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
masa atomowa
|
9u
|
gęstość
|
1,84g/cm3
|
temperatura topnienia
|
1300°C
|
trwałość
|
bardzo twardy metal, kruchy
|
izotopy
|
brak
|
toksyczność
|
silna truciznę
|
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
masa atomowa
|
24u
|
gęstość
|
1,74g/cm3
|
trwałość
|
miękki i lekki
|
temperatura topnienia
|
650°C
|
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
masa atomowa
|
40u
|
barwa
|
srebrzysta
|
gęstość
|
1,55 g/cm3
|
trwałość
|
dosyć miękki
|
temperatura topnienia
|
850°C.
|
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
masa atomowa
|
87,6 u
|
barwa
|
srebrzysta, lśniąca
|
gęstość
|
2,6 g/cm3
|
trwałość
|
dosyć miękki
|
temperatura topnienia
|
770°C
|
temperatura wrzenia
|
1360°C
|
toksyczność
|
90 Sr uszkadza szpik kostny
|
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
masa atomowa
|
137 u
|
barwa
|
srebrzysta
|
gęstość
|
3,6 g/cm3
|
trwałość
|
dosyć twardy
|
temperatura topnienia
|
725°C
|
toksyczność
|
silnie trujący
|
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
masa atomowa
|
226 u
|
barwa
|
srebrzysta
|
gęstość
|
5 g/cm3
|
trwałość
|
miekki
|
temperatura topnienia
|
960°C
|
temperatura wrzenia
|
1140°C
|
toksyczność
|
silne trujący
|
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"