В щелочно - земельных металлов шесть химических элементов в группе 2 периодической таблицы . Это бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). [1] Элементы имеют очень похожие свойства: все они блестящие, серебристо-белые, несколько химически активные металлы при стандартной температуре и давлении . [2]
Структурно они (вместе с гелием ) имеют общую внешнюю s-орбиталь, которая заполнена; [2] [3] [4] то есть эта орбиталь содержит полный набор двух электронов, которые щелочноземельные металлы легко теряют с образованием катионов с зарядом +2 и степенью окисления +2. [5]
Все обнаруженные щелочноземельные металлы встречаются в природе, хотя радий встречается только в цепочке распада урана и тория, а не как первичный элемент. [6] Были эксперименты, все безуспешные, чтобы попытаться синтезировать элемент 120 , следующего потенциального члена группы.
Характеристики
Химическая
Как и в случае с другими группами, члены этого семейства демонстрируют закономерности в своей электронной конфигурации , особенно на самых внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении:
Z | Элемент | Кол-во электронов / оболочка | Электронная конфигурация [n 1] |
---|---|---|---|
4 | бериллий | 2, 2 | [ He ] 2s 2 |
12 | магний | 2, 8, 2 | [ Ne ] 3s 2 |
20 | кальций | 2, 8, 8, 2 | [ Ar ] 4s 2 |
38 | стронций | 2, 8, 18, 8, 2 | [ Kr ] 5s 2 |
56 | барий | 2, 8, 18, 18, 8, 2 | [ Xe ] 6s 2 |
88 | радий | 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2 | [ Rn ] 7s 2 |
Большая часть химии наблюдалась только у первых пяти членов группы. Химический состав радия не изучен из-за его радиоактивности ; [2] таким образом, представление его свойств здесь ограничено.
Все щелочноземельные металлы имеют серебристый цвет и мягкие, имеют относительно низкие плотности , температуры плавления и кипения . С химической точки зрения все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием галогенидов щелочноземельных металлов , все из которых являются ионными кристаллическими соединениями (за исключением хлорида бериллия , который является ковалентным ). Все щелочноземельные металлы, кроме бериллия, также реагируют с водой с образованием сильнощелочных гидроксидов , поэтому с ними следует обращаться с большой осторожностью. Более тяжелые щелочноземельные металлы реагируют более энергично, чем более легкие. [2] Щелочноземельные металлы имеют вторые по величине значения первой энергии ионизации в соответствующие периоды периодической таблицы [4] из-за их несколько низких эффективных ядерных зарядов и способности достичь полной конфигурации внешней оболочки , потеряв всего два электрона . Вторая энергия ионизации всех щелочных металлов также несколько мала. [2] [4]
Бериллий является исключением: он не реагирует с водой или паром, а его галогениды ковалентны. Если бы бериллий действительно образовывал соединения с состоянием ионизации +2, он очень сильно поляризовал бы электронные облака, которые находятся рядом с ним, и вызвал бы обширное перекрытие орбиталей , поскольку бериллий имеет высокую плотность заряда. Все соединения, в состав которых входит бериллий, имеют ковалентную связь. [7] Даже соединение фторида бериллия , которое является наиболее ионным соединением бериллия, имеет низкую температуру плавления и низкую электропроводность при плавлении. [8] [9] [10]
Все щелочноземельные металлы имеют два электрона в их валентной оболочке, так что энергетически предпочтительное состояние достижения заполненной электронной оболочки потерять два электрона с образованием дважды заряженные положительные ионов .
Соединения и реакции
Все щелочноземельные металлы реагируют с галогенами с образованием ионных галогенидов, таких как хлорид кальция ( CaCl
2), а также реагирует с кислородом с образованием оксидов, таких как оксид стронция ( SrO ). Кальций, стронций и барий реагируют с водой с образованием газообразного водорода и их соответствующих гидроксидов (магний также реагирует, но гораздо медленнее), а также подвергаются реакциям трансметаллирования с обменом лигандов .
