2.3. Соединения

Соединения с водородом – гидриды. Гидриды щелочноземельных металлов – белые кристаллические вещества с ионной решеткой. Гидриды бериллия и магния – твердые полимерные соединения типа (ВеН₂)_n. При нагревании гидриды разлагаются на металл и водород. Термическая стабильность увеличивается от ВеН₂ к СаН₂ и немного уменьшается к ВаН₂.

Гидриды получают нагреванием металла в атмосфере водорода, а гидрид бериллия – по реакции:

ВеСl₂ + 2LiН ВеН₂ + 2LiCl.

Гидриды металлов подгруппы – сильные восстановители, разлагаются водой: СаН₂ + 2Н₂О → Са(ОН)₂ + 2Н₂;

легко окисляются кислородом воздуха: СаН₂ + О₂ → Са(ОН)₂.

Соединения с кислородом. Элементы подгруппы с кислородом образуют оксиды ЭО и пероксиды ЭО₂ (ВеО₂ не получен) – порошкообразные вещества белого цвета.

Оксиды термически устойчивы.

Оксиды (кроме ВаО) получают термическим разложением карбонатов или гидроксидов: Э(ОН)₂ ЭО + Н₂О (ВеО, MgО);

ЭСО₃ ЭО + СО₂ (все оксиды, кроме ВаО);

ВаО получают разложением нитрата: 2Ва(NО₃)₂ 2ВаО + 4NО₂ + О₂.

Пероксиды (кроме ВаО₂) получают по реакции: Э(ОН)₂ + Н₂О₂ ⇄ ЭО₂ + 2Н₂О.

Пероксид бария получают окислением оксида: 2ВаО + О₂ 2ВаО₂.

Оксиды магния – бария основные, реагируют с водой (МgО – только с горячей) с образованием гидроксидов (интенсивность взаимодействия увеличивается от МgО к ВаО): СаО + Н₂О → Са(ОН)₂,

негашеная известь гашеная известь

с кислотами (в водных растворах оксиды кальция – бария реагируют в первую очередь с водой).

Оксид бериллия – амфотерный, с водой не реагирует, реагирует с кислотами и щелочами: ВеО + 2НСl_(р-р) + 3Н₂О [Ве(Н₂О)₄]Сl₂;

ВеО + 2КОН_(р-р) + Н₂О К₂[Ве(ОН)₄];

ВеО_(ж) + 2КОН_(ж) К₂ВеО₂ + Н₂О.

Оксиды взаимодействуют с углекислым газом и другими кислотными оксидами: ВаО + СО₂ → ВаСО₃; СаО + SiО₂ СаSiО₃,

а ВеО – и с основными оксидами: ВеО + Nа₂О Nа₂ВеО₂.

Пероксиды при растворении в воде гидролизуются: ЭО₂ + 2Н₂О ⇄ Э(ОН)₂ + Н₂О₂;

разлагаются кислотами: ЭО₂ + СО₂ + Н₂О → ЭСО₃ + Н₂О₂;

проявляют окислительные свойства: ВаО₂ + 2КI + 2Н₂О → I₂ + Ва(ОН)₂ + 2КОН.

При действии сильных окислителей проявляют восстановительные свойства:

SrО₂ + НgCl₂ → О₂ + SrCl₂ + Нg.

Могут диспропорционировать: 2ВаО₂ 2ВаО + О₂.

Гидроксиды Э(ОН)₂ – белые порошкообразные вещества с ионной решеткой. Могут быть получены в безводном состоянии и в виде кристаллогидратов. Растворимость в воде относительно невелика и увеличивается к Ва(ОН)₂ (табл. 2.4). Увеличивается и термическая устойчивость. При нагревании разлагаются на оксид и воду.

Таблица 2.4

Растворимость гидроксидов элементов II группы главной подгруппы

Гидроксиды	Ве(ОН)2	Мg(ОН)2	Са(ОН)2	Sr(ОН)2	Ва(ОН)2
Растворимость 20s, г/100 г Н2О	Мало растворим	100s = 0,004	0,16	0,81	3,89

Гидроксиды бериллия и магния получают по реакциям в растворе:

ЭСl₂ + 2КОН → Э(ОН)₂ + 2КСl.

Остальные – по реакции оксидов с водой.

Гидроксид бериллия амфотерен:

Ве(ОН)₂ + 2НСl + 2Н₂О → [Ве(Н₂О)₄]Cl₂; Ве(ОН)₂ + 2NаОН → Nа₂[Ве(ОН)₄].

Гидроксид магния – слабое основание, остальные – сильные основания.

Соли элементов главной подгруппы II группы имеют ионную кристаллическую решетку.

Карбонаты – бесцветные кристаллические вещества, известны только в безводном состоянии (кроме ВеСО₃, который гигроскопичен и образует кристаллогидраты), при нагревании разлагаются, например:

СаСО₃ → СаО + СО₂.

Устойчивость к нагреванию возрастает от ВеСО₃ (разлагается ниже 100С) к ВаСО₃ (полная диссоциация наблюдается выше 1300С).

В водных растворах взаимодействуют с углекислым газом, образуя гидрокарбонаты: СаСО₃ + СО₂ + Н₂О → Са(НСО₃)₂.

Гидрокарбонаты – бесцветные, безводные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

Взаимодействуют с кислотами: СаСО₃ + 2НСl → NаСl₂ + Н₂О + СО₂.

Карбонаты получают по реакциям:

Ва(NО₃)₂ + K₂СО₃ → BaСО₃↓ + 2KNО₃; Ca(ОН)₂ + СО₂ → CaСО₃ + H₂O.

Сульфаты – бесцветные, кристаллические ионные вещества. Мало растворимы в воде (кроме BeSO₄ и MgSO₄). При нагревании разлагаются:

CaSO₄ CaO + SO₃↑.

Сульфаты получают по обменным реакциям типа:

CaCl₂ + (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O → CaSO₄2H₂O↓ + 2NH₄Cl;

BaCl₂ + K₂SO₄ → BaSО₄↓ + 2KCl.

Нитраты – бесцветные, хорошо растворимые в воде кристаллические вещества. При нагревании сначала плавятся (Be(NO₃)₂ и Mg(NO₃)₂ разлагаются до плавления), а затем, при более высокой температуре, разлагаются:

2Э(NО₃)₂ 2ЭО + 4NО₂ + О₂.

Расплавленные нитраты – сильные окислители: разрушают платину и другие металлы.

Нитраты получают действием азотной кислоты на карбонат или гидроксид металла.

Галогениды – бесцветные ионные кристаллические вещества, плавятся и кипят без разложения, температуры плавления и кипения уменьшаются от фторидов к иодидам. Хорошо растворяются в воде, из водных растворов выделяются в виде кристаллогидратов ЭCl₂2Н₂О или ЭCl₂6Н₂О (кроме фторидов магния – бария, которые малорастворимы в воде и не образуют кристаллогидратов).

Бромиды и иодиды проявляют восстановительные свойства:

ЭI₂ + Cl₂ → ЭCl₂ + I₂.

Галогениды Ве и Mg сильно гидролизуются:

ЭHal_2(р-р) + Н₂О ⇄ ЭОНHal + HHal.

При нагревании образуются оксосоли (кроме фторида магния):

2ЭHal_2(р-р) + Н₂О Э₂ОHal₂ + 2HHal.

Галогениды Са – Ва получают действием HHal на металл, гидроксид или карбонат соответствующего металла: Э + 2HHal → ЭHal₂ + H₂;

Э(ОН)₂ + 2НHal → ЭHal₂ + 2Н₂О, ЭСО₃ + 2HHal → ЭHal₂ + Н₂О + СО₂.