Berylowce - grupa II

beryl

magnez

wapń

stront

bar

rad

 

Charakterystyka grupy:

Berylowce - tzw. metale ziem alkalicznych. Są to silnie elektrododatnie metale, tworzą tlenki zasadowe MeO, które pod działaniem wody przechodzą w silne zasady Me(OH)₂.  Są jednak mniej reaktywne niż litowce. Tylko wodorotlenek wapnia należy do silnych zasad. Są to lekkie metale, twardsze niż litowce. Z wodorem tworzą jonowe wodorki (wodór jako jon H^-), które w reakcji z wodą dają odpowiedni wodorotlenek i H₂.

W przyrodzie w stanie wolnym nie występują. W wysokiej temperaturze tworzą pary, barwiące płomień na charakterystyczny dla danego pierwiastka kolor:
Ca -   ceglastoczerwony  
Ba -    zielony                  
Sr -   fioletowoczerwony 

Beryl, jako pierwszy z grupy, najbardziej odbiega właściwościami od właściwości pozostałych pierwiastków tej grupy. Wśród pozostałych pierwiastków magnez wykazuje pewne cechy indywidualne (tworzenie wiązań z węglem w tzw. związkach Grignarda) a pozostałe pierwiastki tworzą grupę blisko spokrewnionych chemicznie pierwiastków dwuwartościowych o silnie zasadowym charakterze, tworzących związki prawie wyłącznie o jonowym charakterze. Do soli trudno rozpuszczalnych należą fluorki, węglany, siarczany(VI) i fosforany. Siarczany berylu i magnezu są dość dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Węglany berylowców pod wpływem ditlenku węgla przechodzą w rozpuszczalne wodorowęglany ("kwaśne węglany"). Wodorowęglany pod wpływem temperatury przeprowadzić można ponownie w węglany:

Reakcja pierwsza zachodzi w przyrodzie, powodując wypłukiwanie węglanów (głównie wapnia) ze skał wapiennych i przeprowadzanie go w rozpuszczalne wodorowęglany, odpowiedzialne za tzw. przemijającą twardość wody. Gotowanie twardej wody powoduje osadzanie się kamienia kotłowego (co często możemy obserwować w domowych czajnikach) - reakcja druga.

Be - beryl   (iczba.atomowa. 4, liczba masowa izotopów  9)		średnia masa atomowa  9,012
konfiguracja elektronowa	1 s2    2s2
wartościowość	+2

Pierwszy pierwiastek grupy berylowców. Ma tylko jeden trwały izotop: ⁹Be. W przyrodzie spotykany bardzo rzadko (rozpowszechnienie wag. 0,0005%), wyłącznie w postaci związków. Najmniej reaktywny w grupie.

Otrzymywanie:

Metaliczny beryl uzyskuje się przez elektrolizę stopionych soli (chlorku lub fluorku berylu)

Właściwości:

Kruchy, srebrzysty metal, kowalność uzyskuje dopiero w wyższych temperaturach (~500°C).

Małe rozmiary atomu berylu i związana z tym dość duża elektroujemność powoduje, że w związkach berylu występuje spory udział wiązań kowalencyjnych. Wodorotlenek berylu jest najmniej zasadowy z grupy berylowców, wykazuje nawet pewne właściwości amfoteryczne, czym przypomina  nieco glin. Pod wpływem silnych zasad tworzy najpierw słabo zasadowy wodorotlenek, który następnie rozpuszcza się w nadmiarze dodanej zasady.  Metaliczny beryl otrzymuje się poprzez elektrolizę jego stopionych soli. Spala się w tlenie do BeO.

Charakter chemiczny:

Z wodą praktycznie nie reaguje, na powietrzu pokrywa się warstwą tlenku (pasywacja). Rozpuszcza się w stężonych wodorotlenkach, wykazując właściwości amfoteryczne. Z kwasami reaguje z wydzieleniem wodoru. Nie rozpuszcza się jednak w kwasie azotowym - następuje utlenienie na powierzchni i pasywacja.

Tlenek berylu nie reaguje z wodą. Wodorotlenek berylu, w postaci galaretowatej masy, można wytrącić przez dodanie wodorotlenku do roztworu soli berylu. Rozpuszczając się w nadmiarze wodorotlenku daje jony berylanowe (reszta kwasowa z H₂BeO₂):

BeX₂ + OH- ——>  Be(OH)₂ 

Be(OH)₂ + OH- ——> BeO₂ ^2-

Informacje dodatkowe:

Fluorek berylu, w odróżnieniu od pozostałych berylowców jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

Mg - magnez   (iczba.atomowa. 12,   liczba masowa izotopów  24, 25, 26)		średnia masa atomowa  24,312
konfiguracja elektronowa	1 s2    2 s2p6    3 s2
wartościowość	+2

Ma trzy trwałe izotopy:²⁴Mg, ²⁵Mg i ²⁶Mg. Ciągliwy, srebrzysty metal. Na powietrzu pokrywa się warstewką MgO (pasywacja). Zapalony w powietrzu spala się jasnym płomieniem (ognie sztuczne, magnezja). W przyrodzie występuje często (rozpowszechnienie wag. 2,0%), wyłącznie w postaci związków. W przyrodzie ożywionej występuje w chlorofilu. Metaliczny otrzymuje się przez elektrolizę stopionych soli.

Metaliczny magnez przechodzi w praktycznie nierozpuszczalny (mleko magnezjowe) wodorotlenek magnezu Mg(OH)₂ pod wpływem wrzącej wody lub mocnych zasad.  W kwasach rozpuszcza się łatwo, wydzielając wodór i tworząc sole. Węglan i fosforan magnezu są bardzo słabo rozpuszczalne. Siarczan magnezu(VI)  MgSO₄  jest dość dobrze rozpuszczalny.

Charakterystyczną cecha magnezu jest zdolność do tworzenia bezpośrednich wiązań z atomami węgla "organicznego" - tzw. odczynniki Grignarda. Służą one w syntezie organicznej jako reaktywne związki przejściowe, umożliwiające syntezę związków, trudnych do otrzymania w inny sposób.

R-CH₂-Cl + MgCl₂ ——> R-CH₂-MgCl

Metaliczny magnez znajduje zastosowanie jako składnik lekkich stopów.

 

 

Ca - wapń   (iczba.atomowa. 20,   liczba masowa izotopów 40, 42, 43, 44, 46, 48)		średnia masa atomowa  22,990
konfiguracja elektronowa	1 s2    2 s2p6    3s2p6 (3d)    4 s2
wartościowość	+2

Ma sześć trwałych izotopów :⁴⁰Ca, ⁴²Ca, ⁴³Ca, ⁴⁴Ca, ⁴⁶Ca i ⁴⁸Ca. Srebrzysty, dość miękki metal, silnie reaktywny. W stanie wolnym z tej przyczyny w przyrodzie nie występuje.  W przyrodzie pospolity (rozpowszechnienie wag. 3,5%), wyłącznie w postaci związków. Do najpopularniejszych należą węglany (minerały - kreda, wapień, marmur, szpat islandzki) i siarczany (gips). W przyrodzie ożywionej, głównie w postaci  fosforanów, stanowi materiał budulcowy (kości, muszle). Otrzymuje się go przez elektrolizę stopionych soli. Na powietrzu pokrywa się warstwą tlenku. Zapalony spala się w powietrzu tworząc CaO. 

Z wodą reaguje łatwo dając silny wodorotlenek wapnia. Także tlenek CaO ulega reakcji z wodą z wytworzeniem Ca(OH)₂. Wodorotlenek wapnia nosi nazwę wapna gaszonego, mleka wapiennego (zawiesina nierozpuszczonej części wodorotlenku w nasyconym roztworze wodnym) oraz wody wapiennej (klarowny roztwór). Jest najsilniejszą zasadą wśród wodorotlenków berylowców.

Wapń w kwasach rozpuszcza się łatwo, wydzielając wodór i tworząc sole. Węglan, siarczan, fosforan i fluorek wapnia są bardzo słabo rozpuszczalne w wodzie.

Metaliczny wapń znajduje zastosowanie jako składnik stopów do budowy łożysk ślizgowych. 
Sole wapnia (węglany, fosforany, siarczany) znajdują zastosowanie w budownictwie. 

