Основные свойства наиболее ярко выражены у гидроксида бария бериллия: Основные свойства наиболее ярко выражены у гидроксида: 1. бария 2. бериллия 3. кальция 4. магния

А1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

В

Г

В

Г

Б

А

А

Г

А

Г

Дано:

m= 1,2г V– x

m(Mg) = 1,2г

2Mg + O₂ = 2MgO

Найти:

n = 2моль n = 1моль

V(O₂) – ?

М = 24г/моль V_М = 22,4 л/моль

m = 48г V = 22,4л

А1

А2

А3

А4

А5

А6

А7

А8

А9

А10

Б

А

Г

А

Б

Г

В

Б

Г

Г

Дано:

m= 200г m– x

m(CaCO₃)= 200г

CaCO₃ = CaO + CO₂

Найти:

n = 1моль n = 1моль

m (CaO) – ?

М = 100г/моль M= 56г/моль

m = 100г m = 56г

НЕКОТОРЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕРИЛЛИЯ, НЕТИПНЫЙ ДЛЯ ГРУППЫ 2

На этой странице описаны и объяснены три примера из химии бериллия, в которых он ведет себя иначе, чем остальная часть группы 2. На самом деле между бериллием и алюминием в группе 3 есть несколько сходств. Это известно как диагональное соотношение и обсуждается на страница об электроотрицательности.

Бериллий хлорид ковалентный

Факты

Физические свойства

Бериллий хлорид, BeCl ₂ , плавится при 405°С, кипит при 520°С. Это сопоставимо с 714°C и 1412°C для хлорида магния.

Обратите внимание, насколько значительно ниже температура кипения хлорида бериллия по сравнению с хлоридом магния. Гораздо более высокая температура кипения хлорида магния — это то, что вы можете ожидать от сильных взаимодействий между присутствующими положительными и отрицательными ионами.

Поскольку его температура кипения намного ниже, из этого следует, что хлорид бериллия не может содержать ионов — он должен быть ковалентным. С другой стороны, температура плавления такой маленькой ковалентной молекулы довольно высока. Должно быть что-то более сложное!

Реакция с водой

Хлорид бериллия энергично и экзотермически реагирует с водой с выделением кислого парообразного газообразного хлороводорода. Это типично для ковалентных хлоридов.

В первом случае он реагирует с образованием гидратированных ионов бериллия [Be(H ₂ O) ₄ ] ²⁺ и ионов хлорида.

Но гидратированные ионы бериллия (называемые ионами тетрааквабериллия) довольно сильно кислые. Небольшой ион бериллия в центре притягивает к себе электроны связей, и это делает атомы водорода в воде еще более положительными, чем обычно. Если раствор горячий и концентрированный (что, вероятно, будет, если вы добавите воду в твердый хлорид бериллия — очень экзотермическая реакция), ионы хлорида могут удалить один или несколько из этих ионов водорода с образованием газообразного хлористого водорода.

Все остальные ионные хлориды группы 2 растворяются в воде без какой-либо очевидной реакции.

Перейдите по этой ссылке, если вы заинтересованы в изучении названий сложных ионов.

. . . или этот для подробных объяснений того, почему комплексные ионы, подобные бериллиевому, являются кислыми.

Структура хлорида бериллия

В виде газа. . .

Хлорид бериллия, BeCl ₂ , представляет собой линейную молекулу, в которой все три атома расположены на одной прямой. Показаны только внешние электроны:

Хлорид бериллия известен как электронодефицитное соединение , потому что он имеет две пустые орбитали на уровне связи.

В твердом виде . . .

Если бы у него была такая же простая структура, как у твердого тела, можно было бы ожидать, что температура плавления будет намного ниже, чем она есть на самом деле. Это очень маленькая молекула, поэтому можно ожидать, что межмолекулярное притяжение будет довольно слабым.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.

В твердом теле молекулы BeCl ₂ полимеризуются с образованием длинных цепей. Они делают это, образуя координированные связи (дательные ковалентные связи) между неподеленными парами атомов хлора и соседними атомами бериллия. На схеме показан простой димер – начало процесса полимеризации.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.

