1
Berylowce, grupa IIA
(metale ziem alkalicznych)
ogólna konfiguracja elektronów
walencyjnych: ns
2
beryl
Berylium
magnez
Magnesium
wap
ń
Calcium
stront
Strontium
bar
Barium
rad
Radium
Berylowce ogólna charakterystyka
• metale;
• rozmiary atomów i jonów mniejsze, g
ę
sto
ść
i twardo
ść
wi
ę
ksza, t
t
wi
ę
ksze od odpowiadaj
ą
cych im litowców;
• l. at.
↑ →
→
→
→
r
at
↑
, E
o
↓
, EU
↓
(zmiany monotoniczne);
• E
III
>> E
II
>> E
I
→
→
→
→
berylowce tworz
ą
jony M
2+
i nie wyst
ę
puj
ą
nigdy
na wy
Ŝ
szych stopniach utlenienia; (E
II
skompensowana jest przez
energi
ę
sieciow
ą
zwi
ą
zku z kationami M
2+
);
• małe rozmiary atomu Be i stosunkowo najwi
ę
ksza EU
→
→
→
→
tendencja
do tworzenia wi
ą
za
ń
kowalencyjnych;
zwi
ą
zki pozostałych berylowców
s
ą
niemal wył
ą
cznie jonowe;
• silnie ujemne potencjały standardowe
ś
wiadcz
ą
o łatwo
ś
ci z jak
ą
berylowce oddaj
ą
elektrony i przechodz
ą
w jony; mo
Ŝ
na je wydzieli
ć
w stanie wolnym tylko pod wpływem najsilniejszych reduktorów
(katoda);
• jony M
2+
→
→
→
→
konfiguracja gazów szlachetnych
→
→
→
→
brak elektronów
niesparowanych
→
→
→
→
sole berylowców s
ą
diamagnetyczne
→
→
→
→
sole berylowców s
ą
bezbarwne (je
ś
li anion jest bezbarwny)
Berylowce
ogólna charakterystyka
• zdolno
ść
do tworzenia soli uwodnionych maleje ze wzrostem liczby
atomowej berylowca:
• ró
Ŝ
nice we wła
ś
ciwo
ś
ciach berylowców s
ą
mniej wyra
ź
nie
zaznaczone ni
Ŝ
w innych grupach;
• zwi
ą
zki berylu i baru s
ą
silnie truj
ą
ce.
berylowiec
zdolno
ść
hydratacji
beryl
wszystkie sole uwodnione
magnez
wszystkie sole uwodnione
wap
ń
wi
ę
kszo
ść
soli uwodnionych
stront
nieliczne sole uwodnione
bar
b. nieliczne sole uwodnione
rad
sole bezwodne
Berylowce
ogólna charakterystyka
• wolne atomy berylowców (w parach ich lotnych zwi
ą
zków)
ulegaja łatwo wzbudzeniu
→
→
→
→
staj
ą
si
ę ź
ródłem
promieniowania
→
→
→
→
widmo emisyjne w zakresie
ś
wiatła
widzialnego
→
→
→
→
lotne poł
ą
czenia berylowców barwi
ą
płomie
ń
palnika:
• ze wzrostem l. at. berylowca zmieniaj
ą
si
ę
regularnie:
rozpuszczalno
ść
i wła
ś
ciwo
ś
ci zasadowe wodorotlenków i
tlenków(
↑
), rozpuszczalno
ść
siarczanów (
↓
), t
r
w
ę
glanów (
↑
);
• beryl ma podobne wła
ś
ciwo
ś
ci do glinu (amfoteryczny
wodorotlenek)
→
→
→
→
podobie
ń
stwo diagonalne
berylowiec
barwa płomienia
beryl
UV
magnez
