Способы получения магния и кальция.

Магний: минерал доломит CaCO3 · MgCO3, магнезит MgCO3	Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С: MgCl2–(эл.ток)à Mg + Cl2 или восстановлением прокаленного доломита в электропечах при 1200–1300°С: 2(CaO · MgO) + Si = 2Mg + Ca2SiO4.
Кальций: минералы доломит CaCO3·MgCO3, кальцит CaCO3, гипс CaSO4 · 2H2O	Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция: CaCl2 –(эл.ток)à Ca + Cl2
Барий: минералы: барит (BaSO4) и витерит (BaCO3)	Барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200 °C: 4BaO+ 2Al = 3Ba + Ba(AlO2)2

Свойства простых веществ:

1) Реагируют с неметаллами: Бериллий сгорает на воздухе при температуре около 900°С, магний – при 650°С, щелочно-земельные металлы – около 500°С, в результате образуются оксиды и нитриды: Все металлы при нагревании реагируют с галогенами, серой и фосфором.	2Mg + O2 = 2MgO, 3Ca + N2 = Ca3N2. Be + Cl2 = BeCl2, Mg + S = MgS, 3Ca + 2P = Ca3P2.
Бериллий с водородом не взаимодействует, магний реагирует при повышенном давлении.	Sr + H2 = SrH2 (так же Са, Ва, Mg)
При нагревании металлы реагируютс углеродом:	2Be + C = Be2C Mе + 2C = MеC2 (Mе – Ca, Sr, Ba)
2) Взаимодействуют с водой:(кроме бериллия); магний только при кипячении. Образуются гидроксиды.	Mg + 2H2O → t Mg(OH)2 + H2 Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2.
3) Взаимодействуют с кислотами	Mg + 2HCl = MgCl2 + H2; 4Ca+10HNO3(конц.)=4Ca(NO3)2+N2O+5H2O
4) Восстанавливают менее активные металлы (а также кремний и бор) из их оксидов и некоторых солей:	2Mg + ZrO2–(t)à Zr + 2MgO; 2Ca + SiO2 –(t)à Si + 2CaO Mg + CuCl2–(t)à MgCl2 + Cu
5) Особенность магния: горит в углекислом газе.	Mg + CO2–(t)à MgO + C (сажа)

Качественные реакции: окрашивание пламени растворами солей!

1.

	Щелочной металл	Цвет пламени
Са	оранжево–красный
Sr и Ra	карминово–красный
Ba	желтовато–зеленый

2. Качественная реакция на ионы Ва²⁺:

Добавление сульфат-иона. Выпадает белый осадок сульфата бария.

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄↓

Оксиды и гидроксиды магния и кальция.

Получение:

Оксиды	Гидроксиды
А) из простых веществ: 2Ca + O2 = 2CaO; 2Mg + O2 = 2MgO; Б) при термическом разложении гидроксида и солей некоторых кислородсодержащих кислот: 2Ca(NO3)2 = 2CaO+4NO2 + O2 MgCO3 –(t)à MgO + CO2. СаСО3 –(t)à СаО + СО2	Са(ОН)2 1) растворение кальция и оксида кальция в воде: Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2 СаO + H2O = Са(OH)2 2) при взаимодействии солей кальция со щелочами: Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2 + 2NaNO3. Mg(OH)2 1) растворение магния и оксида магния в воде (при кипячении):Mg + 2H2O –tà Mg(OH)2 + H2 MgO + H2O –(t)à Mg(OH)2 2) взаимодействие солей магния со щелочами: MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2SO4.

Свойства оксидов магния и кальция

Оксид магния – основный оксид
реагирует с водой: поглощает углекислый газ: растворяется в кислотах:	MgO + H2O –(t)à Mg(OH)2; MgO + CO2 = MgCO3; MgO + H2SO4 = MgSO4 +H2O.
Гидроксид магния Mg(OH)2 – основание средней силы
В воде растворяется незначительно. При нагревании разлагается. Реагирует с кислотами,с оксидами неметаллов, участвует в реакциях обмена:	Mg(OH)2–(t)à MgO + H2O. Mg(OH)2 + 2CO2 = MgCO3 + H2O; 3Mg(OH)2 + 2FeCl3 = 2Fe(OH)3+ 3MgCl2; Mg(OH)2+2NH4Cl =MgCl2+2NH3+2H2O
Оксид кальция – основный оксид (негашеная известь)
энергично реагирует с водой, выделяя большое количество тепла; реагирует с оксидами неметаллов; растворяется в кислотах.	СаO + H2O = Са(OH)2 СаO + SO2 = CaSO3; CaO + 2HCl = CaCl2 +H2O
Гидроксид кальция – сильное основание (гашеная известь)
При нагревании до 580°С разлагается: В воде мало растворим, является сильным основанием. Реагирует с кислотами; с оксидами неметаллов; участвует в реакциях обмена.	Са(OH)2 –(t)à СаO + H2O. Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O; Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2; Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O; 3Ca(OH)2 + 2FeCl3 = 2Fe(OH)3 + 3CaCl2;

Свойства солей кальция. Известняк.

1) Разлагается при температуре 1200^оС на углекислый газ и известь (оксид кальция). СаСО3 –(1200˚)à СаО + СО2 2) Превращается в растворимый в воде гидрокарбонат при действии углекислого газа и воды: СаСО3 + СО2 + Н2Оà Ca(HCO3)2 3) Углекислый газ из известняка вытесняется более сильными кислотами или диоксидом кремния при сплавлении.

 

Жесткость воды и способы её устранения.

Временная	Постоянная
Вызывается наличием катионов кальция и магния и гидрокарбонат-анионов. Mg(HCO3)2, Ca(HCO3)2.	Вызывается наличием катионов кальция и магния и сульфат и хлорид-ионов. MgCl2, CaCl2, CaSO4, MgSO4
Для удаления используют кипячение, добавление извести: Ca(HCO3)2–(t)à СаСО3 + СО2 + Н2О Са(ОН)2 + Ca(HCO3)2à2СаСО3 + 2Н2О	Для удаления используют ионный обмен, добавление соды: СаСl2 + Na2CO3 à CaCO3 + 2NaCl

Особенности химии бериллия

Металл Ве – амфотерный. Реагирует с кислотами и концентрированными щелочами, выделяя водород.	Be + 2HCl = BeCl2 + H2; Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + Н2 тетрагидроксобериллат натрия
Оксид ВеО – амфотерный. Реагирует с кислотами и щелочами.	BeO + 2HCl = BeCl2 + H2O; BeO + 2NaOH + H2O = Na2[Be(OH)4] (в растворе); BeO + 2NaOH –(t)à Na2BeO2 + H2O (в расплаве); бериллат натрия
Гидроксид Ве(ОН)2 – амфотерный. Реагирует с кислотами и щелочами.	Be(OH)2 + 2HCl = BeCl2 + 2H2O; Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4] Be(OH)2 + 2NaOH –(t)à Na2BeO2 + Н2О (в расплаве).
Соли бериллия – гидролизуются по катиону.	BeCl2 + H2O ⇄ BeOHCl + HCl.

 

АЛЮМИНИЙ.

р-элемент, амфотерный металл. Степень окисления: +3	Электронная конфигурация внешнего слоя 3s^23p^1
По распространенности занимает третье место, после О и Si, содержание в земной коре 8,3 мас.%.	Природное соединение: корунд Al2O3	Физические свойства: t пл. 660°С, t кип 1450°С, плотность 2,7 г/см^3.

 

Химические свойства алюминия На воздухе поверхность металла покрыта прочной пленкой оксида, защищающей металл от окисления.

1) Взаимодействие с неметаллами – кислородом, серой, галогенами, азотом и фосфором. С водородом не взаимодействует.	4Al + 3O2 –(t)à 2Al2O3 2Al + 3S –(t)à Al2S3 4Al + 3C –(t)à Al4C3 Al + N2 –(1000˚)à AlN 2Al + 3Cl2 –(t)à 2AlCl3
2) Взаимодействие с водой: в обычных условиях алюминий с водой не реагирует из-за оксидной пленки. Очищенный от оксидной пленки алюминий (например, амальгамированный) энергично взаимодействует с водой.	Al + H2O àне реагирует (оксидная пленка)   2Al(амальгама)+6H2O = 2Al(OH)3+ 3H2
3) Взаимодействие с кислотами:с концентрированными серной и азотной кислотами не реагирует, происходит пассивация, образование плотной оксидной плёнки.	2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2 10Al+ 36HNO3(разб)=10Al(NO3)3+3N2+18H2O 2Al + 6H2SO4 (конц) –(t)à Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
4) Взаимодействие со щелочами:алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами	2Al +2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] + 3H2   2Al + KOH –(t)à 2K3AlO3 + 3H2
5) Восстанавливает менее активные металлы из оксидов.	2Al + Cr2O3 –(t)à 2Cr + Al2O3

Получение алюминия

Металлический алюминий получают электролизом расплава Al₂O₃ в расплавленном криолите Na₃AlF₆ при 960–970°С. Криолит добавляется для понижения температуры расплава. Электролиз Al₂O₃ можно представить следующей схемой:

Al₂O₃ → t Al³⁺ + AlO₃^3-

на катоде восстанавливаются ионы Al^3+:		Al^3+ +3e à Al^0,
на аноде окисляются ионы AlO3^3-:		4AlO3^3- - 12e à 2Al2O3 + 3O2

Суммарное уравнение процесса: 2Al₂O_{3 (расплав)} –(эл.ток)à 4Al + 3O₂.

 

Так как при электролизе расплава оксида алюминия используются графитовые электроды, они окисляются и вместо кислорода выделяются оксиды углерода – СО и СО₂!

Оксид алюминия Al₂O₃ – амфотерный оксид, химически малоактивен, благодаря своей прочной кристаллической решетке.

Получение: разложение гидроксида. 2Al(OH)₃ – (t)à Al₂O₃ + 3H₂O;

Свойства:

Реагирует с кислотами и кислотными оксидами сильных кислот	Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O; Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 (основные свойства)
Взаимодействует со щелочами и карбонатами щелочных металлов при сплавлении с образованием алюминатов:	(кислотные свойства) Al2O3 + 2KOH –tà 2KAlO2 + H2O; Al2O3 + Na2CO3 –tà 2NaAlO2 + CO2.
Растворяется в водном растворе щелочи.	Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2 Na[Al(OH)4].

Гидроксид алюминия.

Получение:

1) Действие водного раствора аммиака на растворы солей алюминия:

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄Cl;

2) Пропускание углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через щелочной раствор тетрагидроксоалюмината натрия:

2Na [Al(OH)₄]+ СО₂ = 2Al(OH)₃ + NaНCO₃ + H₂O

3) Взаимодействие растворов солей с недостатком щелочи:

AlCl₃ + 3KOH(недост) = Al(OH)₃ ↓+ 3KCl

Свойства: Типичное амфотерное соединение, свежеполученный гидроксид растворяется в кислотах и щелочах

Реагирует с кислотами, образуя соли.	2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H2O
Реагирует со щелочами – в растворе и в расплаве.	Al(OH)3 + NaOH + 2H2O = Na[Al(OH)4]. Al(OH)3 + NaOH →tNaAlO2 + 2H2O
Разлагается при нагревании.	2Al(OH)3 → tAl2O3 + 3H2O