На последней диаграмме видно, что атомы бериллия по-прежнему имеют недостаток электронов. Процесс продолжается. На следующей диаграмме координатные связи показаны обычным способом с помощью стрелок. Стрелка идет от атома, поставляющего пару электронов, к атому с пустой орбиталью.

Убедитесь, что вы полностью понимаете, как эта диаграмма связана с димером, показанным на предыдущей диаграмме.

Почему хлорид бериллия не является ионным?

имеет довольно высокую электроотрицательность по сравнению с остальными элементами группы. Это означает, что он притягивает к себе связывающую пару электронов сильнее, чем магний и остальные.

Чтобы образовалась ионная связь, бериллий должен отпустить свои электроны. Он слишком электроотрицательный для этого.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу, или вернитесь через меню группы 2.

Бериллий образует 4-координированные комплексные ионы

Простой фон

Хотя бериллий обычно не образует простых ионов, Be ²⁺ , в растворе он образует ионы. В них ион бериллия присоединяется к четырем молекулам воды, образуя комплексный ион с формулой [Be(H ₂ O) ₄ ] ²⁺ .

Говорят, что ион имеет 4-координацию или имеет координационное число 4 , потому что четыре молекулы воды расположены вокруг центрального бериллия.

Многие гидратированные ионы металлов имеют 6-координацию. Например, ионы магния в растворе существуют как [Mg(H ₂ O) ₆ ] ²⁺ .

Молекулы воды в этих ионах присоединены к центральному иону металла через координационные связи (дативные ковалентные связи). Одна из неподеленных пар каждой молекулы воды используется для образования связи с пустой орбиталью иона металла.

Каждый раз, когда образуется одна из этих связей, высвобождается энергия, и ион становится более стабильным. Казалось бы логичным, чтобы ион металла образовывал как можно больше таких связей.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.

Почему бериллий прикрепляет только четыре молекулы воды?

Гидратация бериллия

Проблема в том, что должно быть место, к которому могут прикрепиться неподеленные пары молекул воды. Бериллий имеет электронную структуру 1s ² 2s ² . Полезно изобразить это в виде диаграммы «электроны в ящиках»:

Когда бериллий образует ион 2+, он теряет 2 электрона на 2s-орбитали. Это оставляет уровень 2 совершенно пустым.

Двухуровневые орбитали реорганизуются (гибридизуются), образуя четыре равные орбитали, каждая из которых может принять неподеленную пару электронов от молекулы воды. На следующей диаграмме 1s-электроны не учтены. Они не имеют отношения к соединению.

Каждая молекула воды, разумеется, имеет две неподеленные пары электронов. Показан только один из них, чтобы не загромождать диаграмму.

Обратите внимание, что после того, как четыре молекулы воды соединились таким образом, на уровне связи больше не осталось свободного места. Используются все свободные орбитали исходного иона бериллия.

Молекулы воды располагаются так, чтобы разойтись как можно дальше друг от друга, что указывает на углы тетраэдра. Таким образом, ион имеет тетраэдрическую форму.

Гидратация магния

Вы можете подумать, что магний будет вести себя точно так же, но на 3-м уровне доступны 3d-орбитали, а также 3s и 3p.

Когда ион магния образуется, он оставляет пустые 3s-, 3p- и 3d-орбитали. Когда этот ион гидратирован, он использует 3s-орбиталь, все три 3p-орбитали и две 3d-орбитали. Они реорганизуются, чтобы оставить в общей сложности шесть пустых орбиталей, которые затем используются для связи.

Почему магний останавливается на присоединении шести вод? Почему он не использует оставшиеся 3d-орбитали? Вы не можете физически уместить вокруг магния более шести молекул воды — они занимают слишком много места.

А как насчет других ионов группы 2?

По мере того, как ионы становятся больше, они менее склонны образовывать надлежащие координационные связи с молекулами воды. Ионы становятся настолько большими, что они недостаточно привлекают неподеленные пары молекул воды для образования формальных связей — вместо этого молекулы воды имеют тенденцию более свободно группироваться вокруг положительных ионов.

Однако там, где они образуют координационные связи с водой, они будут иметь 6-координацию, как и магний.

Гидроксид бериллия амфотерный

Амфотерный означает, что он может реагировать как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей.