UV
wap
ń
ceglastoczerwona
stront
karminowa
bar
zielona
rad
karminowa
Berylowce
wyst
ę
powanie w przyrodzie
Wa
Ŝ
niejsze minerały
bery-
lowiec
Zawarto
ść
w skorupie
ziemskiej
[%]
wzór
nazwa
beryl
6.10
-4
Be
3
Al
2
[Si
6
O
18
]
Be
2
SiO
4
Al
2
BeO
4
beryl
fenakit
chryzoberyl
magnez
2,09
(Mg,Fe)[SiO
4
]
MgCO
3
, MgCO
3
.CaCO
3
MgSO
4
.H
2
O,
KCl.MgSO
4
.3H
2
O
KCl.MgCl
2
.6H
2
O
oliwin
magnezyt, dolomit
kizeryt
kainit
karnalit
wap
ń
3,63
CaCO
3
CaSO
4
, CaSO
4
.2H
2
O
Ca
3
(PO
4
)
2
, CaF
2
Ca
3
(PO
4
)
2
Ca(Cl,F)
2
,
kalcyt
anhydryt, gips
fosforyt, fluoryt
apatyt
stront
3,8.10
-2
SrCO
3
, SrSO
4
stroncjanit, celestyn
bar
4,3.10
-2
BaCO
3
, BaSO
4
witeryt, baryt
rad
1,4.10
-6*
* blenda smolista
Otrzymywanie:
beryl
Be
3
Al
2
[Si
6
O
18
] + 2Na
2
[SiF
6
] + Na
2
CO
3
→
3Na
2
[BeF
4
] + 8SiO
2
+ Al
2
O
3
+ CO
2
Be
3
Al
2
[Si
6
O
18
] + 2Na
3
[FeF
6
]
→
3Na
2
[BeF
4
] + 6SiO
2
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
Na
2
[BeF
4
] + 4NaOH
→
Na
2
[Be(OH)
4
] + 4NaF
Na
2
[Be(OH)
4
] Be(OH)
2
+ 2 NaOH
Be(OH)
2
BeO + H
2
O
Be
3
Al
2
[Si
6
O
18
] + 6H
2
SO
4
= 3BeSO
4
+ Al
2
(SO
4
)
2
+ 6SiO
2
+ 6H
2
O
↓
(NH
4
)
2
SO
4
3BeSO
4
+ NH
4
Al(SO
4
)
2
.12H
2
O
BeSO
4
+ 4NaOH
→
Na
2
[Be(OH)
4
] + Na
2
SO
4
BeO + HCl
→
BeCl
2
Be (krystaliczne płatki)
2BeO.5BeF
2
ciekły Be
lity Be
+ H
2
O, gotowanie
700- 800
o
C
∆
∆∆
∆
∆
∆∆
∆
700- 800
o
C
EDTA (kompleksowanie Fe, Al)
pra
Ŝ
enie
elektroliza, 380- 400
o
C
chłodzenie
elektroliza, 1400
o
C
2
Otrzymywanie:
magnez
MgCO
3
→
→
→
→
MgO + CO
2
CaCO
3
.MgCO
3
CaO.MgO
Ca(OH)
2
.Mg(OH)
2
Ca(OH)
2
.Mg(OH)
2
+ Mg
2+
→
→
→
→
2Mg(OH)
2
+ Ca
2+
MgO + C + Cl
2
→
→
→
→
MgCl
2
+ CO
MgCl
2
+ (NaCl + CaCl
2
) stopiony magnez
Elektrotermiczna redukcja MgO w
ę
glem, w
ę
glikiem wapnia,
ferrokrzemem:
MgO + CaC
2
Mg
↑↑↑↑
+ CaO + 2C
↓↓↓↓
destylacja
Mg (cz.)
∆
∆∆
∆
∆
∆∆
∆
2000
o
C, wodór, gaz ziemny
elektroliza, 730
o
C
pra
Ŝ
enie
woda morska
0,13% Mg
dolomit
Otrzymywanie:
wap
ń
, stront, bar
1)
Elektroliza stopionych soli
- wap
ń
(mieszanina CaCl
2
+ CaF
2
);
- stront (mieszanina SrCl
2
+ KCl);
- bar (sole baru);
2)
Aluminotermiczne w pró
Ŝ
ni:
3MO + 2Al = Al
2
O
3
+ 3M M = {Ca, Sr, Ba}
3)
Elektroliza roztworu wodnego BaCl
2
z katod
ą
rt
ę
ciow
ą
(amalgamat baru do pewnego st
ęŜ
enia nie ulega działaniu wody),
oddestylowanie rt
ę
ci z amalgamatu.