Константы растворимости фторидов щелочноземельных металлов [n 2] Металл M 2+
HE
[11] [ требуется разъяснение ]F -
HE
[12] [ требуется разъяснение ]Установка "MF 2 " HE Энергии решетки MF 2 [13] Растворимость
[14] [ требуется пояснение ]Быть 2,455 458 3 371 3,526 растворимый Mg 1,922 458 2 838 2 978 0,0012 Ca 1,577 458 2,493 2 651 0,0002 Sr 1,415 458 2331 2,513 0,0008 Ба 1,361 458 2 277 2373 0,006
Физический и атомный
В таблице ниже приведены основные физические и атомные свойства щелочноземельных металлов.
Щелочноземельный металл | Стандартный атомный вес ( u ) [n 3] [16] [17] | Точка плавления ( K ) | Точка плавления ( ° C ) | Температура кипения ( K ) [4] | Температура кипения ( ° C ) [4] | Плотность (г / см 3 ) | Электроотрицательность ( Полинг ) | Энергия первой ионизации ( кДж · моль -1 ) | Ковалентный радиус ( пм ) [18] | Цвет испытания на пламя | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Бериллий | 9.012182 (3) | 1560 | 1287 | 2742 | 2469 | 1,85 | 1,57 | 899,5 | 105 | Белый [19] | |
Магний | 24.3050 (6) | 923 | 650 | 1363 | 1090 | 1,738 | 1,31 | 737,7 | 150 | Бриллиантово-белый [2] | |
Кальций | 40,078 (4) | 1115 | 842 | 1757 | 1484 | 1,54 | 1,00 | 589,8 | 180 | Кирпично-красный [2] | |
Стронций | 87,62 (1) | 1050 | 777 | 1655 | 1382 | 2,64 | 0,95 | 549,5 | 200 | Малиновый [2] | |
Барий | 137,327 (7) | 1000 | 727 | 2170 | 1897 г. | 3,594 | 0,89 | 502,9 | 215 | Яблочно-зеленый [2] | |
Радий | [226] [n 4] | 973 | 700 | 2010 г. | 1737 | 5.5 | 0,9 | 509,3 | 221 | Малиново-красный [n 5] |
Ядерная стабильность
Из шести щелочноземельных металлов бериллий, кальций, барий и радий содержат по крайней мере один радиоизотоп природного происхождения ; магний и стронций нет. Бериллий-7 , бериллий-10 и кальций-41 - следовые радиоизотопы ; кальций-48 и барий-130 имеют очень длительный период полураспада и, следовательно, являются первичными радионуклидами ; и все изотопы радия являются радиоактивными . Кальций-48 - самый легкий нуклид, подвергающийся двойному бета-распаду . [21] Кальций и барий слабо радиоактивны: кальций содержит около 0,1874% кальция-48, [22] а барий содержит около 0,1062% бария-130. [23] Самый долгоживущий изотоп радия - это радий-226 с периодом полураспада 1600 лет; он и радий-223 , -224 и -228 встречаются в естественных условиях в цепочках распада первичного тория и урана .
История
Этимология
Щелочноземельные металлы названы после их окислов , то щелочные земли , чьи старомодные имена были берилли , оксид магния , известь , стронция и барит . Эти оксиды являются основными (щелочными) в сочетании с водой. «Земля» - это термин, применявшийся первыми химиками к неметаллическим веществам, нерастворимым в воде и устойчивым к нагреванию - свойствам, присущим этим оксидам. Осознание того, что эти земли были не элементами, а соединениями , приписывают химику Антуану Лавуазье . В своей работе Traité Élémentaire de Chimie ( Элементы химии ) 1789 года он назвал их солеобразующими элементами земли. Позже он предположил, что щелочноземельные земли могут быть оксидами металлов, но признал, что это было всего лишь предположением. В 1808 году, следуя идее Лавуазье, Хэмфри Дэви стал первым, кто получил образцы металлов путем электролиза их расплавленных земель [24], таким образом поддержав гипотезу Лавуазье и заставив группу быть названной щелочноземельными металлами .
Открытие
Соединения кальция кальцит и известь были известны и использовались с доисторических времен. [25] То же самое верно и для соединений бериллия, берилла и изумруда . [26] Другие соединения щелочноземельных металлов были открыты в начале 15 века. Соединение магния сульфат магния было впервые обнаружено в 1618 году фермером из Эпсома в Англии. Карбонат стронция был обнаружен в минералах в шотландской деревне Стронтиан в 1790 году. Последний элемент является наименее распространенным: радиоактивный радий , который был извлечен из уранинита в 1898 году. [27] [28] [29]
Все элементы, кроме бериллия, были выделены электролизом расплавов. Магний, кальций и стронций были впервые произведены Хамфри Дэви в 1808 году, тогда как бериллий был независимо выделен Фридрихом Велером и Антуаном Бюсси в 1828 году путем реакции соединений бериллия с калием. В 1910 году радий как чистый металл был выделен Кюри и Андре-Луи Дебьерном также с помощью электролиза. [27] [28] [29]
Бериллий
Берилл , минерал, содержащий бериллий, был известен со времен царства Птолемеев в Египте. [26] Хотя первоначально считалось, что берилл был силикатом алюминия , [30] берилл позже был обнаружен, когда в 1797 году Луи-Николя Воклен растворил гидроксид алюминия из берилла в щелочи. [31] В 1828 году Фридрих Велер [32] и Антуан Бюсси [33] независимо выделили этот новый элемент, бериллий, тем же методом, который включал реакцию хлорида бериллия с металлическим калием ; эта реакция не смогла произвести большие слитки бериллия. [34] Он не был до 1898 года, когда Пол Либо провел электролиз смеси фторида бериллия и фторид натрия , что большие чистые образцы бериллия были произведены. [34]
Магний
Магний был впервые произведен Хамфри Дэви в Англии в 1808 году с использованием электролиза смеси магнезии и оксида ртути . [35] Антуан Бюсси подготовил его в последовательной форме в 1831 году. Первым предложением Дэви для названия было магний, [35] но теперь используется название магний.
Кальций
Известь использовалась в качестве материала для строительства с 7000 до 14000 гг. До н.э. [25], а печи для обжига извести были датированы 2500 г. до н.э. в Хафадже , Месопотамия . [36] [37] Кальций как материал известен, по крайней мере, с первого века, так как древние римляне использовали оксид кальция , получая его из извести. Известно, что сульфат кальция способен восстанавливать сломанные кости с десятого века. Сама кальция, однако, не была изолирована до 1808 года , когда Хэмфри Дэви , в Англии , используется электролиз на смеси извести и окиси ртути , [38] , услышав , что Берцелиус подготовил амальгаму кальция из электролиза извести в ртути .
Стронций
В 1790 году врач Адэр Кроуфорд обнаружил руды с отличительными свойствами, которые были названы strontites в 1793 году Томас Чарльз Хоуп , профессор химии в Университете Глазго , [39] , который подтвердил открытие Кроуфорда. Стронций был в конечном итоге выделен в 1808 году Хамфри Дэви путем электролиза смеси хлорида стронция и оксида ртути . Об открытии было объявлено Дэви 30 июня 1808 года на лекции в Королевском обществе. [40]
Барий
Барит , минерал, содержащий барий, был впервые признан содержащим новый элемент в 1774 году Карлом Шееле , хотя ему удалось выделить только оксид бария . Оксид бария был снова выделен два года спустя Йоханом Готлибом Ганом . Позже, в 18 веке, Уильям Уизеринг заметил тяжелый минерал в свинцовых рудниках Камберленда , который, как теперь известно, содержит барий. Сам барий был окончательно выделен в 1808 году, когда Хамфри Дэви применил электролиз с расплавленными солями, а Дэви назвал этот элемент барием в честь барита . Позже Роберт Бунзен и Август Маттиссен выделили чистый барий электролизом смеси хлорида бария и хлорида аммония. [41] [42]
Радий
Изучая уранин 21 декабря 1898 года, Мария и Пьер Кюри обнаружили, что даже после распада урана созданный материал все еще был радиоактивным. Материал вёл себя несколько аналогично соединениям бария , хотя некоторые свойства, такие как цвет пламени и спектральные линии, сильно различались. 26 декабря 1898 года они объявили об открытии нового элемента Французской академии наук . [43] Радий был назван в 1899 году от слова « радиус» , означающего « луч» , поскольку радий излучает энергию в форме лучей. [44]
Вхождение
Бериллий присутствует в земной коре в концентрации от двух до шести частей на миллион (ppm) [45], большая часть которого находится в почвах, где его концентрация составляет шесть ppm. Бериллий - один из самых редких элементов в морской воде, даже реже, чем такие элементы, как скандий , с концентрацией 0,2 части на триллион. [46] [47] Однако в пресной воде бериллий встречается несколько чаще, с концентрацией 0,1 частей на миллиард. [48]
