курсовая. Курсовая по элементам. Сравнение структуры и свойств водородных соединений s и рэлементов i и iv групп
 Скачать 259.8 Kb.
|
4. Сравнительная характеритика структуры и свойств водородных соединений s- и р-элементов I и IV групп.Гидриды - это соединения элементов с водородом. В соответствии с характером связи различают ионные, ковалентные и металлические гидриды. Ионные (или солеобразные) гидриды образованы щелочными или щелочноземельными металлами, их получает нагреванием металла в атмосфере водорода. Это белые кристаллические вещества, структура которых построена из ионов Н‒ и катионов металла. Свойства водородных соединений s- и р-элементов весьма разнообразны. В соответствии с названием иона Н - (гидрид-ион) водородные соединения s - элементов называют гидридами. Ионные гидриды - сильные восстановители. При растворении на воздухе воспламеняются. Гидриды s-элементов I группы имеют кристаллическую структуру типа NaCl. С увеличением размера катиона резко уменьшается энергия кристаллической решетки, а следовательно, и термическая устойчивость. Так, LiH плавится без разложения, a CsH разлагается уже при 170 °С. Ионные гидриды металлов обладают восстановительными свойствами: NaH + C2H5OH = C2H5ONa + H2. Благодаря восстановительным свойствам ионные гидриды используют для получения металлов из их оксидов или галогенидов, удаления окалины с поверхности тугоплавких металлов. Сравниваясвойства водородных соединений элементов IVA-группы нетрудно установить, что в ряду СН4 (метан), SiH4 (силан) окисляется легче, чем метан, и в отличие от них вступает во взаимодействие с водой. Таким образом, свойства водородных соединений зависят от зарядов и радиусов ионов. Водородные соединения в ней размещены в таком же порядке, как размещены образующие их элементы в периодической системе.  Рисунок 4 – Закономерность свойств гидридов в зависимости от положения элемента в периодической системе Рассекающие таблицы линии последовательно - слева направо - отграничивают: а - гидриды металлов от летучих водородных соединений неметаллов; б - водородные соединения неметаллов с малой полярностью связей от соединений с высокой полярностью, в - водородные соединения, реагирующие с водой с образованием щелочи или с кислотами с образованием солей ( NH3 и РН3), от водородных соединений, реагирующих с водой с образованием кислот, г - слабые кислоты от сильных кислот. В периодах с возрастанием порядкового номера гидриды сменяются сначала водородными соединениями с малой полярностью связей, совсем не взаимодействующими ни с водой, ни с кислотами, ни со щелочами, затем водородными соединениями, реагирующими с водой с образованием щелочи (начиная с III группы), слабой кислоты, сильной.[13] 5. Структура и свойства s-элементов II группы периодической таблицы Атомы элементов II-A группы – Ве, Мg, Ca, Sr, Ba, Ra на внешнем электронном уровне имеют по два S-электрона (nS2). Атомы металлов группы отдают два валентных электрона внешнего уровня и превращаются в двухзарядные катионы, имеющие устойчивую конфигурацию инертного газа:  Степень окисления металлов группы во всех соединениях равна +2. 1) Нахождение в природе. Ве - мало распространен в земной коре. Он входит в состав некоторых минералов, берилл. Mg - распространен в природе. В больших количествах встречается в виде карбоната Mg. Са - самый распространенный элемент в природе. Встречается в виде отложений известников и мела, мрамора(СаСо3). Sr,Ba - встречаются в природе в виде сульфатов и карбонатов, образуют минералы. Ra - редкий элемент. Радиогенный. 2) Физические свойства. Ba - твердый, хрупкий, белый металл , образуется оксидная пленка, обладает защитными свойствами. Mg - Серебристо-белый, легкий металл, быстро покрывается тонким слоем оксида. Ca - ковкий, довольно твердый белый металл, на воздухе быстро покрывается слоем оксида. Sr - мягкий серебристо-белый металл, обладает ковкостью и пластичностью , режется ножом. Ba - Серебристо-белый, ковкий металл. Ra - при нормальный условиях блестящий белый металл. 3) Химические свойства. Be – не взаимодействует с водой; -реагирует с кислотами с выделением водорода; -в водный растворах щелочей растворяется; -по химическим свойствам похож на алюминий; -реагирует с галогенами-взаимодействует с аммиаком; -взаимодействует с халькогенами;-не реагирует с водородом. Mg – долго разлагает воду; -легко растворяется в кислотах с выделением водорода; -не взаимодействует с щелочами; -взаимодействует с кислородом и азотом; -горит в СО2. Са – очень активный металл; -медленно реагирует с холодной водой; -реагирует с галогенами; -реагирует с активными неметаллами (кислород, хлор, бром). Проявляет восстановительные свойства: Са+2Н2О=Са(ОН)2+H2. Sr, Ba – металлические свойства очень активные, быстро окисляются на воздухе; -энергично взаимодействуют с водой; Ва - реагирует с галогенами, с водородом, с аммиаком (при нагревании). Ra- реагирует с водой. Ведет себя как стронций и барий, но более активен. 4) Получение. Be-получают электролизом расплавов его соединений; Ca-получают электролизом расплава, состоящего из CaCl2; Mg-получают электролитическим методом - электролиз расплава смеси безводный MgCl2; Sr - получают с помощью электролиза, восстановлением оксида хлорида, термическое разложение некоторых соединений. Восстановительная активность элементов II-A группы меньше, чем у щелочных металлов, т.к. их радиусы атомов меньше, а энергия ионизации больше по сравнению со щелочными металлами. Стандартные электродные потенциалы металлов изменяются от – 1,70в у Ве до – 2,92в у Ra, поэтому в направлении от Ве к Ra возрастает восстановительная активность. Бериллий с водой взаимодействует, он окисляется кислородом воздуха уже при обычных температурах и образуется плотная пленка ВеО, защищающая металл. Магний с водой реагирует, но скорость реакции весьма мала, она делается заметной лишь при нагревании. Кальций, стронций, барий и радий реагируют с водой при обыкновенной температуре: Э + 2Н2О = Э(ОН)2 + Н2. Все металлы II-A группы с кислородом образуют оксиды состава ЭО. Остальные оксиды элементов II-A группы имеют ионный характер, усиливающийся от MgO к RaO. Различают между собой и гидроксиды этой группы Be(OH)2 – амфотерное основание, Mg(OH)2 – слабое основание, Ca(OH)2, Ba(OH)2 и Ra(OH)2 – сильные основания. Элементы II-A группы легко взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, азотами, образуя соединения с ионным характером связи. Карбоната, сульфаты и фосфаты кальция, стронция и бария мало расворимы в воде, но их кислые соли хорошо растворяются, как и их хлориды, бромиды, йодиды и нитраты.[14] |