Otrzymywanie:
rad
destylacja
elektroliza
BaCl
2
r-r {U, Fe (Pa,Th, Ac,Po)}
pozostało
ść
Ba(Ra,Pb)SO
4
, SiO
2
, Ta,
∆
∆∆
∆
NaCl
Ba(Ra)SO
4
, SiO
2
, Ta
PbCl
2
r-r Na
2
CO
3
∆
∆∆
∆
Ba(Ra)CO
3
, SiO
2
, Na
3
TaO
4
Rudy uranu
(blenda smolista)
+ H
2
SO
4
HCl
SiO
2
, Ta
Ba(Ra)Cl
2
r-r Na
2
CO
3
Ba(Ra)CO
3
HBr
Ba(Ra)Br
2
krystalizacja
RaBr
2
D
Ra/Ba
= 9
K rt
ę
ciowa
K
Ra/Hg
Ra
berylowce
wła
ś
ciwo
ś
ci fizyczne
• metale o barwie srebrzystobiałej;
• powierzchnia o silnym połysku ulega szybkiemu zmatowieniu;
• twardsze od litowców (twardo
ść
: Be>Mg>Ca>Sr>Ba);
• t
t
, t
w
i g
ę
sto
ś
ci s
ą
wi
ę
ksze ni
Ŝ
dla litowców, ale zmieniaja si
ę
nieregularnie ze wzrostem l.at.;
• małe g
ę
sto
ś
ci i do
ść
dobra wytrzymało
ść
(Be, Mg)
→
→
→
→
do
konstrukcji pojazdów kosmicznych i samolotów;
berylowce
wła
ś
ciwo
ś
ci chemiczne
• aktywno
ść
chemiczna wzrasta od Be do Ba:
- Be pokrywa si
ę
warstewk
ą
ochronn
ą
tlenku, nie reaguje z wod
ą
ani na zimno, ani na gor
ą
co; Mg mniej odporny – z wod
ą
reaguje
w > 67
o
C; Ca rozkłada wod
ę
niezbyt szybko, Sr – szybciej, a Ba
prawie tak gwałtownie jak sód;
- Be spala si
ę
po sproszkowaniu i podgrzaniu, Mg – po
podgrzaniu do 760
o
C; Ca, Sr, Ba reaguj
ą
łatwo z tlenem w temp.
pokojowej;
• reaguj
ą
łatwo z kwasami tworz
ą
c si
ę
sole, wydzielaj
ą
c wodór
(pasywacja Be w HNO
3
oraz Mg w HF);
• beryl rozpuszcza si
ę
w st
ęŜ
onych zasadach, dalsze berylowce
s
ą
odporne na działanie zasad;
berylowce
zastosowania metali
bery-
lowiec
zastosowania
beryl
•
do konstrukcji pojazdów kosmicznych (du
Ŝ
y stosunek wytrz./d)
•
folia na okienka przepuszczaj
ą
ce promieniowanie w lampach Rtg
•
materiał na moderatory w reaktorach j
ą
drowych i osłon na pr
ę
ty
paliwowe (silnie pochłanianie neutronów, wysoka t
t
);
•
dodatek do stopów (br
ą
z berylowy – wytrzymały i twardy)
magnez
•
najl
Ŝ
ejszy metal u
Ŝ
ytkowy (pokrycie skrzydeł samolotów);
•
składnik lekkich stopów (elektron 90%Mg, magnalium – z Al);
•
silny
ś
rodek redukuj
ą
cy;
•
cele o
ś
wietleniowe w fotografii, do produkcji rakiet
ś
wietlnych
(wydziela du
Ŝ
o
ś
wiatła UV podczas spalania);
wap
ń
•
odtleniacz (usuwanie tlenu ze stopionych metali);
•
do utwardzania stopów ołowiu
•
do redukcji halogenków Zr i U do czystych metali (kalcjotermia)
stront
•
brak szerszych zastosowa
ń
praktycznych
bar
•
do utrzymywania wysokiej pró
Ŝ
ni (geter)
Zwi
ą
zki berylowców z wodorem
• wszystkie tworz
ą
zwi
ą
zki o składzie MH
2
:
BeH
2
- (BeCl
2
+ 2LiH = BeH
2
+ 2LiCl w r-rze eterowym), bezbarwny,
trudnolotny, tworzy polimeryczne ła
ń
cuchy
(beryl zwi
ą
zany kowalencyjnie wi
ą
zaniem trójcentrowym),
rozkłada si
ę
na Be i H
2
w 300
o
C);
MgH
2
– (Mg + H
2
= MgH
2
; t
↑
, p
↑
, kat.)
(Mg(C
2
H
5
)
2
= MgH
2
+ 2C
2
H
4
),
srebrzystobiały proszek, rozpuszczalny w eterze, nie ma charakteru soli,
rozkłada si
ę
w temp. > 300
o
C
(w prototypowych samochodach nap
ę
dzanych wodorem);
MH
2
, M = {Ca, Sr, Ba} – (M + H
2
= MH
2
; t
↑
), zwi
ą
zki o charakterze
jonow
ym, typu soli (z anionem H
-
), reaguj
ą
z wod
ą
wydzielaj
ą
c dwa razy
wi
ę
ksz
ą
ilo
ść
H
2
ni
Ŝ
zwi
ą
zana w MH
2
(MH
2
+ 2H
2
O = M(OH)
2
+ 2H
2
);
CaH
2
– stosowany do otrzymywania wodoru (np. napełnianie balonów sond
do bada
ń
meteorologicznych)
3
Zwi
ą
zki berylowców z fluorowcami MX
2
M = {Be, Mg, Ca, Sr, Ba}, X = {F, Cl, Br, I}
•
halogenki berylu maj
ą
(z wyj
ą
tkiem BeF
2
) w znacznym stopniu
charakter kowalencyjny
;
BeCl
2
– długie ła
ń
cuchy: tetraedry koordynacyjne [BeCl
4
] ł
ą
cz
ą
si
ę
kraw
ę
dziami; dobrze rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych
(alkohole, etery, aminy, aldehydy, ketony – zasady Lewisa); z r-rów
wodnych krystalizuje BeCl
2
.4H
2
O (nie traci wody przy przechowywaniu w
eksykatorze nad P
4
O
10
– [Be(NH
3
)
4
]Cl
2
jest trwalszy);
BeF
2
– dobrze rozpuszczalny w wodzie, ulega hydrolizie w roztworach
wodnych; wykazuje podobie
ń
stwo do SiO
2
(tworzy sie
ć
krystobalitu,
zastyga w postaci szkliwa, z nadmiarem fluorków tworzy fluoroberylany,
np. Na
2
BeF
4
– izomorficzny z Ca
2
SiO
4
);
•
halogenki pozostałych berylowców maj
ą
charakter wyra
ź
nie jonowy;
• fluorki Mg, Ca, Sr i Ba s
ą
w wodzie trudno rozpuszczalne;
• chlorki, bromki, jodki rozpuszczaj
ą
si
ę
bardzo obficie.
Wa
Ŝ
niejsze halogenki berylowców
Ca
F
2
– minerał fluoryt (surowiec, z którego otrzymuje si
ę
HF i F
2
oraz jego
zwi
ą
zki), str
ą
ca si
ę
z r-ru Ca
2+
w obecno
ś
ci jonów F
-
; stosowany jako
topnik w metalurgii oraz dodatek do emalii;
MgCl
2
– otrzymywany przez przeróbk
ę
karnalitu (MgCl
2
.KCl.6H
2
O);
bezwodny – higroskopijny; z r- rów wodnych krystalizuje MgCl
2
.6H
2
O
(mo
Ŝ
na go odwodni
ć
w atmosferze HCl; w zwykłych warunkach:
2MgCl
2
+ H
2
O
→
Mg
2
OCl
2
+ 2HCl); b.dobrze rozpuszczalny w wodzie;
st
ęŜ
ony r-r MgCl
2
+ MgO
→
cement Sorela (twardniej
ą
ca po pewnym
czasie masa) + (wełna drzewna, odpadki drzewne)
→
ksylolit
CaCl
2
– dobrze rozpuszczalny w wodzie; produkt odpadowy w procesie
