.
Относительная молекулярная масса Mr = 9,012; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,85; tпл = 1287º C; tкип = 2507º C.
Способ получения
1. В результате электролиза расплава хлорида бериллия образуются бериллий и хлор :
2. Расплав фторида бериллия подвергают электролизу , в результате чего на выходе образуется бериллий и фтор:
3. Оксид бериллия легко восстанавливается магнием при 700 — 800º С, образуя бериллий и оксид магния:
BeO + Mg = MgO + Be
4. Фторид бериллия также легко восстанавливается магнием при 700 — 750º С с образованием бериллия и фторида магния:
BeF2 + Mg = Be + MgF2
Качественная реакция
Качественная реакция на бериллий — окрашивание пламени горелки в коричнево — красный цвет.
Химические свойства
1. Бериллий — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :
1.1. Бериллий взаимодействует с азотом при 700 — 900º С образуя нитрид бериллия:
1.2. Бериллий сгорает в кислороде (воздухе) при 900º С с образованием оксида бериллия:
2Be + O2 = 2BeO
1.3. Бериллий активно реагирует при комнатной температуре с фтором (комнатная температура) , хлором (250º С), бромом (480º С) и йодом (480º С) . При этом образуются фторид бериллия, хлорид бериллия, бромид бериллия, йодид бериллия :
Be + Br2 = BeBr2
1.4. С серой бериллий реагирует при температуре 1150º C с образованием сульфида бериллия:
Be + S = BeS
1.5. С углеродом бериллий реагирует при 1700 — 1900º С и вакууме, образуя карбид бериллия:
2Be + C = Be2C
2. Бериллий активно взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Бериллий при кипении реагирует с водой . Взаимодействие бериллия с водой приводит к образованию гидроксида бериллия и газа водорода:
2.2. Бериллий взаимодействует с кислотами:
2.2.1. Бериллий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид бериллия и водород :
Be + 2HCl = BeCl2 + H2 ↑
2.2.2. Реагируя с разбавленной и горячей азотной кислотой бериллий образует нитрат бериллия, газ оксид азота (II) и воду:
2.2.3. В результате реакции концентрированной фтороводородной кислоты и бериллия образуется осадок тетрафторобериллат водорода и газ водород:
2.3. Бериллий может взаимодействовать с основаниями:
2.3.1. Бериллий взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве при температуре 400 — 500º С, при этом образуется бериллат натрия и водород:
Бериллий взаимодействует с гидроксидом натрия в растворе , при этом образуется тетрагидроксобериллат натрия и водород:
2.4. Бериллий вступает в реакцию с газом аммиаком при 500 — 700º С. В результате данной реакции образуется нитрид бериллия и водород:
2.5. Бериллий может вступать в реакцию с оксидами :
В результате взаимодействия бериллия и оксида магния при температуре 1075º С образуется оксид бериллия и магний:
Be + MgO = BeO + Mg
3. Бериллий взаимодействует с органическими веществами :
Бериллий может вступать в реакцию с ацетиленом при 400 — 450º С, образуя карбид бериллия и водород:
Источник
Щелочноземельные металлы
К щелочноземельным металлам относятся металлы IIa группы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Отличаются легкостью, мягкостью и сильной реакционной способностью.
Общая характеристика
От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств, реакционная способность. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.
Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 :
- Be — 2s 2
- Mg — 3s 2
- Ca — 4s 2
- Sr — 5s 2
- Ba — 6s 2
- Ra — 7s 2
Природные соединения
В природе щелочноземельные металлы встречаются в виде следующих соединений:
- Be — BeO*Al2O3*6SiO2 — берилл
- Mg — MgCO3 — магнезит, MgO*Al2O3 — шпинель, 2MgO*SiO2 — оливин
- Ca — CaCO3 — мел, мрамор, известняк, кальцит, CaSO4*2H2O — гипс, CaF2 — флюорит
Получение
Это активные металлы, которые нельзя получить электролизом раствора. С целью их получения применяют электролиз расплавов, алюминотермию и вытеснением их из солей другими более активными металлами.
MgCl2 → (t) Mg + Cl2 (электролиз расплава)
CaO + Al → Al2O3 + Ca (алюминотермия — способ получения металлов путем восстановления их оксидов алюминием)
Химические свойства
Все щелочноземельные металлы (кроме бериллия и магния) реагируют с холодной водой с образованием соответствующих гидроксидов. Магний реагирует с водой только при нагревании.
Щелочноземельные металлы — активные металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, и, следовательно, способные вытеснить водород из кислот:
Реакции с неметаллами
Хорошо реагируют с неметаллами: кислородом, образуя оксиды состава RO, с галогенами (F, Cl, Br, I). Степень окисления у щелочноземельных металлов постоянная +2.
Mg + O2 → MgO (оксид магния)
При нагревании реагируют с серой, азотом, водородом и углеродом.
Mg + S → (t) MgS (сульфид магния)
Ca + H2 → (t) CaH2 (гидрид кальция)
Ba + C → (t) BaC2 (карбид бария)
Ba + TiO2 → BaO + Ti (барий, как более активный металл, вытесняет титан)
Оксиды щелочноземельных металлов
Имеют общую формулу RO, например: MgO, CaO, BaO.
Получение
Оксиды щелочноземельных металлов можно получить путем разложения карбонатов и нитратов:
Рекомендую взять на вооружение общую схему разложения нитратов:
Химические свойства
Проявляют преимущественно основные свойства, все кроме BeO — амфотерного оксида.
- Реакции с кислотами и кислотными оксидами
Реакция с водой
В нее вступают все, кроме оксида бериллия.
Амфотерный оксид бериллия
Амфотерные свойства оксида бериллия требуют особого внимания. Этот оксид проявляет двойственные свойства: реагирует с кислотами с образованием солей, и с основаниями с образованием комплексных солей.
BeO + NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4] (тетрагидроксобериллат натрия)
Если реакция проходит при высоких температурах (в расплаве) комплексная соль не образуется, так как происходит испарение воды:
BeO + NaOH → Na2BeO2 + H2O (бериллат натрия)
Гидроксиды щелочноземельных металлов
Проявляют основные свойства, за исключением гидроксида бериллия — амфотерного гидроксида.
Получение
Получают гидроксиды в реакции соответствующего оксида металла и воды (все кроме Be(OH)2)
Химические свойства
Основные свойства большинства гидроксидов располагают к реакциям с кислотами и кислотными оксидами.
Реакции с солями (и не только) идут в том случае, если соль растворимы и по итогам реакции выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода).
Гидроксид бериллия относится к амфотерным: проявляет двойственные свойства, реагируя и с кислотами, и с основаниями.
Жесткость воды
Жесткостью воды называют совокупность свойств воды, зависящую от присутствия в ней преимущественно солей кальция и магния: гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов.
Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость.
Вероятно, вы часто устраняете жесткость воды у себя дома, осмелюсь предположить — каждый день. Временная жесткость воды устраняется обычным кипячением воды в чайнике, и известь на его стенках — CaCO3 — бесспорное доказательство устранения жесткости:
Также временную жесткость можно устранить, добавив Na2CO3 в воду:
С постоянной жесткостью бороться кипячением бесполезно: сульфаты и хлориды не выпадут в осадок при кипячении. Постоянную жесткость воды устраняют добавлением в воду Na2CO3:
Жесткость воды можно определить с помощью различных тестов. Чрезмерно высокая жесткость воды приводит к быстрому образованию накипи на стенках котлов, труб, чайника.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Блиц-опрос по теме Щелочноземельные металлы
Источник
