Физические и химические свойства бериллия и магния

Физические свойства

Бериллий — относительно твёрдый (5,5 баллов по Моосу), но хрупкий металл серебристо-белого цвета. Один из самых твердых металлов в чистом виде (уступает только осмию, вольфраму и урану). Имеет высокий модуль упругости — 300 ГПа (у сталей — 200—210 ГПа). На воздухе активно покрывается стойкой оксидной плёнкой BeO. В бериллии очень хорошо распространяются звуковые волны — 12600 м/с, что в 2-3 раза больше, чем в других металлах.

Химические свойства

Для бериллия характерна только одна степень окисления +2. Соответствующий гидроксид амфотерен, причём как основные (с образованием Be2+), так и кислотные (с образованием [Be(OH)4]2-] свойства выражены слабо.

По многим химическим свойствам бериллий больше похож на алюминий, чем на находящийся непосредственно под ним магний (проявление «диагонального сходства»).

Металлический бериллий относительно мало реакционноспособен при комнатной температуре. В компактном виде он не реагирует с водой и водяным паром даже при температуре красного каления и не окисляется воздухом до 600 °C. Порошок бериллия при поджигании горит ярким пламенем, при этом образуются оксид и нитрид. Галогены реагируют с бериллием при температуре выше 600 °C, а халькогены требуют ещё более высокой температуры. Аммиак взаимодействует с бериллием при температуре выше 1200 °C с образованием нитрида Be3N2, а углерод даёт карбид Ве2С при 1700 °C. С водородом бериллий непосредственно не реагирует.

Бериллий легко растворяется в разбавленных водных растворах кислот (соляной, серной, азотной), однако холодная концентрированная азотная кислота пассивирует металл. Реакция бериллия с водными растворами щелочей сопровождается выделением водорода и образованием гидроксобериллатов:

Be +2NaOH +2 O [Be( ]+

При проведении реакции с расплавом щелочи при 400—500 °C образуются бериллаты:

Be+2NaOH +

Изотопы бериллия[править исходный текст]

Основная статья: Изотопы бериллия

 

Изотоп 8Be отсутствует в природе, поскольку является крайне нестабильным и имеет период полураспада 10−18 с.[7] Стабильным является 9Be. Кроме 9Be в природе встречаются радиоактивные изотопы 7Be и 10Be. На данный момент известны 12 изотопов бериллия.

Физические свойства[править исходный текст]

 

Магний — металл серебристо-белого цвета с гексагональной решёткой, обладает металлическим блеском; пространственная группа P 63/mmc, параметры решётки a = 0,32029 нм, c = 0,52000 нм, Z = 2. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния Mg3N2. Плотность магния при 20 °C — 1,738 г/см³, температура плавления металла tпл = 650 °C, температура кипения tкип = 1090 °C[2], теплопроводность при 20 °C — 156 Вт/(м·К).

Магний высокой чистоты пластичен, хорошо прессуется, прокатывается и поддаётся обработке резанием.

Химические свойства

При нагревании на воздухе магний сгорает с образованием оксида и небольшого количества нитрида. При этом выделяется большое количество теплоты и световой энергии:

2Mg + О2 = 2MgO

3Mg + N2 = Mg3N2

Магний может гореть даже в углекислом газе:

2Mg + CO2 = 2MgO + C Раскаленный магний энергично реагирует с водой, вследствие чего горящий магний нельзя тушить водой:

Mg + Н2О = MgO + H2↑ + 75 ккал

Возможна также реакция:

Mg + 2Н2О = Mg(OH)2 + H2↑ + 80,52 ккал

Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑

Магний со взрывом реагирует с сильными окислителями типа порошкового перманганата калия.

Оксиды бериллия и магния

Окси́д бери́ллия — амфотерный оксид, имеющий химическую формулу BeO.

В зависимости от способа получения, при стандартных условиях, оксид бериллия представляет собой белое кристаллическое или аморфное вещество без вкуса и запаха, очень малорастворимое в воде. Растворяется в концентрированных минеральных кислотах и щелочах, хорошо растворим в щелочных расплавах.[2][3]

Оксид бериллия является единственным бинарным соединением бериллия с кислородом, хотя в паровой фазе над ВеО при температуре около 2000°С было отмечено присутствие полимеров типа (ВеО)3 и (ВеО).

Химические свойства

Реакционная способность оксида бериллия зависит от способа его получения и от степени прокаливания. Повышение температуры при прокаливании ведет к увеличению размера зерен (то есть к уменьшению удельной поверхности), а, следовательно, и к уменьшению химической активности соединения.

Прокаленный при температуре не выше 500°С, оксид бериллия растворяется в водных растворах кислот и щелочей (даже разбавленных), образуя соответствующие соли и гидроксобериллаты. Например:

BeO+2NaOH [Be( ]

BeO+2HCl Be + O

Оксид бериллия, прокаленный при температуре от 1200 до 1300°С растворим в растворах концентрированных кислот. Например, прокаленный таким образом ВеО реагирует с горячей концентрированной серной кислотой:

BeO+ Be + O

Прокаливание оксида бериллия при температурах выше 1800° С приводит к практически полной утрате им реакционной способности. После такого прокаливая ВеО растворяется только в

концентрированной плавиковой кислоте (с образованием фторида) и в расплавленных щелочах, карбонатах и пиросульфатах щелочных металлов (с образованием бериллатов)

BeO+2HF Be + O

BeO+2NaOH + O

BeO+ +

 

Выше 1000°С оксид бериллия реагирует с хлором, при этом в присутствии угля данная реакция идет легче и при гораздо меньших температурах (600—800°С):[2]

2BeO+2 +

BeO+ +C Be +CO

При температуре выше 1000°С оксид бериллия ступает в обратимую реакцию гидрохлорирования (понижение температуры системы вызывает обратный процесс разложения образовавшегося хлорида бериллия)

BeO+2HCl 2Be + O

При нагревании оксид бериллия способен реагировать со многими хлорсодержащими соединениями. В частности уже при 500°С начинается реакция с фосгеном

BeO+CO +

Хлорирование тетрахлорметаном протекает при температуре 450—700°С:[2]

2BeO+ 2Be +

Гораздо труднее оксид бериллия взаимодействует с бромом, сведений же о взаимодействии ВеО с иодом нет.

Оксид бериллия реагирует далеко не всеми обычно применяемыми восстановителями. В частности, для восстановления бериллия из оксида применимы лишь кальций, магний, титан и уголь (при высокой температуре). Кальций и магний могут быть использованы в качестве восстановителя при температуре ниже 1700°С и атмосферном давлении, титан применим при давлении ниже 0,001 мм рт. ст. и 1400°С.

BeO+Ca Be+CaO

4BeO+Ti 2Be+Ti

В обоих случаях бериллий получается загрязненным, так как технически очень трудно разделить продукты реакции.

 

Использование угля более предпочтительно, но реакция с ним идет лишь при температурах выше 2000°С: BeO+C Be+CO

Оксид бериллия при температурах ниже 800°С устойчив по отношению к расплавленным щелочным металлам (литию, натрию и калию) и почти совсем не реагирует с церием, платиной, молибденом, торием и железом; только при 1800° взаимодействует с никелем, кремнием, титаном и цирконием.

Окси́д ма́гния (жжёная магнезия, периклаз) — химическое соединение с формулой MgO, белые кристаллы, нерастворимые в воде, пожаро- и взрывобезопасен.

Основная форма — минерал периклаз.

Химические свойства

Легко реагирует с разбавленными кислотами и водой с образованием солей и Mg(OH)2

MgO+2HCl + O

MgO+ O Mg(