Прочие гидроксиды группы 2

Все остальные гидроксиды металлов группы 2 являются основными. Они реагируют с кислотами с образованием солей. Например:

Ca(OH) ₂ (т)  +  2HCl(водн.)    CaCl ₂ (водн. )  + 2H ₂ O(л)

Гидроксид кальция реагирует с разбавленной соляной кислотой с образованием хлорида кальция и воды.

Гидроксид бериллия

Гидроксид бериллия реагирует с кислотами, образуя растворы солей бериллия. Например:

Be(OH) ₂ (т)  +  H ₂ SO ₄ (водн.)    BeSO ₄ (водн.)  +  2H ₂ O(л)

Но он также реагирует с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия. Гидроксид бериллия реагирует с гидроксидом натрия с образованием бесцветного раствора тетрагидроксобериллата натрия.

Ве(ОН) ₂ (т)  +  2NaOH(водн.)    Na ₂ Be(OH) ₄ (водн.)

Содержит комплексный ион [Be(OH) ₄ ] ^2- . Название описывает этот ион. Tetra означает четыре; гидрокси относится к группам ОН; бериллата показывает, что бериллий присутствует в виде отрицательного иона. Окончание «ели» всегда показывает, что ион отрицательный.

Давайте рассмотрим это как простую схему потока, начиная с ионов бериллия в растворе:

Это показывает, что если к ионам бериллия в растворе добавить ионы гидроксида, то сначала образуется осадок гидроксида бериллия. Но если вы добавите больше ионов гидроксида, осадок снова растворится, дав раствор, содержащий ионы тетрагидроксобериллата.

Гидроксид бериллия реагирует с основанием (ионами гидроксида) и поэтому должен обладать кислотными свойствами.

Но если к ионам тетрагидроксобериллата добавить кислоту, то снова получится осадок гидроксида бериллия. А если вы добавите еще больше кислоты, вы вернетесь к исходным ионам бериллия в растворе.

Поскольку гидроксид бериллия реагирует с кислотой, он должен обладать не только кислотными, но и основными свойствами — он амфотерный.

Простое объяснение происходящего

Нам нужно взглянуть на это снова, но более подробно об ионе бериллия в растворе — другими словами, как Be(H ₂ O) ₄ ²⁺ .

Очень маленький положительно заряженный ион бериллия в центре комплекса притягивает электроны в молекулах воды к себе — мы говорим, что он оказывает сильное поляризующее действие на молекулы воды.

Бериллий оказывает такое сильное поляризующее действие на молекулы воды, что ионы водорода очень легко удаляются из них.

Раствор гидроксида натрия содержит ионы гидроксида, которые являются сильными основаниями. Если вы добавите нужное количество раствора гидроксида натрия, вы получите осадок того, что обычно называют «гидроксидом бериллия», но структурно он немного сложнее!

[Be(H ₂ O) ₄ ] ²⁺ (водн.)  +  2OH ^— (водн.)    Be(H ₂ O) ₂ (OH) ₂ (т)  +  2H ₂ O(л)

Продукт (кроме воды) представляет собой нейтральный комплекс, связанный ковалентной связью. Все, что произошло с первоначальным комплексным ионом, это то, что два иона водорода были удалены из молекул воды.

Вы получаете осадок нейтрального комплекса из-за отсутствия на нем заряда. Между этим нейтральным комплексом и молекулами воды недостаточно притяжения, чтобы перевести его в раствор.

Что произойдет, если добавить больше ионов гидроксида?

Добавление большего количества ионов гидроксида к нейтральному комплексу оттягивает больше ионов водорода от молекул воды с образованием иона тетрагидроксобериллата:

BE (H ₂ O) ₂ (OH) ₂ (S)+ 2OH ^— (AQ) [BE (OH) ₄ ] ^2- (AQ)+ 2H ₂ ] О(л)

Гидроксид бериллия растворяется, потому что нейтральный комплекс превращается в ион, который будет достаточно притягиваться к молекулам воды.

Что произойдет, если к осадку гидроксида бериллия (нейтральный комплекс) добавить кислоту?

Первоначально удаленные ионы водорода просто замещаются. Осадок растворяется по мере повторного образования исходного гидратированного иона бериллия.