    (proces tężenia zaprawy murarskiej pod wpływem CO₂ z powietrza)      
        

Siarczan wapnia w formie uwodnionej soli CaSO₄·2H₂O  to popularny gips. Forma bezwodna nosi zwyczajową nazwę anhydryt.
Gips ogrzewany powyżej 100°C przechodzi w gips półwodny (hemihydrat) (2CaSO₄)·H₂O. Po rozrobieniu z wodą na gęstą masę, ponownie przyłącza wodę i twardnieje. Powiększa przy tym nieco swoja objętość, stąd chętnie stosowany do wykonywania odlewów czy uzupełniania niewielkich ubytków tynku, bowiem dokładnie wypełnia wszelkie nierówności.

Węglik wapnia (CaC₂ - karbid) jest surowcem do otrzymywania acetylenu. 

(Tu jeszcze jeden przykład - argument do dyskusji o podziałach i regułach: reakcja organiczna czy nieorganiczna ?!
Bez względu jak ją  zakwalifikujemy - przebiega identycznie, ją podziały nie obowiązują!)

Chlorek wapnia - silnie higroskopijny - używany jest jako medium suszące w eksykatorach i rurkach zabezpieczających przed wilgocią. Z roztworów wodnych można go wydzielić jako sól sześciowodną CaCl₂·6H₂O

 

Sr - stront   (iczba.atomowa. 38,   liczba masowa izotopów  88, 84, 86, 87)		średnia masa atomowa  87,62
konfiguracja elektronowa	1 s2    2 s2p6     3 s2p6d10    4 s2p6    5 s2
wartościowość	+2

Ma cztery trwałe izotopy :  ⁸⁴Sr, ⁸⁶Sr i ⁸⁷Sr, ⁸⁸Sr. Srebrzystożółtawy, miękki metal, silnie reaktywny. W swoich właściwościach bardzo zbliżony do wapnia. W stanie wolnym w przyrodzie nie występuje.  Rozpowszechnienie wag. 0,03%, wyłącznie w postaci związków. Większego praktycznego zastosowania nie ma. Często stosowany jako składnik ogni sztucznych (daje czerwoną barwę płomienia).

 

Ba - bar   (iczba.atomowa. 56,   liczba masowa izotopów  130, 132, 134, 135, 136,  137, 138)		średnia masa atomowa  137,34
konfiguracja elektronowa	1 s2     2 s2p6    3 s2p6d10     4 s2p6d10    5 s2p6      6s2
wartościowość	+2

Ma siedem trwałych izotopów : ¹³⁰Ba, ¹³²Ba, ¹³⁴Ba, ¹³⁵Ba, ¹³⁶Ba, ¹³⁷Ba i ¹³⁸Ba. Żółtosrebrzysty, dość miękki metal, o właściwościach zbliżonych do wapnia i strontu. W przyrodzie spotykany dość rzadko (rozpowszechnienie wag. 0,04%), wyłącznie w postaci związków. Do najpopularniejszych należą węglany (minerał witeryt) i siarczany (baryt). Rozpuszczalne sole baru są silnie trujące. Siarczan baru należy do najsłabiej rozpuszczalnych soli. Ze względu na praktyczną nierozpuszczalność i dużą masę atomową stosowany jako kontrast (substancja pochłaniająca promienie Roentgena) w prześwietleniach przewodu pokarmowego. Rozpuszczalne sole baru stanowią odczynnik do wykrywania i oznaczania jonów siarczanowych. Ze względu na barwienie na zielono płomienia sole baru dodaje się do ogni sztucznych.

 

Ra - rad   (iczba.atomowa. 88,   liczba masowa izotopów  226, ... ... ... )		średnia masa atomowa  226
konfiguracja elektronowa	1 s2     2 s2p6     3 s2p6d10     4 s2p6d10f14     5 s2p6d10    6 s2p6    7 s2
wartościowość	+2

Jeden z produktów radioaktywnego rozpadu uranu. Nie ma trwałych izotopów (14 promieniotwórczych; ²²⁶Ra promieniotwórczy, okres półtrwania 1 620 lat). Preparaty radowe stosowane są do naświetlań w chorobach nowotworowych. Odkryty przez Marię Skłodowską-Curie w 1898 r.

---