Бериллий и его характеристики
Общая характеристика бериллия
Бериллий мало распространен в земной коре [0,0004% (масс.)]. Он входит в состав некоторых минералов, из которых чаще всего встречается берилл Be3Al2(SiO3)6.
Бериллий представляет собой металл серо-стального цвета (рис. 1) с плотной гексагональной кристаллической решеткой, довольно твердый и хрупкий. На воздухе покрывается оксидной пленкой, придающей ему матовый оттенок и обусловливающей пониженную химическую активность.
Рис. 1. Бериллий. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса бериллия
Относительная атомная масса Ar – это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12С).
Относительная молекулярная масса Mr – это молярная масса молекулы, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12 (12С). Это безразмерная величина.
Поскольку в свободном состоянии бериллий существует в виде одноатомных молекул Be, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 9,0121.
Изотопы бериллия
В природе бериллий существует в виде единственного изотопа 9Be. Массовое число равно 9. Ядро атома содержит четыре протона и пять нейтронов.
Существует одиннадцать искусственных изотопов бериллия с массовыми числами от 5-ти до 16-ти, из которых наиболее устойчивыми являются 10Be с периодом полураспада равным 1,4 млн. лет и 7Be с периодом полураспада 53 дня.
Ионы бериллия
На внешнем энергетическом уровне атома бериллия имеется два электрона, которые являются валентными:
+3 Be)2)2;
1s22s2.
В результате химического взаимодействия бериллий теряет свои валентный электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион (Be2+):
Be0 –2e → Be2+;
В соединениях бериллий проявляет степень окисления +2.
Молекула и атом бериллия
В свободном состоянии бериллий существует в виде одноатомных молекул Be. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу лития:
|
Энергия ионизации атома, эВ |
9,32 |
|
Относительная электроотрицательность |
1,52 |
|
Радиус атома, пм |
112 |
Сплавы бериллия
Главной областью применения бериллия являются сплавы, в которые этот металл вводится как легирующая добавка. Кроме бериллиевых бронз (спал меди с 2,5% бериллия), применяются сплавы никеля с 2-4% бериллия, которые по коррозионной стойкости, прочности и упругости сравнимы с высококачественными нержавеющими сталями, а в некоторых отношениях превосходят их. Они применяются для изготовления пружин и хирургических инструментов.
Небольшие добавки бериллия к магниевым сплавам повышают их коррозионную стойкость. Такие сплавы, а также сплавы алюминия с бериллием применяются в авиастроении.
Примеры решения задач
| Задание | Напишите формулы кислородных соединений (оксидов) следующих элементов: а) бериллия (II); б) кремния (IV); в) калия (I); г) мышьяка (V). |
| Ответ | Известно, что валентность кислорода в соединениях всегда равна II. Для того, чтобы составить формулу вещества (оксида) нужно осуществить следующую последовательность действий. Сначала записываем химические знаки элементов, входящих в состав сложного вещества и ставим над знаком каждого элемента валентность римской цифрой:
BeIIOII; SiIVOII; KIOII; AsVOII. Находим наименьшее кратное чисел единиц валентностей: а) (II×II) = 4;б) (IV×II) = 8; в) (I×II) = 2; г) (V×II) = 10. Разделим наименьшее общее кратное на число единиц валентности каждого элемента в отдельности (полученные частные и будут индексами в формуле): а) 4/2 = 2 и 4/2 = 2, следовательно, формула оксида BeO; б) 8/4 = 2 и 8/2 = 4, следовательно, формула оксида SiO2; в) 2/1 = 2 и 2/2 = 1, следовательно, формула оксида K2O; г) 10/5 = 2 и 10/2 = 5, следовательно, формула оксида As2O5. |
| Задание | Осуществите ряд химических превращений:
Be→BeO→ Be(NO3)2→ Be(OH)2→K2BeO2. |
| Ответ | При сгорании бериллия на воздухе при температуре 900oС образуется оксид бериллия:
2Be + O2→2BeO. Оксид бериллия легко растворяется в концентрированной азотной кислоте с образованием нитрата бериллия: BeO + 2HNO3(conc) → Be(NO3)2 + H2O. При действии разбавленного раствора щелочи, например, гидроксида натрия, на нитрат бериллия образуется гидроксид бериллия: Be(NO3)2 + 2NaOHdilute→ Be(OH)2¯ + 2NaNO3. Гидроксид бериллия – амфотерное соединение, при взаимодействии с концентрированными растворами щелочей образует соли бериллаты: Be(OH)2 + 2KOHconc→ K2BeO2 + 2H2O. |
