Т 10 л 17 s-элементы II группы периодической системы
К s-элементам II группы относятся типические элементы — бериллий Ве и магний Мg и элементы подгруппы кальция - кальций Са, стронций Sr, барий Ва, радий Ra. Некоторые константы этих элементов приведены ниже:
В соответствии со строением валентного электронного слоя
s-элементы II группы проявляют степень окисления +2.
Как и в других главных подгруппах, в ряду рассматриваемых элементов с увеличением порядкового номера энергия ионизации атомов уменьшается, радиусы атомов и ионов увеличиваются, металлические признаки химических элементов усиливаются.
Бериллий
У бериллия (1s22s2) по сравнению с бором (1s22s22р1) в соответствии с увеличением радиуса атома и уменьшением числа валентных электронов неметаллические признаки проявляются слабее, а металлические усиливаются. Бериллий обладает более высокими энергиями ионизации атома (I1 = 9,32 эВ, I2 = 18,21 эВ), чем остальные s-элементы II группы. В то же время он во многом сходен с алюминием (диагональное сходство в периодической системе) и является типичным амфотерным элементом: в обычных условиях он простых ионов не образует; для него характерны комплексные ионы как катионного, так и анионного типа. Во всех устойчивых соединениях степень окисления бериллия +2. Для Ве (II) наиболее характерно координационное число 4 (sр3-гибридизация валентных орбиталей).
В земной коре бериллий находится в виде изотопа 9Ве (0,001 мол. долей, %). Его важнейшие минералы: берилл Ве3Аl2(SiO3)6, фенакит Ве2SiO4. Окрашенные примесями прозрачные разновидности берилла (зеленые изумруды, голубые аквамарины и др.) — драгоценные камни. В настоящее время их получают искусственно.
Простое вещество. Бериллий в виде простого вещества — металл (Tпл. 1284 оС, Ткип. 2970 °С) серо-стального цвета, имеет плотную гексагональную кристаллическую решетку, довольно тверд и хрупок. На воздухе, как и алюминий, покрывается оксидной пленкой, придающей ему матовый оттенок и обусловливающей пониженную химическую активность. При нагревании бериллий сгорает в кислороде и на воздухе, взаимодействует с серой, азотом. С галогенами реагирует при обычных температурах или при небольшом нагревании. Все эти реакции сопровождаются выделением значительного количества тепла, что определяется большой прочностью кристаллических решеток продуктов взаимодействия: ВеО, ВеS, Ве3N2 и др. С водородом в обычных условиях Ве не реагирует.
Защитная оксидная пленка препятствует взаимодействию бериллия (Еo298 = — 1,85 В) с водой. Но, подобно алюминию, он реагирует с кислотами и щелочами, с выделением водорода, образуя катионные и анионные комплексы:
В концентрированных холодных НNO3 и Н2SO4 бериллий (как и Аl) пассивируется.
С металлами бериллий образует интерметаллические соединения. Бериллиды ряда d-элементов состава МВе12 (М=Тi, Nb, Та, Мо), МВе11 (М = Nb, Та) и другие имеют высокую температуру плавления и не окисляются при нагревании до 1200—1600 °С.
Бериллий используют в качестве легирующей добавки к сплавам, придающей им повышенную коррозионную стойкость, высокую прочность и твердость. Наиболее ценны сплавы Сu — Ве (бериллиевые бронзы), содержащие до 2,5% Ве. Сплавы бериллия применяют в самолетостроении, электротехнике и др.
В атомных реакторах бериллий используется как замедлитель и отражатель нейтронов. В смеси с препаратами радия он служит источником нейтронов, образующихся при действии на 9Ве альфа-частиц:
94Be + 42He = 126C + 10n
Бериллий получают электролизом расплава ВеСl2 или магнийтермическим восстановлением ВеF2.