CHARAKTERYSTYKA BERYLOWCÓW

Charakterystyka ogólna grupy

Berylowce należą  do 2 grupy układu okresowego. Często nazywane są metalami ziem alkalicznych. Jako metale charakteryzuje je srebrzysty połysk, są ponadto lekkie oraz miękkie. Do berylowców zaliczamy: beryl, magnez, wapń, stront, bar oraz rad.

Są pierwiastkami bardzo aktywnymi, gdyż posiadają w powłoce walencyjnej 2 elektrony, które łatwo oddają tworząc dwudodatnie kationy, a w związkach występują jedynie na +2 stopniu utlenienia.

Łatwo utleniają się. Beryl oraz magnez ulegają pasywacji (tworzy się ochronna warstewka tlenku). Reagują

z wodą powodując jej rozkład (oprócz berylu), z utworzeniem mocnych zasad.

Sole berylowców liczne zastosowania. W naturze spotyka się je w stanie związanym, są składnikiem wielu minerałów. Magnez i również wapń występują pospolicie, pozostałe dość sporadycznie.

Charakterystyka poszczególnych pierwiastków i ich związków

Beryl

Własności fizyczne

Występowanie

Jest pierwiastkiem mało rozpowszechnionym w skorupie ziemskiej, zajmując 43 miejsce, co stanowi 0,00053%. Występuje często w kamieniach szlachetnych, np. w szmaragdzie lub akwamarynie.  Wydobywa się go

na Dolnym Śląsku.

Otrzymywanie

Po raz pierwszy wydzielił go w 1898r. Lebeau w wyniku elektrolizy wodnego roztworu NaBeF₃.

Zastosowanie

•   w stopach z kobaltem, glinem, stalą lub srebrem powoduje zwiększenie twardości i odporności na korozję
•   w produkcji narzędzi chirurgicznych - stopy berylu z niklem ze względu na wytrzymałość, twardość i odporność na korozję
•   w przemyśle samochodowym a także samolotowym
•   do reaktorów atomowych, ze względu na to, że beryl bombardowany cząstkami α emituje promieniowanie o dużej mocy oraz charakteryzuje się najmniejszym przekrojem czynnym, (posiada własność pochłania małej ilości neutronów czy jednoczesnym efektywnym ich odbijaniu)

Jego wykorzystanie mogłoby być jeszcze szersze, bo np. jest o 1/3 lżejszy od aluminium i  można by było  stosować go w przemyśle kosmicznym, jeśli nie jego kruchość, a ze względu na to, że przy spalaniu wydziela się najwięcej energii w postaci ciepła wśród wszystkich substancji, można by stosowa go jako paliwo, ale jest to niemożliwe ze względu na zbyt wysoką temperaturę topnienia.

Magnez

Własności fizyczne

Właściwości chemiczne

•   magnez  łatwo koroduje
•   ogrzewany w osuszonym powietrzu samoistnie zapala się w 500°C i pali jasnym płomieniem, osiągając temperaturę do 2400°C
•   powoduje rozkład wody (dlatego gasi się go piaskiem)

Występowanie w przyrodzie

Jest obecny w roślinach zielonych,  jest składnikiem chlorofilu, tak więc okazuje się niezbędny do ich życia. Zawartość magnezu w glebach wynosi od 0,5% do 3,2%. W przyrodzie można go spotkać w postaci związanej, jako sole i minerały. Wydobywa się go  na Dolnym Śląsku (w postaci magnezytu).

Otrzymywanie

Magnez można wydzielić z  wody morskiej. Jest to najpopularniejsza  technika. 

Zastosowanie

•   dawniej  stosowano go w fotografice (lampy fotograficzne jednorazowe)
•   stopy z cynkiem, glinem oraz manganem wykorzystywane są w przemyśle  samolotowym
•   (ze względu na to, że są lekkie)
•   MgCO₃ – magnezyt - do wytwarzania cementu, jako wypełniacz do papieru i farb
•   MgSO₄ - jako środek przeczyszczający w medycynie - sól gorzka
•   E504 - w przemyśle spożywczym jako substancja spulchniająca
•   MgO - magnezja palona - proszek biały, nierozpuszczalny w wodzie, który wykorzystuje się np. w ceramice

Wapń

Własności fizyczne

Właściwości chemiczne

Łatwo ulega utlenieniu, dlatego jest przechowywany pod warstwą nafty.

Występowanie w przyrodzie

Jest metalem bardzo powszechnie występującym w przyrodzie, stanowi 3,4% składu chemicznego skorupy ziemskiej,  w glebach - do 2%. Można go spotkać w postaci związanej, jako siarczany (gips), węglany (kreda), fosforany oraz krzemiany. Spełnia kardynalną funkcję w prawidłowym działaniu żywych organizmów (np. jako budulec kości). Gdy gleba zawiera małą ilość wapnia wtedy rośnie rumianek i chaber, a kiedy ziemia jest przesycona tym metalem - jaskier, mak oraz oset.

Otrzymywanie

Po raz pierwszy otrzymał go H.Davy w 1808r. z wapna gaszonego. W dzisiejszych czasach stosuje się metodę Faradaya wydzielając ten pierwiastek z CaCl₂.

Zastosowanie

•   dawniej stosowano go w postaci białej farby
•   do usuwania wody z substancji organicznych, np. alkoholu, ropy czy benzyny
•   do wytwarzania szkła i cementu  (tlenek wapnia)
•   w laboratorium jako substancja zobojętniająca w postaci zasady wapniowej 
•   jako konserwant środków spożywczych (E203, E213, E263)

Stront

Otrzymywanie

W 1855r.  Bunsen i Matthiessen otrzymali stront w metalicznej postaci przy zastosowaniu elektrolizy stopionych chlorków strontu oraz amonu. 

Własności fizyczne

Właściwości chemiczne

•   łatwo ulega utlenieniu , dlatego przechowuje się go w toluenie
•   na powietrzu ulega pasywacji (tworzy warstewkę tlenku strontu lub jego wodorotlenku)
•   rozkłada wodę, z  utworzeniem  wodorotlenku strontu i wydzieleniem wodoru

Występowanie w przyrodzie

Występuje w postaci związków,  dość powszechnie w przyrodzie (0.018%), głównie w postaci minerałów takich jak: celestyn (siarczan strontowy SrSO₄) i stroncjanit (węglan strontowy SrCO₃). Stanowi składnik  organizmów morskich.

Zastosowanie

•   celestyn - jako farba malarska (biała)
•   w przemyśle pirotechnicznym, ze względu na zabarwianie płomienia na kolor czerwony

Bar

Własności fizyczne

Właściwości chemiczne

•   w temperaturze pokojowej koroduje przy udziale  tlenu i tlenku węgla (IV)
•   burzliwie reaguje z wodą, dlatego przechowuje się go pod warstwą nafty
•   podczas ogrzewania na powietrzu ulega spaleniu, z  utworzeniem tlenku baru BaO (biały)
• i azotku baru Ba₃N₂

Występowanie w przyrodzie

Nie jest pierwiastkiem rozpowszechnionym, stanowi 0,04% składu chemicznego skorupy ziemskiej.

Zastosowanie

•   siarczan baru (BaSO₄) używany jest w medycynie ze względu na zdolność pochłaniania promieni rentgenowskich (daje wyraźny np. przewodu pokarmowego)
•   azotan - Ba(NO₃)₂  i chloran - Ba(ClO₃)₂  baru używane są do produkcji ogni sztucznych (bar i jego związki barwią płomień palnika na zielony kolor)

Rad

Własności fizyczne

Właściwości chemiczne

Rad oraz jego sole barwią płomień palnika na karminowy kolor.

Jako pierwiastek promieniotwórczy jest nietrwały i rozpada się samoistnie.  Rad (liczba atomowa 88

i masowa 226) ulega rozpadowi na radon (masa 222 i liczba atomowa 86) i 2 protony oraz  4 jednostki masy.

Występowanie

W skorupie ziemskiej występuje w śladowych ilościach.

Otrzymywanie

Został odkryty w 1898r. przez Marię Skłodowską - Curie oraz Piotra Curie (Nagroda Nobla w 1911r.).

W dzisiejszych czasach rad produkuje się z odpowiednich rud np.  karnotytu, chalkolitu.

Rad jest stosowany w terapii rakowej.

Bibliografia:

Internet

I.Eichstadt "Księga pierwiastków"