1. Berylowce : ogólna charakterystyka
Berylowce podobnie jak omówione ostatnio litowce są całkiem przyjemną grupą pierwiastków do ogarnięcia, bo też mają podobne właściwości.
➦ Berylowce to pierwiastki z drugiej grupy w układzie okresowym. Są bardzo przyjemne pod kątem maturalnego omawiania bo mają podobne właściwości. Berylowce to inaczej metale ziem alkalicznych.
➦ Konfiguracja elektronów walencyjnych dla berylowców to ns2 , gdzie n oznacza numer okresu. Przykładowo dla magnezu będzie to 3s2 . Dlatego też berylowce w związkach przyjmują stopień utlenienia +II , aby pozbyć się tego jednego elektronu i osiągnąć konfigurację gazu szlachetnego.
➦ Berylowce (Ca, Sr, Ba) można zidentyfikować za pomocą tak zwanej próby płomieniowej , co zostało podsumowane w tabeli poniżej.
| Berylowiec | Ca | Sr | Ba |
| Próba płomieniowa | ceglastoczerwony | karminowy | zielony |
➦ Spośród berylowców to beryl jest najbardziej odmienny, bo tworzy głównie związki kowalencyjne w odróżnieniu od pozostałych berylowców. Dodatkowo, elektroujemność maleje w dół grupy, zatem dla berylu jest ona największa. Te wszystkie czynniki powodują odmienność berylu od pozostałych berylowców.
➦ Beryl ma najmniejsze zdolności redukujące, potem magnez, a pozostałe pierwiastki mają podobne właściwości redukujące. Moc redukująca wiąże się z oddawaniem elektronów (taki atom baru traci dwa elektrony, które następnie mogą powędrować do jakiegoś jonu i go zredukować)… W przypadku dużych atomów np. baru te elektrony łatwiej zabrać niż z małych atomów berylu czy magnezu, zatem najłatwiej jest utlenić bar i dlatego też będzie mocniejszym reduktorem niż lit. W tym przypadku to uproszczone rozumowanie dobrze się sprawdza, w przeciwieństwie do litowców.
➦ Wszystkie wodorotlenki litowców są mocnymi zasadami, dobrze rozpuszczalnymi oraz dobrze dysocjującymi w wodzie. Nie możemy tego powiedzieć o wodorotlenkach berylowców. Tylko wodorotlenek Sr(OH)2 oraz Ba(OH)2 są mocnymi, dobrze rozpuszczalnymi wodorotlenkami o mocy porównywalnej do wodorotlenków litowców. Różnica w mocy wodorotlenków wyraźnie zaznacza się w obrębie grupy 2 : Be(OH)2 jest amfoteryczny (oraz słabo rozpuszczalny), natomiast Mg(OH)2 oraz Ca(OH)2 są średnio rozpuszczalne w wodzie, a ich moc jest nieporównywalnie mniejsza niż odpowiednie wodorotlenki litowców. Wodorotlenek wapnia jest jednak czasami klasyfikowany jako mocna zasada.
➦ Zarówno tlenek berylu i wodorotlenek berylu mają właściwości amfoteryczne, co jest kolejnym dowodem na to, że beryl ma najbardziej różniące się właściwości spośród metali grupy 2. Oznacza to, że reagują one zarówno z kwasami jak i zasadami. Jako tlenek amfoteryczny BeO nie reaguje z wodą! Dla berylu typowa (liczba koordynacyjna wynosi cztery : LK = 4).
Be(OH)2 + H2SO4 ⟶ BeSO4 + 2H2O
Be(OH)2 + 2NaOH ⟶ Na2[Be(OH)4]
BeO + H2SO4 ⟶ BeSO4 + H2O
BeO + 2NaOH + H2O ⟶ Na2[Be(OH)4]
Możliwe jest też powstawanie berylanów o wzorze Na2BeO2 (analogicznie jak cyniany np. Na2ZnO czy gliniany).