Solvaya; bezwodny – silnie higroskopijny (osuszanie gazów), chłonie
NH
3
; podczas rozpuszczania wydziela du
Ŝ
e ilo
ś
ci ciepła (hydratacja);
z wody krystalizuje jako CaCl
2
.6H
2
O (daje si
ę
odwodni
ć
– nie tworzy
tlenochlorków); rozpuszczany w wodzie pochłania ciepło (CaCl
2
.6H
2
O +
lód = mieszanina ozi
ę
biaj
ą
ca – t = - 55
o
C);
BaCl
2
– krystalizuje jako BaCl
2
.2H
2
O, nie jest higroskopijny; najcz
ęś
ciej
spotykana w laboratorium sól baru; silna trucizna (sól glauberska –
antidotum)
∆
∆∆
∆
Tlenki(MO) i wodorotlenki M(OH)
2
berylowców
•
otrzymuje si
ę
przez rozkład termiczny: w
ę
glanów, azotanów, szczawianów,
wodorotlenków;
• BeO tworzy sie
ć
przestrzenn
ą
typu wurcytu (charakterystyczna dla
substancji w znacznym stopniu kowalencyjnych
); MgO, CaO, SrO, BaO
s
ą
jonowe i maj
ą
sie
ć
przestrzenn
ą
typu NaCl;
• wysokie t
t
, du
Ŝ
e warto
ś
ci energii sieciowej, du
Ŝ
e
∆
H
tw
;
• BeO nie reaguje z wod
ą
, MgO – gdy ma rozwini
ę
t
ą
powierzchni
ę
, pozostałe
łatwo ulegaj
ą
hydratacji: MO + H
2
O = M(OH)
2
(wydzielaj
ą
du
Ŝ
e ilo
ś
ci ciepła);
• rozpuszczalno
ść
M(OH)
2
wzrasta regularnie ze wzrostem l.at. berylowca;
• moc wzrasta od Be(OH)
2
(amfoteryczny) do Ba(OH)
2
(b. silna zasada);
Be O
H
O
H
Ba
O
H
O
H
EU
Be
> EU
Ba
→
→
→
→
Be
2+
silniej polaryzuje wi
ą
zanie Be - O, ni
Ŝ
Ba
2+
wiazanie Ba - O
Wa
Ŝ
niejsze tlenki(MO) i wodorotlenki M(OH)
2
berylowców
• Be(OH)
2
str
ą
ca si
ę
pod wpływem wodorotlenków litowców z r-rów soli
berylu, - w nadmiarze rozpuszczalne berylany (nie mo
Ŝ
na wydzieli
ć
z r-ru);
• MgO (peryklaz); pulchny biały proszek otrzymywany przez rozkład MgCO
3
(magnezja palona); pra
Ŝ
ony w temp. > 800-900
o
C b. wolno reaguje z wod
ą
;
u
Ŝ
ywany do wyrobu naczy
ń
ognioodpornych, tygli i wykładzin pieców;
• Mg(OH)
2
(brucyt) str
ą
ca si
ę
ilo
ś
ciowo pod wpływem MOH z r-rów soli
magnezu (nie NH
3
aq.); słabo rozpuszczalny w wodzie, r-ry lekko alkaliczne;
• CaO
– otrzymywany na skal
ę
przemysłow
ą
przez rozkład wapieni
(CaCO
3
= CaO + CO
2
) – wapno palone (zastosowanie w budownictwie,
przemy
ś
le chemicznym, metalurgicznym, szklarskim, do celów
nawozo-
wych); czysty CaO otrzymywany przez rozkład termiczny CaC
2
O
4
;
ogrzewany palnikiem tlenowo-wodorowym daje ol
ś
niewaj
ą
ce
ś
wiatło
(luminofor);
CaO + H
2
O = Ca(OH)
2
– wapno gaszone (wydziela si
ę
du
Ŝ
a
ilo
ść
ciepła);
Wa
Ŝ
niejsze tlenki(MO) i wodorotlenki M(OH)
2
berylowców
• Ca(OH)
2
– biały proszek, słabo rozpuszczalny w wodzie; roztwory wodne
(woda wapienna) wykazuj
ą
odczyn silnie zasadowy; wa
Ŝ
ny produkt
przemysłowy stosowany w budownictwie – zmieszany z wi
ę
ksz
ą
ilo
ś
ci
ą
wody tworzy hydro
Ŝ
el u
Ŝ
ywany z piaskiem jako zaprawa murarska; ł
ą
czy si
ę
z CO
2
: Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
+ H
2
O (twardnienie zaprawy murarskiej);
najta
ń
sza zasada stosowana w przemy
ś
le chemicznym: w cukrownictwie
(oczyszczanie soku buraczanego), w garbarstwie (do wytwarzania wapna
chlorowanego), w zawiesinie wodnej (mleko wapienne);
• SrO i BaO ł
ą
cz
ą
si
ę
z wod
ą
jeszcze energiczniej; ich wodorotlenki
wydzielaj
ą
si
ę
z r-rów wodnych jako hydraty Sr(OH)
2
.8H
2
O i Ba(OH)
2
.8H
2
O;
r-r Ba(OH)
2
– woda barytowa, mocna zasada stosowana w chemii
analitycznej
Nadtlenki(MO
2
) berylowców
• trwało
ść
ich wzrasta ze wzrostem l.at.:
Be – nie tworzy,
Mg – tworzy uwodniony,
Ca, Sr, Ba – tworz
ą
typowe nadtlenki
2BaO + O
2
2BaO
2
BaO
2
+ H
2
SO
4
= BaSO
4
+ H
2
O
2
500
o
C
730
o
C
Siarczki (MS) berylowców
• otrzymywane w bezpo
ś
redniej syntezie z pierwiastków
• redukcja siarczanów w
ę
glem: np. BaSO
4
+ 4C = BaS + 4CO
• ulegaj
ą
hydrolizie tworz
ą
c dobrze rozpuszczalne wodorosiarczki,
np. 2CaS + 2H
2
O = Ca(HS)
2
+ Ca(OH)
2
(BeS najbardziej odporny)
4
Azotki berylowców M
3
N
2
• powstaj
ą
podczas ogrzewania metali w atmosferze azotu
(najwy
Ŝ
sza temperatura dla Be - 900
o
C; Ca, Sr, Ba ł
ą
cz
ą
si
ę
w 330 – 430
o
C;
• bezbarwne ciała stałe;
• w zetkni
ę
ciu z wod
ą
wydzielaj
ą
amoniak: Mg
3
N
2
+ 3H
2
O = 3Mg(OH)
2
+ 2NH
3
W
ę
gliki berylowców
MC
2
– acetylenki (w
ę
gliki jonowe)
• tworz
ą
Mg, Ca, Sr, Ba;
• struktura NaCl (C
2
2-
);
• otrzymywane w wysokich temperaturach z metali lub ich tlenków:
CaCO
3
+ 3C = CaC
2
+ CO + CO
2
(w łukowych piecach elektrycznych
na du
Ŝą
skal
ę
);
• CaC
2
(karbid)–do otrzymywania:
acetylenu (CaC
2
+ 2H
2
O = Ca(OH)
2
+ C
2
H
2
cyjanamidu wapnia CaC
2
+ N
2
= CaCN
2
+ C (nawóz sztuczny –
reaguje z wilgoci
ą
w glebie: CaCN
2
+ 3H
2
O = CaCO
3
+ 2NH
3
)
Mg
2
C
3
- allilek
Be
2
C - metanek
Sole kwasów tlenowych
Azotany berylowców M(NO
3
)
2
⋅⋅⋅⋅
nH
2
O
M
n
rozpuszczalno
ść
Be
4
b. dobra
Mg
6
b. dobra
Ca
4
b. dobra
Sr
4 (t < 33
o
C)
0 (t > 33
o
C)
umiarkowana
mo
Ŝ
na str
ą
ci
ć
st. HNO
3
Ba
0
słaba
łatwo str
ą
ci
ć
st.HNO
3
Sole kwasów tlenowych
W
ę
glany MCO
3
i wodorow
ę
glany M(HCO
3
)
2
berylowców
• poza BeCO
3
w
ę
glany wszystkich berylowców wyst
ę
puj
ą
w przyrodzie
jako minerały;
• trudno rozpuszczalne w wodzie:
BeCO
3
, MgCO
3
– mo
Ŝ
na str
ą
ci
ć
tylko z roztworów nasyconych CO
2
(z r-rów
oboj
ę
tnych str
ą
caj
ą
si
ę
zasadowe w
ę
glany, np. Mg(OH)
2
.4MgCO
3
.4H
2
O);
CaCO
3
, SrCO
3
, BaCO
3
mo
Ŝ
na str
ą
ci
ć
z ich rozpuszczalnych soli r-rem
w
ę
glanu litowca lub amonu;
• wodorow
ę
glany berylowców s
ą
łatwiej rozpuszczalne od w
ę
glanów
(MCO
3
+ H
2
O + CO
2
= M(HCO
3
)
2
);
• ogrzewane ulegaj
ą
rozkładowi: MCO
3
→
→
→
→
MO + CO
2
temperatury rozkładu (p
CO2
= 1 Atm) wzrastaj
ą
ze wzrostem l.at. M
Sole kwasów tlenowych
CaCO
3
(wapie
ń
)
• dwie odmiany polimorficzne:
kalcyt
aragonit
•
trudno rozpuszczalny w czystej wodzie, do
ść
dobrze rozpuszczalny w r-rze
chlorku amonu: CaCO
3
+ 2NH
4
Cl = CaCl
2
+ 2NH
3
+ CO
2
+ H
2
O
• pod działaniem wody nas. CO
2
przechodzi w rozpuszczalny wodorow
ę
glan:
CaCO
3
+ H
2
O + CO
2
Ca(HCO
3
)
2
(reakcja odwracalna przez zagotowanie),
zachodzi w przyrodzie (stalaktyty, stalagmity);
• obecno
ść
Ca(HCO
3
)
2
w wodzie jest korzystna
→
dobry smak wody; do
celów przemysłowych i w gospodarstwie domowym – niekorzystna
(twardo
ść
wody).
heksagonalny, trwały w temp. < 30
o
C;
pocz
ą
tkowo str
ą
caj
ą
cy si
ę
bezpostaciowy
CaCO
3
przechodzi w kalcyt;
izomorficzny z w
ę
glanami Mg,Ni, Co, Fe,
Zn (jony o promieniach r < 1,0 A)
rombowy; str
ą
ca si
ę
na gor
ą
co
z rozcie
ń
czonych roztworów;
odmiana metatrwała; izomorficzny
z w
ę
glanami Sr, Ba, Pb (jony o
promieniach r > 1,0 A)
Twardo
ść
wody
Przejawia si
ę
pojawieniem si
ę
obfitego białego osadu soli wapniowych
kwasu palmitynowego i stearynowego po dodaniu do wody mydła
(mydło to sól sodowa tych kwasów).
Pochodzi od obecno
ś
ci soli wapniowych i magnezowych: siarczanów
i chlorków (twardo
ść
nieprzemijaj
ą
ca) oraz wodorow
ę
glanów
(twardo
ść
przemijaj
ą
ca).
Twardo
ść
przemijaj
ą
c
ą
mo
Ŝ
na ja usun
ąć
przez zagotowanie.