Be(H ₂ O) ₂ (OH) ₂ (т)  +   2H ⁺ (водн.)    Be(H ₂ O) _{4 0 90 90 8 2} 2

Давайте еще раз посмотрим на это как на схему потока, чтобы вы могли сравнить ее с приведенной выше:

Гидроксид бериллия (нейтральный комплекс) является амфотерным, поскольку может реагировать с основанием и кислотой. В каждом случае происходит лишь то, что вы либо удаляете ионы водорода из молекул воды, либо заменяете их.

Почему этого не происходит, например, с гидроксидом кальция?

Гидроксид кальция действительно ионный и содержит простые ионы гидроксида, OH ^— . Они реагируют с ионами водорода из кислоты с образованием воды, поэтому гидроксид реагирует с кислотами.

Однако аналога нейтрального комплекса нет. Добавление большего количества ионов гидроксида из основания не имеет никакого эффекта, потому что им не с чем реагировать.

Куда бы вы хотели сейчас отправиться?

В меню группы 2 . . .

В меню неорганической химии. . .

В главное меню . . .

© Джим Кларк, 2002 г. (последнее изменение: декабрь 2021 г.)

Chemguide: Поддержка уровня CIE по химии

Результат обучения 9.2(d)

В этом заявлении вас просят определить тенденции свойств элементов группы 2 и их соединений и использовать эти тенденции для прогнозирования. Это может быть предсказание относительно радиоактивного элемента радия в нижней части группы. В качестве альтернативы вам могут дать некоторые подробности, скажем, о кальции или одном из его соединений, и попросить предсказать, каким может быть соответствующий химический состав стронция.

Прежде чем продолжить, вам следует найти и прочитать утверждения в вашем экземпляре программы.

Свойства элементов

Тенденции в атомных свойствах

Сейчас самое время пересмотреть свои знания об атомном радиусе, энергии ионизации и электроотрицательности. Вы найдете все это, обсуждаемое в отношении элементов группы 2, на странице Атомные и физические свойства группы 2 периодической таблицы.

Прочитайте первую половину страницы до конца части об электроотрицательности. Не забывайте, что вы концентрируетесь на тенденциях, когда спускаетесь по группе.

Возможно, вас также спросят об ионном радиусе. Это не совсем свойство элемента, потому что оно имеет значение только в его соединениях, но здесь оно подходит лучше, чем где-либо еще.

Элементы образуют простые ионы 2+ со структурой благородного газа. Очевидно, что по мере того, как вы спускаетесь по группе, вы добавляете больше слоев электронов, и поэтому ионы становятся больше.

Тенденции физических свойств

Все это металлические элементы, поэтому они проводят электричество и тепло. Их температуры плавления и кипения выше, чем у металлов группы 1, но ниже, чем у типичных переходных металлов.

Если вы снова посмотрите на страницу Атомные и физические свойства группы 2 периодической таблицы, вы найдете гистограммы для точек плавления, точек кипения и энергий атомизации.

Температуры плавления показывают общее снижение по мере продвижения вниз по группе, но оно полностью нарушается у магния. Нет никакой очевидной закономерности для температур кипения или энергий атомизации, которые являются лучшими мерами прочности металлических связей, чем температуры плавления.

Если вам интересно, вы можете прочитать обсуждение на оставшейся части этой страницы, но это не обязательно.

Тенденции изменения химических свойств

Это реактивные элементы, их реакционная способность имеет тенденцию к увеличению по мере продвижения вниз по группе. Они реагируют как с водой, так и с кислородом, например, с образованием соединений, в которых степень окисления (степень окисления) элемента равна +2. Эти соединения содержат ионы 2+.

Реакция с водой

Это лучше всего иллюстрирует увеличение реактивности.

Если вы работали с этим разделом программы по порядку, вы уже прочитали страницу Реакции элементов группы 2 с водой. В то время вас интересовали только факты.

Посмотрите еще раз на эту страницу и на этот раз прочитайте объяснение увеличения реактивности по мере того, как вы спускаетесь по группе.

Из программы не ясно, нужно ли вам это объяснение, но все равно посмотрите.

Все, что вам действительно нужно знать, это то, что реактивность увеличивается, потому что энергия активации реакций падает. Причина этого в основном связана с падением энергии ионизации по мере того, как вы спускаетесь по группе. Требуется меньше энергии для образования ионов 2+ по мере того, как вы спускаетесь по группе.