2. Reakcje berylowców
Tlenki berylowców można otrzymać poprzez rozkład termiczny węglanów, azotanów, szczawianów lub wodorotlenków. Na przykładzie odpowiednich soli magnezu napisz równania otrzymywania MgO.
Tlenki berylowców reagują z wodą tworząc wodorotlenki : uwaga – tlenek berylu nie reaguje!
Berylowce reagują z tlenkami przyjaźnie dla nas, nie ma tutaj takich niespodzianek jak to było w litowcach. Czyli np. 2Mg + O2 ⟶ 2MgO
3. Berylowce w pytaniach i odpowiedziach
Beryl wykazuje diagonalne podobieństwo z glinem − wytłumacz na czym polegają te podobieństwa.
➤ zarówno beryl jak i glin tworzą kowalencyjne wodorki, podczas gdy reszta wodorków berylowców jest raczej jonowa (wodorki typu soli).
➤ tlenki BeO oraz Al2O3 są amfoteryczne, natomiast pozostałe tlenki berylowców są zasadowe.
➤ wodorotlenki Be(OH)2 oraz Al(OH)3 są amfoteryczne, natomiast pozostałe wodorotlenki berylowców są zasadowe.
➤ beryl oraz glin reagują z stężonymi, gorącymi wodorotlenkami litowców tworząc związki kompleksowe odpowiednio [Be(OH)4]2ー oraz [Al(OH)4]ー (LK = 4 dla obu). Tego zachowania nie obserwujemy dla innych berylowców.
Be + 2NaOH + 2H2O ⟶ Na2[Be(OH)4] + H2
➤ oba tworzą węgliki z obecnym jonem C4ー i tworzą metan podczas ich hydrolizy, natomiast reszta związków węgla z berylowcami daje acetylenki np. CaC2 , które na hydrolizie dają acetylen C2H2 (HC≡CH).
Be2C + 4H2O ⟶ 2Be(OH)2 + CH4
Al4C3 + 12H2O ⟶ 4Al(OH)3 + 3CH4
Co to jest karbid i jak będzie reagował z wodą?
Karbid to inaczej acetylenek węgla o wzorze CaC2 . Z wodą reaguje egzotermicznie z wydzieleniem acetylenu.
CaC2 + 2H2O ⟶ Ca(OH)2 + C2H2
Co to jest twardość wody?
Twardość wody jest spowodowana obecnością soli wapnia i magnezu − zatem zależy od stężenia jonów Ca2+ oraz Mg2+ . Twardość wody przejawia się w tym, że dodatek mydła powoduje powstawanie białego osadu palmitynianu wapnia (także stearynianu wapnia).
Gotowanie twardej wody może zmniejszyć jej twardość, jeśli odpowiada za nią wodorowęglan wapnia, który podczas ogrzewania przejdzie w CaCO3 − mówimy wtedy o twardości przemijającej.
Trwała twardość wody to taka, której nie da się pokonać przez gotowanie, która jest wynikiem obecności np. CaSO4 . Wtedy, aby zmniejszyć twardość można dodać Na2CO3 , aby wytrącić węglan wapnia lub dodać polifosforany wapnia (obecne w proszkach do prania), które będą tworzyć kompleksy z wapniem i magnezem.
Podaj wzór wapna palonego, wapna gaszonego oraz gipsu.
➤ wapno palone : CaO ➤ wapno gaszone : Ca(OH)2 ➤ gips : CaSO4・2H2O
Do czego wykorzystuje się wodę wapienną?
Woda wapienna to wodny roztwór wodorotlenku wapnia, czyli Ca(OH)2 . Wykorzystuje się go do wykrywania tlenku węgla (IV), ponieważ w takiej reakcji powstaje węglan wapnia, co obserwujemy jako zmętnienie roztworu. Reakcja ta zachodzi podczas twardnienia zaprawy murarskiej.
Ca(OH)2 + CO2 ⟶ CaCO3 + H2O