Twardo
ść
nieprzemijaj
ą
c
ą
usuwa si
ę
:
- przez str
ą
cenie r-rem Na
2
CO
3
;
- demineralizacj
ę
wody na kolumnach jonitów (wymieniaczy jonowych);
- dodatek polifosforanów (Na
5
P
3
O
10
), które kompleksuj
ą
Ca
2+
i Mg
2+
Siarczany berylowców MSO
4
⋅⋅⋅⋅
nH
2
O
M
n
rozpuszczalno
ść
Be
4
b. dobra
Mg
7
b. dobra
Ca
2
niezbyt dobra
Sr
0
słaba
Ba
0
b. słaba
E
SKr
E
H
Ba
Sr
Ca
Mg
Be
siarczany
E
H
E
SKr
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
wodorotlenki
5
Siarczany berylowców MSO
4
⋅⋅⋅⋅
nH
2
O
MgSO
4
siarczan magnezu
• tworzy kilka ró
Ŝ
nych hydratów;
• heptahydrat krystalizuje z r-ru wodnego w temp. pokojowej (sól gorzka);
• izomorficzny z M
II
SO
4
.7H
2
O M
II
={Zn, Ni, Co, Fe, Mn} - witriole
[M(H
2
O)
6
]
2+
OH
2
– [SO
4
]
2-
• ogrzewany traci stopniowo wod
ę
, w temp. >200
o
C w sól bezwodna
CaSO
4
siarczan wapnia
• niezbyt dobrze rozpuszczalny w wodzie;
• z r-ru wodnego w temp. < 60
o
C krystalizuje jako CaSO
4
.2H
2
O (gips), w
temp. wy
Ŝ
szych CaSO
4
(anhydryt)
100
o
C
CaSO
4
.2H
2
O
CaSO
4
.1/2H
2
O
zdolno
ść
wi
ą
zania
wody i zastygania
po zarobieniu w
tward
ą
mas
ę
CaO + SO
3
CaSO
4
traci zdolno
ść
wi
ą
zania wody
CaSO
4
zachowuje
zdolno
ść
wi
ą
zania wody
1030
o
C
327
o
190
o
C
gips półwodny
gips
sztukatorski
Siarczany berylowców MSO
4
⋅⋅⋅⋅
nH
2
O
BaSO
4
siarczan baru
• str
ą
ca si
ę
jako produkt reakcji mi
ę
dzy jonami barowymi i siarczanowymi:
Ba
2+
+ SO
4
2-
= BaSO
4
reakcja wykorzystywana w chemii analitycznej do
wykrywania zarówno jonów Ba
2+
jak i SO
4
2-
oraz oznaczania ich metod
ą
wagow
ą
;
Stosowany jest jako:
• wypełniacz masy papierowej;
• składnik bieli litoponowej (farba mineralna) ZnSO
4
+ BaS = BaSO
4
+ ZnS
• materiał
kontrastowy do wypełniania
Ŝ
oł
ą
dka i jelit w badaniach
rentgenologicznych (du
Ŝ
e A
Ba
→
→
→
→
silnie absorbuje promieniowanie Rtg)
Zwi
ą
zki kompleksowe berylowców
•
s
ą
niezbyt liczne;
• najwi
ę
ksze zdolno
ś
ci tworzenia kompleksów wykazuje beryl
→
→
→
→
→
→
→
→
małe rozmiary
→
→
→
→
silne pole elektryczne wokół kationu
→
→
→
→
łatwo
ść
przyjmowania par elektronowych ligandów
- hybrydyzacja sp
3
berylu (np. w [BeF
4
]
2-
- brak orbitali d
→
→
→
→
najwy
Ŝ
sza liczba koordynacji 4
- tworzy kompleksy chelatowe
(np. Be
4
O(CH
3
COO)
6
)
Zwi
ą
zki kompleksowe berylowców
•
liczba znanych kompleksów magnezu jest znacznie mniejsza:
- hydraty
- kompleksy z alkoholami, estrami i eterami
odczynniki Grignarda – RMgX.nS,
n = f(R)
R(S)Mg(
µµµµ
-X)
2
Mg(S)R) dla Mg LK = 4
- kompleksy z porfiryn
ą
(a) (chlorofil(b) – zielony barwnik li
ś
ci)
Zwi
ą
zki kompleksowe berylowców
•
zdolno
ś
ci jonów Ca
2+
, Sr
2+
, Ba
2+
do tworzenia kompleksów s
ą
jeszcze
słabiej zaznaczone:
- kompleksy z diketonami i oksoestrami maj
ą
małe znaczenie;
- wi
ę
ksze znaczenie maj
ą
kompleksy chelatowe z anionami kwasu
etylenodiamiotetraoctowego (EthyleneDiaminaTetraAcetic acid)
EDTA H
4
Y sól sodowa Na
2
H
2
Y - wersenian sodu
HOOC-CH
2 . .
. .
CH
2
- COOH
N-CH
2
-CH
2
-N
HOOC-CH
2
CH
2
-COOH
wykorzystywane w analizie miareczkowej do oznaczania głównie
Ca
2+
i Mg
2+
(rzadziej Sr
2+
i Ba
2+
) Mg
2+
+ H
2
Y
2-
= MgY
2-
+ 2H
+