Вас могут попросить предсказать реакцию, скажем, радиоактивного элемента радия (в самом низу группы 2) с водой.

Вы могли бы предсказать, что

• Радий более активен с водой, чем барий.

• Радий будет реагировать с водой с образованием гидроксида радия и водорода, и вы должны быть в состоянии написать для этого уравнение (потому что оно будет таким же, как и для остальной группы).

• Гидроксид радия, вероятно, будет более растворимым, чем гидроксид бария, и его раствор будет щелочным с pH от 13 до 14.

Реакция с кислородом

Опять же, если вы работали с этим разделом программы по порядку, вы уже прочитали первую часть страницы Реакции элементов группы 2 с кислородом.

Вы, наверное, помните, что трудно выделить какие-либо тенденции в реакционной способности элементов, но есть тенденции, которые вы можете выделить.

• Все элементы сгорают в кислороде с образованием оксида. В верхней части группы это простой оксид, но барий дает смесь оксида бария и пероксида бария, когда он реагирует с кислородом в нормальных условиях. Это означает, что вы можете сделать вывод, что радий может гореть, образуя в основном пероксид радия.

• Образовавшиеся оксиды белого цвета. Вы можете сделать вывод, что оксид или пероксид радия также будут белыми твердыми частицами.

Свойства соединений элементов группы 2

Оксиды

Помимо оксида бериллия основными являются простые оксиды. (Окись бериллия амфотерна — вы не должны знать об этом.)

Они реагируют с водой с образованием гидроксидов, хотя реакция между оксидом магния и водой довольно слабая.

Все они реагируют с кислотами с образованием солей.

Если вы занимались какой-либо химией до того, как начали сдавать уровень A, вы должны были это знать. Вы не должны забывать химические знания, которые вы уже накопили в прошлом.

Реакции основных оксидов с кислотами были упомянуты на странице, на которую я указал вам в отношении кислотно-щелочного поведения оксидов периода 3, когда вы смотрели на периодичность в разделе 9. 1 программы — хотя вам не нужно было знать конкретно об этом для этой части программы. См. кислотно-щелочное поведение оксидов периода 3, если вы забыли.

Гидроксиды

Помимо гидроксида бериллия, гидроксиды являются основными. (Гидроокись бериллия амфотерна — вы не должны знать об этом.)

Гидроксиды становятся более растворимыми по мере продвижения вниз по группе.

Растворы гидроксидов имеют щелочной рН. Уровень pH зависит от растворимости гидроксида. Поскольку растворимость увеличивается вниз по группе, pH насыщенного раствора увеличивается вниз по группе.

Все гидроксиды реагируют с кислотами с образованием солей.

Нитраты

Все нитраты разлагаются при нагревании с образованием оксида, диоксида азота и кислорода.

По мере того, как вы спускаетесь по группе, разложение затрудняется, и поэтому вам приходится нагревать сильнее.

Карбонаты

Карбонаты нерастворимы в воде.

Они разлагаются при нагревании с образованием оксида и двуокиси углерода.

По мере того, как вы спускаетесь по группе, разложение затрудняется, и поэтому вам приходится нагревать сильнее.

Предсказание по этим шаблонам

Поскольку не все свойства бериллия типичны для группы в целом, небезопасно делать прогнозы относительно соединений бериллия, находящихся на вершине группы. Однако вы можете смело делать прогнозы о соединениях радия на дне.

Некоторые вещи, которые вы могли бы предсказать, включают:

• Оксид радия представляет собой белое твердое вещество, которое реагирует с водой с образованием раствора гидроксида радия с рН в диапазоне 13–14.

• Раствор гидроксида радия или твердый оксид радия реагируют с разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида радия.

• Нитрат радия разлагается при очень сильном нагревании с образованием оксида радия, диоксида азота и кислорода.

• Карбонат радия также разлагается при очень сильном нагревании — на этот раз с образованием оксида радия и углекислого газа.

Перейти к Разделу 9.2 Меню. . .

Вернуться к списку результатов обучения в Разделе 9.2

Перейти в главное меню CIE. . .

Вернуться к списку всех разделов CIE

Перейти в главное меню Chemguide.

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *