История на алкалоземните метали
алкалоземни метали
Калций, стронций, барий и радий се наричат алкалоземни метали. Те са наречени така, защото техните оксиди придават на водата алкална среда.
История на алкалоземните метали.
Варовикът, мраморът и гипсът са били използвани още в древността (преди 5000 години) от египтяните в строителния бизнес. До края на 18 век химиците смятат вар за просто вещество. През 1746 г. И. Пот получава и описва сравнително чист калциев оксид. През 1789 г. Лавоазие предполага, че вар, магнезий, барит са сложни вещества. Много преди откриването на стронция и бария, техните „неразшифровани“ съединения са били използвани в пиротехниката, за да произвеждат съответно червени и зелени светлини. До средата на 40-те години на миналия век стронцийът беше предимно метал на „смешни светлини“. През 1787 г. в оловна мина близо до шотландското село Стронтиан е открит нов минерал, който те наричат SrCO3 стронцианит. А. Крауфорд предполага съществуването на все още неизвестната "земя". През 1792 г. Т. Хоп доказва, че съставът на открития минерал включва нов елемент - стронций. В същото време неразтворимият стронциев дизахарат (С12Н22О4.2SrO ) се изолира с помощта на Sr (OH) 2 при получаване на захар от меласа. Sr производството се увеличи. Скоро обаче беше забелязано, че аналогичната калциева захароза също е неразтворима, а калциевият оксид несъмнено е по-евтин. Интересът към стронция веднага изчезна и се повиши отново едва през 40-те години. Тежкият шпат е първото известно бариево съединение. Открит е в началото на 17 век. Италиански алхимик Кашароло. Той установи също, че този минерал след силно нагряване с въглища свети в тъмното с червена светлина и му даде името "лапис соларис" (слънчев камък). През 1808 г. Дейви, електролизира с живачен катод смес от мокро гасенивар с живачен оксид, приготви калциева амалгама и след като изгони живака от нея, получи метал, наречен "калций" (от латински Calx, род случай calcis - вар). По същия начин Деви получи Ba и Sr. Промишлен метод за получаване на калций е разработен от Suter и Redlich през 1896 г. в завода Rathenau (Германия). През 1904 г. започва да работи първият завод за производство на калций.
Радият е предсказан от Менделеев през 1871 г. и открит през 1898 г. от Мария и Пиер Кюри. Те открили, че урановите руди са по-радиоактивни от самия уран. Причината бяха радиевите съединения. Те третираха останките от уранова руда с алкали, а това, което не се разтвори, със солна киселина. Остатъкът след втората обработка е по-радиоактивен от рудата. В тази фракция е намерен радий. Съпрузите Кюри съобщават за откритието си в доклад за 1898 г.
Разпространение на алкалоземни метали.
Съдържанието на калций в литосферата е 2,96% от общата маса на земната кора, стронций - 0,034%, барий - 0,065%, радий - 1,10-10%. В природата калцият се състои от изотопи с масови числа 40 (96,97%), 42 (0,64%), 43 (0,14%), 44 (2,06%), 46 (0,003%), 48 (0,19%); стронций - 84(0,56%), 86(9,86%), 87(7,02%), 88(82,56%); барий - 130(0.1%), 132(0.1%), 134(2.42%), 135(6.59%), 136(7.81), 137(11.32%), 138(71.66). Радият е радиоактивен. Най-стабилният естествен изотоп е 226Ra. Основните минерали на алкалоземните елементи са въглеродни и сулфатни соли: CaCO3 - калцит, CaSO4 - андидрит, SrCO3 - стронцианит, SrSO4 - целестин, BaCO3 - видерит. BaSO4 - тежък лонжерон. Флуорит CaF2 също е полезен минерал.
Ca играе важна роля в жизнените процеси. Човешкото тяло съдържа 0,7-1,4 тегл.% калций, 99% от който е в костната и зъбната тъкан. Растенията също съдържат големиколичеството калций. Калциевите съединения се намират в естествените води и почвата. Барий, стронций и радий се съдържат в човешкото тяло в незначителни количества.
Получаване на алкалоземни метали.
Първо се получават оксиди или хлориди на ESO.EO се получава чрез калциниране на ESO3, а ES12 чрез действието на солна киселина върху ESO3. Всички алкалоземни метали могат да бъдат получени чрез алуминотермична редукция на техните оксиди при температура 1200 ° C по приблизителната схема: 3EO + 2Al = Al2O3 + 3E. Процесът се провежда във вакуум, за да се избегне окисляването на Е. Калцият (както всички други Е) може да се получи чрез електролиза на стопилката на CaCl2, последвана от вакуумна дестилация или термична дисоциация на CaC2. Ba и Sr могат да бъдат получени чрез пиролиза на E2N3, E(NH3)6, EN2. Радият се добива случайно от уранови руди.
Характеристики на алкалоземните метали.
Калцият има атомно число 20 и атомно тегло 40,08. Стронций - 38 и 87.62. Барий - 56 и 137.33. Радий 88 и 226.02. E се характеризират с най-голямо сходство помежду си, т.к. те се характеризират не само с групова и типова аналогия, но и с пластова аналогия. В основното състояние E са нулеволентни и имат структурата ns2. възбуждането до двувалентно състояние може да следва схемите: ns2®nsnp или ns2®ns(n-1)d. Йонизационните потенциали и OEE са представени по-долу: