С чем взаимодействует оксид бериллия

Оксид бериллия: способы получения и химические свойства

Оксид бериллия BeO — бинарное неорганическое вещество . Белый, тугоплавкий, термически устойчивый, летучий в токе O₂ и водяного пара. Проявляет амфотерные свойства.

Относительная молекулярная масса M_r = 25,01; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 3,015; t_пл ≈ 2580º C; t_кип = 4260º C.

Способ получения

1. Оксид бериллия получается при разложении карбоната бериллия при температуре выше 180º C. В результате разложения образуется оксид бериллия и углекислый газ:

2. В результате разложения нитрата бериллия при температуре выше 1000º С образуется оксид бериллия, оксид азота (IV) и кислород:

3. Гидроксид бериллия разлагается при 200 — 800º С с образованием оксида бериллия и воды:

4. Оксид бериллия можно получить путем разложения сульфата бериллия при температуре 547–600º C, образуется оксид бериллия и оксид серы (VI):

Химические свойства

1. Оксид бериллия реагирует с простыми веществами :

1.1. В результате реакции между оксидом бериллия и фтором при температуре выше 400º С образуется фторид бериллия и кислород:

1.2. Оксид бериллия реагирует с углеродом и образует карбид углерода и угарный газ:

2BeО + 3C = Be₂C + 2CO

1.3. Магний реагирует с оксидом бериллия при 700 — 800º С. На выходе образуется оксид магния и бериллий:

BeO + Mg = MgO + Be

2. Оксид бериллия взаимодействует со сложными веществами:

2.2.1. О ксид бериллия с концентрированной соляной кислотой образует хлорид бериллия и воду:

BeO + 2HCl = BeCl₂ + H₂O

2.2.2. В результате реакции между оксидом бериллия и концентрированной серной кислотой образуется сульфат бериллия и вода:

2.2.3. Если смешать горячую плавиковую кислоту с оксидом бериллия при 220 º С на выходе образуется фторид бериллия и вода

BeO + 2HF = BeF₂ + H₂O

2.2.4. Оксид бериллия вступает в реакцию с концентрированной плавиковой кислотой образуя тетрафторобериллат водорода и воду:

2.3. При взаимодействии бериллия с оксидами образуются соли:

2.3.1. Реагируя с оксидом кремния при температуре 1500 — 1600º С оксид бериллия образует силикат бериллия:

BeO + SiO₂ = BeSiO₃

2.3.2. Оксид бериллия реагирует с оксидом алюминия и образует алюминат бериллия:

2.3.3. В результате взаимодействия оксида бериллия и оксида натрия при 500º С образуется бериллат натрия:

2.4. Оксид бериллия вступает в реакции с основаниями :

BeO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Be(OH)₄]

2.5. Оксид бериллия реагирует с солями:

Оксид бериллия взаимодействует с карбонатами при сплавлении и образует бериллат и воду:

Источник

Бериллий: способы получения и химические свойства

Бериллий Be — это cветло-серый, легкий, хрупкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой. Восстановитель.

Относительная молекулярная масса M_r = 9,012; относительная плотность для твердого и жидкого состояния d = 1,85; t_пл = 1287º C; t_кип = 2507º C.

Способ получения

1. В результате электролиза расплава хлорида бериллия образуются бериллий и хлор :

3. Оксид бериллия легко восстанавливается магнием при 700 — 800º С, образуя бериллий и оксид магния:

BeO + Mg = MgO + Be

4. Фторид бериллия также легко восстанавливается магнием при 700 — 750º С с образованием бериллия и фторида магния:

BeF₂ + Mg = Be + MgF₂

Качественная реакция

Качественная реакция на бериллий — окрашивание пламени горелки в коричнево — красный цвет.

Химические свойства

1.1. Бериллий взаимодействует с азотом при 700 — 900º С образуя нитрид бериллия:

1.2. Бериллий сгорает в кислороде (воздухе) при 900º С с образованием оксида бериллия:

2Be + O₂ = 2BeO

Be + Br₂ = BeBr₂

1.4. С серой бериллий реагирует при температуре 1150º C с образованием сульфида бериллия:

Be + S = BeS

1.5. С углеродом бериллий реагирует при 1700 — 1900º С и вакууме, образуя карбид бериллия:

2Be + C = Be₂C

2. Бериллий активно взаимодействует со сложными веществами:

2.2. Бериллий взаимодействует с кислотами:

2.2.1. Бериллий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид бериллия и водород :

Be + 2HCl = BeCl₂ + H₂ ↑

2.2.2. Реагируя с разбавленной и горячей азотной кислотой бериллий образует нитрат бериллия, газ оксид азота (II) и воду:

2.2.3. В результате реакции концентрированной фтороводородной кислоты и бериллия образуется осадок тетрафторобериллат водорода и газ водород:

2.3. Бериллий может взаимодействовать с основаниями:

2.3.1. Бериллий взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве при температуре 400 — 500º С, при этом образуется бериллат натрия и водород:

2.4. Бериллий вступает в реакцию с газом аммиаком при 500 — 700º С. В результате данной реакции образуется нитрид бериллия и водород:

2.5. Бериллий может вступать в реакцию с оксидами :

В результате взаимодействия бериллия и оксида магния при температуре 1075º С образуется оксид бериллия и магний:

Be + MgO = BeO + Mg

3. Бериллий взаимодействует с органическими веществами :

Бериллий может вступать в реакцию с ацетиленом при 400 — 450º С, образуя карбид бериллия и водород:

Источник

Структура, свойства и применение оксида бериллия (BeO)

оксид бериллия (BeO) представляет собой керамический материал, который, помимо своей высокой прочности и удельного электрического сопротивления, обладает высокой теплопроводностью, что делает его частью ядерных реакторов, превосходя даже металлы по этому последнему свойству..

В дополнение к его полезности в качестве синтетического материала, он также может быть найден в природе, хотя это редко. Его управление должно осуществляться с осторожностью, так как оно способно нанести серьезный вред здоровью людей..

В современном мире наблюдалось, как ученые, связанные с технологическими компаниями, проводили исследования для разработки современных материалов для весьма специализированных применений, таких как материалы, которые соответствуют полупроводниковым материалам, и материалы аэрокосмической промышленности..

Результатом этого стало обнаружение веществ, которые благодаря своим чрезвычайно полезным свойствам и высокой долговечности позволили нам продвинуться во времени, что позволило нам поднять нашу технологию на более высокий уровень..

Химическая структура

Молекула оксида бериллия (также называется «Берилли») Он состоит из атома бериллия и атома кислорода, оба координированы в тетраэдрической ориентации, и кристаллизуется в гексагональных кристаллических структурах, называемых вюрцитами..

Получение оксида бериллия достигается тремя способами: прокаливанием карбоната бериллия, дегидратацией гидроксида бериллия или воспламенением металлического бериллия. Оксид бериллия, образующийся при высоких температурах, инертен, но может быть растворен несколькими соединениями.

BECO₃ + Жара → BeO + CO₂ (Обжиг)

Бе (ОН)₂ → BeO + H₂O (обезвоживание)

2 Be + O₂ → 2 BeO (зажигание)

Наконец, оксид бериллия может испаряться, и в этом состоянии он будет представлен в виде двухатомных молекул.

свойства

Оксид бериллия встречается в природе в виде бромеллита, белого минерала, обнаруженного в некоторых сложных месторождениях марганцевого железа, но чаще встречается в его синтетической форме: белого аморфного твердого вещества, которое образуется в виде порошка..

Кроме того, примеси, которые были захвачены в процессе производства, придают оксиду различные цвета..

Точно так же его химическая стабильность значительно высока, он реагирует только с водяным паром при температурах, близких к 1000 ºC, и может противостоять процессам восстановления углерода и воздействиям расплавленных металлов при высоких температурах..

Кроме того, его механическая прочность является достойной и может быть улучшена с помощью конструкций и производства, пригодных для коммерческого использования..

Электропроводность

Оксид бериллия является очень стабильным керамическим материалом и поэтому обладает довольно высоким удельным электрическим сопротивлением, что делает его одним из лучших электроизоляционных материалов наряду с глиноземом..

Из-за этого этот материал обычно используется для специализированного высокочастотного электрического оборудования.

Теплопроводность

Оксид бериллия имеет большое преимущество с точки зрения его теплопроводности: он известен как второй лучший теплопроводящий материал среди неметаллов, уступая только алмазу, материалу, значительно более дорогому и редкому..

Что касается металлов, только медь и серебро передают тепло лучше проводимости, чем оксид бериллия, что делает его очень желательным материалом.

Благодаря своим отличным теплопроводящим свойствам это вещество используется для производства огнеупорных материалов..

Оптические свойства

Из-за своих кристаллических свойств оксид бериллия используется для нанесения прозрачного материала на ультрафиолет в некоторых плоских экранах и фотоэлектрических элементах..

Аналогично, могут быть получены кристаллы очень высокого качества, поэтому эти свойства улучшаются в соответствии с используемым производственным процессом..

Риски для здоровья

Оксид бериллия является соединением, с которым необходимо обращаться с большой осторожностью, поскольку он сначала обладает канцерогенными свойствами, которые связаны с непрерывным вдыханием порошков или паров этого материала..

Мелкие частицы в этих фазах оксида прилипают к легким и могут вызывать образование опухолей или болезнь, известную как бериллиоз..

Существует также опасность для здоровья от прямого контакта оксида бериллия с кожей, так как он вызывает коррозию и раздражение и может привести к повреждению поверхности кожи и слизистых оболочек. При работе с этим материалом необходимо защищать дыхательные пути и руки, особенно в виде порошка..

приложений

Электронные приложения

Способность передавать тепло на высокий уровень и его хорошее удельное электрическое сопротивление сделали оксид бериллия приобретающим большое применение в качестве теплоотвода..

Его использование было подтверждено в цепях внутри компьютеров большой емкости, в дополнение к оборудованию, которое обрабатывает большие токи электричества..

Оксид бериллия прозрачен для рентгеновских лучей и микроволн, поэтому он используется в окнах против этих видов излучения, а также в антеннах, системах связи и микроволновых печах..

Ядерные применения

Его способность смягчать нейтроны и сохранять свою структуру под воздействием радиации привела к тому, что оксид бериллия участвует в строительстве ядерных реакторов, а также может применяться в высокотемпературных реакторах, охлаждаемых газами..

Другие приложения

Низкая плотность оксида бериллия вызвала интерес в аэрокосмической и военной промышленности, поскольку он может представлять собой вариант с малым весом в ракетных двигателях и бронежилетах.

Наконец, недавно был применен в качестве огнеупорного материала при плавлении металлов в металлургической промышленности.

Источник

Оксид бериллия

Оксид бериллия — неорганическая бинарное соединение бериллия и кислорода состава BeO. Представляет собой белые гексагональные кристаллы. Проявляет амфотерные свойства.

Благодаря своей тугоплавкости применяется для изготовления тиглей и облицовки печей. Распространен в составе минералов берилла, хризоберилла, фенакита и гельвин. Данное соединение является канцерогеном.

Распространение в природе

Оксид бериллия распространен в природе преимущественно в виде силикатов. Важнейшими минералами для получения BeO является берилл, хризоберилл, фенакит и гельвин. Несколько меньшее содержание BeO наблюдается также в бромелити, эвклаз, даналити.

Химические свойства

Оксид бериллия не реагирует с водой. Проявляет амфотерные свойства — взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами (и соответствующими оксидами):

Оксид легко поддается флуоруванню:

С помощью сильных восстановителей, например, магния или графита, бериллий можно восстановить из оксида:

Получение

Кроме извлечения из минералов, оксид бериллия можно синтезировать в лабораторных условиях. Оксид образуется в результате сгорания металлического бериллия на воздухе, а также при термической диссоциации кислородсодержащих соединений бериллия:

Безопасность

Оксид бериллия, как и другие его соединения, относятся к канцерогенам. Длительный контакт с соединением способен вызывать появление бериллиевой болезни или бериллиоза.

Применение

Бериллий оксид применяют в качестве катализатора, а также как огнеупорный материал для изготовления тиглей и внутренней облицовки электрических печей.

Источник

Щелочноземельные металлы и их соединения

Элементы II группы главной подгруппы

Элементы II группы главной подгруппы

Положение в периодической системе химических элементов

Щелочноземельные металлы расположены во второй группе главной подгруппе периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто во 2 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). На практике к щелочноземельным металлам относят только кальций Ca, стронций Sr, барий Ba и радий Ra. Бериллий Be по свойствам больше похож на алюминий, магний Mg проявляет некоторые свойства щелочноземельных металлов, но в целом отличается от них. Однако, согласно номенклатуре ИЮПАК, щелочноземельными принято считать все металлы II группы главной подгруппы.

