Бериллий и магний

9 заданий

Бериллий

Бериллий — лёгкий (1,85 г/см³), прочный, тугоплавкий (1287 °C) металл. Он почти прозрачен для рентгеновских лучей — из него делают окна рентгеновских трубок; бериллиевые бронзы не искрят при ударе (инструмент для взрывоопасных производств).

Ион \(\ce{Be^2+}\) очень мал (27 пм), и его поляризующее действие огромно: связи бериллия в значительной степени ковалентны. \(\ce{BeCl2}\) — полимерные цепи с мостиковыми атомами хлора (в паре — линейные мономеры), плохо проводит ток в расплаве.

scienceБериллий — амфотерный

\(\ce{Be + 2HCl -> BeCl2 + H2}\).
\(\ce{Be + 2NaOH + 2H2O -> Na2[Be(OH)4] + H2}\) — как алюминий.
\(\ce{BeO + 2NaOH ->[t] Na2BeO2 + H2O}\).
\(\ce{Be(OH)2 + 2OH- -> [Be(OH)4]^2-}\).

errorБериллиоз

Пыль бериллия и его соединений вызывает тяжёлое хроническое заболевание лёгких — бериллиоз. Историческая загадка: соли бериллия сладкие на вкус (первое название элемента — «глюциний», от греч. «сладкий»), но пробовать их категорически нельзя.

auto_awesomeИзумруд и аквамарин

Главный минерал бериллия — берилл \(\ce{Be3Al2Si6O18}\) (кольцевой силикат, урок 149). Зелёный берилл с примесью хрома — изумруд, голубой с примесью железа — аквамарин.

Магний

Магний — лёгкий (1,74 г/см³) серебристый металл, покрытый оксидной плёнкой. С холодной водой почти не реагирует (плёнка \(\ce{Mg(OH)2}\)), с горячей — медленно: \(\ce{Mg + 2H2O ->[t] Mg(OH)2 + H2}\).

scienceМагний горит всюду

\(\ce{2Mg + O2 -> 2MgO}\) — ослепительное белое пламя (фотовспышки XIX века, осветительные ракеты).
\(\ce{3Mg + N2 -> Mg3N2}\) — на воздухе часть магния связывает азот.
\(\ce{2Mg + CO2 -> 2MgO + C}\) — горит и в углекислом газе (урок 144).
\(\ce{Mg + 2H2O ->[t] Mg(OH)2 + H2}\) — в горячей воде; с паром горящий магний даёт \(\ce{MgO + H2}\), поэтому его нельзя тушить водой!
\(\ce{Mg + 2NH4Cl -> MgCl2 + 2NH3 + H2}\) — магний растворяется даже в растворе хлорида аммония.

\(\ce{Mg(OH)2}\) — основание (не амфотерен), малорастворим (\(K_s = 5{,}6\cdot10^{-12}\)); растворяется в солях аммония (урок 75). \(\ce{MgO}\) (жжёная магнезия) — огнеупор (т. пл. 2830 °C).

auto_awesomeХлорофилл

В центре молекулы хлорофилла — ион магния, окружённый четырьмя атомами азота порфиринового кольца. Без магния невозможен фотосинтез: растения при его недостатке желтеют (хлороз).

Магний из моря

В каждом кубометре морской воды около 1,3 кг магния. В 1941 году компания Dow Chemical запустила в Техасе производство магния из морской воды — во время Второй мировой войны магний был стратегическим металлом (самолёты, зажигательные бомбы).

scienceСпособ Доу

\(\ce{CaCO3 ->[t] CaO + CO2}\) (раковины устриц!); \(\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}\).
\(\ce{Mg^2+ + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 v + Ca^2+}\) — осаждение из морской воды.
\(\ce{Mg(OH)2 + 2HCl -> MgCl2 + 2H2O}\) — растворение в соляной кислоте.
\(\ce{MgCl2 ->[эл. ток] Mg + Cl2}\) — электролиз расплава; хлор идёт на получение HCl для стадии 3.

boltПочему известь осаждает магний

\(K_s(\ce{Mg(OH)2}) = 5{,}6\cdot10^{-12}\) намного меньше, чем \(K_s(\ce{Ca(OH)2}) = 5\cdot10^{-6}\): гидроксид кальция отдаёт свои \(\ce{OH-}\) магнию (превращение осадков, урок 72).

auto_awesomeМагниевые сплавы

Самый лёгкий конструкционный металл: сплавы магния в 1,5 раза легче алюминиевых. Корпуса ноутбуков, детали двигателей, ободья колёс. Проблема — коррозия и горючесть стружки.

push_pinГлавное

Бериллий — маленький, с высоким поляризующим действием катиона: \(\ce{BeO}\) и \(\ce{Be(OH)2}\) амфотерны (как у алюминия — диагональное сходство), \(\ce{BeCl2}\) — ковалентный полимер, соединения ядовиты. Магний — активный металл, защищённый плёнкой; с горячей водой даёт \(\ce{Mg(OH)2}\) и водород, горит ослепительным пламенем, в том числе в \(\ce{CO2}\) и азоте; \(\ce{Mg(OH)2}\) — основание (не растворяется в щелочах, растворяется в солях аммония). Магний получают из морской воды: осаждение известью → \(\ce{MgCl2}\) → электролиз расплава.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.