Электронное строение и закономерности изменения свойств

Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочноземельных металлов.

Физические свойства

Все щелочноземельные металлы — вещества серого цвета и гораздо более твердые, чем щелочные металлы.

Бериллий Be устойчив на воздухе. Магний и кальций (Mg и Ca) устойчивы в сухом воздухе. Стронций Sr и барий Ba хранят под слоем керосина.

Кристаллическая решетка щелочноземельных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, они обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при высоких температурах.

Нахождение в природе

Как правило, щелочноземельные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы, в которых присутствуют щелочноземельные металлы:

Доломит — CaCO₃ · MgCO₃ — карбонат кальция-магния.

Магнезит MgCO₃ – карбонат магния.

Кальцит CaCO₃ – карбонат кальция.

Гипс CaSO₄ · 2H₂O – дигидрат сульфата кальция.

Барит BaSO₄ — сульфат бария.

Витерит BaCO₃ – карбонат бария.

Способы получения

Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С:

2(CaO · MgO) + Si → 2Mg + Ca₂SiO₄

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

Барий получают восстановлением оксида бария алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al → 3Ba + Ba(AlO₂)₂

Качественные реакции

Цвет пламени:
Ca — кирпично-красный
Sr — карминово-красный (алый)
Ba — яблочно-зеленый

Качественная реакция на ионы магния : взаим одействие с щелочами. Ионы магния осаждаются щелочами с образованием белого осадка гидроксида магния:

Mg 2+ + 2OH — → Mg(OH)₂↓

Качественная реакция на ионы кальция, стронция, бария : взаим одействие с карбонатами. При взаимодействии солей кальция, стронция и бария с карбонатами выпадает белый осадок карбоната кальция, стронция или бария :

Ca 2+ + CO₃ 2- → CaCO₃↓

Ba 2+ + CO₃ 2- → BaCO₃↓

Качественная реакция на ионы стронция и бария : взаим одействие с карбонатами. При взаимодействии солей стронция и бария с сульфатами выпадает белый осадок сульфата бария и сульфата стронция :

Ba 2+ + SO₄ 2- → BaSO₄↓

Sr 2+ + SO₄ 2- → SrSO₄↓

Также осадки белого цвета образуются при взаимодействии солей кальция, стронция и бария с сульфитами и фосфатами.

Химические свойства

1.1. Щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов при нагревании.

1.2. Щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с серой и фосфором с образованием сульфидов и фосфоридов.

Ca + S → CaS

Кальций взаимодействует с фосфором с образованием фосфидов:

1.4. С азотом магний взаимодействует при комнатной температуре с образованием нитрида:

Остальные щелочноземельные металлы реагируют с азотом при нагревании.

1.5. Щелочноземельные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов.

Ca + 2C → CaC₂

Бериллий реагирует с углеродом при нагревании с образованием карбида — метанида:

2Be + C → Be₂C

1.6. Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С:

2Be + O₂ → 2BeO

Магний горит на воздухе при 650°С с выделением большого количества света. При этом образуются оксиды и нитриды:

2Mg + O₂ → 2MgO

Щелочноземельные металлы горят на воздухе при температуре около 500°С, в результате также образуются оксиды и нитриды.

Видеоопыт : горение кальция на воздухе можно посмотреть здесь.

2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют со сложными веществами:

2 Ca 0 + 2 H₂ + O = 2 Ca + ( OH)₂ + H₂ 0

2.2. Щелочноземельные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной, разбавленной серной кислотой и др.). При этом образуются соль и водород.

2Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

2.3. При взаимодействии щелочноземельных металлов с концентрированной серной кислотой образуется сера.

При взаимодействии щелочноземельных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

2.5. Щелочноземельные металлы могут восстанавливать некоторые неметаллы (кремний, бор, углерод) из оксидов.

2Ca + SiO₂ → 2CaO + Si

2Mg + CO₂ → 2MgO + C

Ca + CuCl₂ → CaCl₂ + Cu

Оксиды щелочноземельных металлов

Способы получения

1. О ксиды щелочноземельных металлов можно получить из простых веществ — окислением металлов кислородом :

2Ca + O₂ → 2CaO

3. Оксиды магния и бериллия можно получить термическим разложением гидроксидов :

Химические свойства

1. Оксиды кальция, стронция, бария и магния взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами :

2. Оксиды щелочноземельных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).

CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O

3. Оксиды кальция, стронция и бария активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

CaO + H₂O → 2Ca(OH)₂

Оксид магния реагирует с водой при нагревании:

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

Оксид бериллия не взаимодействует с водой.

4. Оксид бериллия взаимодействует с щелочами и основными оксидами.

При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в расплаве или с основными оксидами образуются соли-бериллаты.

При взаимодействии оксида бериллия с щелочами в растворе образуются комплексные соли.

Гидроксиды щелочноземельных металлов

Способы получения

Оксид магния взаимодействует с водой только при нагревании:

2. Гидроксиды кальция, стронция и бария получают при взаимодействии соответствующих металлов с водой.

Магний взаимодействует с водой только при кипячении:

Химические свойства

1. Гидроксиды кальция, стронция и бария реагируют с всеми кислотами (и сильными, и слабыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Гидроксид магния взаимодействует только с сильными кислотами.

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

4. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.

Например : гидроксид кальция реагирует с гидрокарбонатом кальция с образованием карбоната кальция:

5. Гидроксиды кальция, стронция и бария взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода). Взаимодействие щелочей с неметаллами подробно рассмотрено в статье про щелочные металлы.

В растворе образуются комплексная соль и водород:

7. Гидроксиды кальция, стронция и бария вступают в обменные реакции с растворимыми солями. Как правило, с этими гидроксидами реагируют растворимые соли тяжелых металлов (в ряду активности расположены правее алюминия), а также растворимые карбонаты, сульфиты, силикаты, и, для гидроксидов стронция и бария — растворимые сульфаты.

Также с гидроксидами кальция, стронция и бария взаимодействуют соли аммония.

8. Гидроксид кальция разлагается при нагревании до 580 о С, гидроксиды магния и бериллия разлагаются при нагревании:

Ba(OH)₂ ↔ Ba 2+ + 2OH —

Гидроксид магния — нерастворимое основание. Гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства.

При взаимодействии гидроксида бериллия с избытком раствора щелочи образуется комплексная соль:

Соли щелочноземельных металлов

Нитраты щелочноземельных металлов

Нитраты кальция, стронция и бария при нагревании разлагаются на нитриты и кислород. Исключение — нитрат магния. Он разлагается на оксид магния, оксид азота (IV) и кислород.

Карбонаты щелочноземельных металлов

1. Карбонаты щелочноземельных металлов при нагревании разлагаются на оксид и углекислый газ.

2. Карбонаты щелочноземельных металлов под действием воды и углекислого газа превращаются в растворимые в воде гидрокарбонаты.

3. Карбонаты щелочноземельных металлов взаимодействуют с более сильными кислотами с образованием новой соли, углекислого газа и воды.

Более сильные кислоты вытесняют менее сильные из солей.

4. Менее летучие оксиды вытесняют углекислый газ из карбонатов при сплавлении. К менее летучим, чем углекислый газ, оксидам относятся твердые оксиды — оксид кремния (IV), оксиды амфотерных металлов.

Менее летучие оксиды вытесняют более летучие оксиды из солей при сплавлении.

Жесткость воды

Постоянная и временная жесткость

Жесткость воды — это характеристика воды, обусловленная содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, в основном кальция и магния (солей жесткости).

Временная (карбонатная) жесткость обусловлена присутствием гидрокарбонатов кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂ в воде.

Постоянная (некарбонатная) жесткость обусловлена присутствием солей, не выделяющихся при кипячении из раствора: хлоридов (CaCl₂) и сульфатов (MgSO₄) кальция и магния.

Способы устранения жесткости

Существуют химические и физические способы устранения жесткости. Химические способы устранения временной жесткости:

1. Кипячение. При кипячении гидрокарбонаты кальция и магния распадаются на нерастворимые карбонаты, углекислый газ и воду:

2. Добавление извести (гидроксида кальция). При добавлении щелочи растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты:

Химические способы устранения постоянной жесткости — реакции ионного обмена, которые позволяют осадить ионы кальция и магния из раствора:

1. Добавление соды (карбоната натрия). Карбонат натрия связывает ионы кальция и магния в нерастворимые карбонаты:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓+ 2NaCl

2. Добавление фосфатов. Фосфаты также связывают ионы кальция и магния:

Источник