Магний и кальций очень распространены в земной коре, занимая соответственно пятое-восьмое место по содержанию элементов. Ни один из щелочноземельных металлов не находится в элементарном состоянии. Обычными минералами, содержащими магний, являются карналлит , магнезит и доломит . Обычные кальцийсодержащие минералы - это мел , известняк , гипс и ангидрит . [2]
Стронций - пятнадцатый элемент земной коры по распространенности. Основные минералы - целестит и стронтианит . [49] Барий встречается немного реже, большая его часть содержится в минеральном барите . [50]
Радий, будучи продуктом распада из урана , встречается во всех урансодержащих руд . [51] Из-за своего относительно короткого периода полураспада [52] радий из ранней истории Земли распался, и все современные образцы получены в результате гораздо более медленного распада урана. [51]
Производство
Большая часть бериллия извлекается из гидроксида бериллия. Одним из методов производства является спекание , которое осуществляется путем смешивания берилла , фторсиликата натрия и соды при высоких температурах с образованием фторобериллата натрия , оксида алюминия и диоксида кремния . Затем раствор фторобериллата натрия и гидроксида натрия в воде используется для образования гидроксида бериллия путем осаждения. В качестве альтернативы, в методе плавления порошкообразный берилл нагревают до высокой температуры, охлаждают водой, затем снова слегка нагревают в серной кислоте , в конечном итоге получая гидроксид бериллия. Гидроксид бериллия от любого метода затем производит фторид бериллия и хлорид бериллия через несколько длительного процесс. Затем при электролизе или нагревании этих соединений может образоваться бериллий. [7]
Обычно карбонат стронция извлекается из минерала целестита двумя способами: выщелачиванием целестита карбонатом натрия или более сложным способом с использованием угля . [53]
Для производства барий, барит (сульфат бария нечистым) превращают в сульфид бария путем карботермического восстановления (например, с помощью кокса ). Сульфид растворим в воде и легко реагирует с образованием чистого сульфата бария, используемого для коммерческих пигментов, или других соединений, таких как нитрат бария . Они, в свою очередь, прокаливаются до оксида бария , который в конечном итоге дает чистый барий после восстановления алюминием . [50] Самым важным поставщиком бария является Китай , который производит более 50% мировых поставок. [54]
Приложения
Бериллий используется в основном в военных целях [55], но есть и другие применения бериллия. В электронике бериллий используется в качестве легирующей примеси p-типа в некоторых полупроводниках [56], а оксид бериллия используется как высокопрочный электрический изолятор и проводник тепла . [57] Из-за своего легкого веса и других свойств бериллий также используется в механике, когда требуются жесткость, легкий вес и стабильность размеров в широком диапазоне температур. [58] [59]
Магний имеет множество применений. Он предлагает преимущества по сравнению с другими материалами, такими как алюминий , хотя его использование не пользуется популярностью из-за горючести магния. [60] Магний также часто легируют алюминием или цинком, чтобы получить материалы с более желательными свойствами, чем любой чистый металл. [61] Магний имеет много других применений в промышленности, например, в производстве чугуна и стали , а также в производстве титана . [62]
Кальций также имеет множество применений. Одно из его применений - в качестве восстановителя при отделении других металлов от руды, таких как уран . Он также используется в производстве сплавов многих металлов, таких как сплавы алюминия и меди , а также для раскисления сплавов. Кальций также играет важную роль в производстве сыра , строительных растворов и цемента . [63]
Стронций и барий не имеют такого широкого применения, как более легкие щелочноземельные металлы, но все же имеют применение. Стронций карбонат часто используется в производстве красных фейерверков , [64] и чистый стронций используется при изучении нейромедиатора выпуска в нейронах. [65] [66] Радиоактивный стронций-90 находит некоторое использование в РТГЕ , [67] [68] , которые используют ее тепло распада . Барий в некоторой степени используется в вакуумных трубках для удаления газов [50], а сульфат бария находит множество применений в нефтяной промышленности [4], а также в других отраслях промышленности. [4] [50] [69]
Из-за своей радиоактивности радий уже не имеет многих применений, но раньше имел много. Радий раньше часто используется в светящихся красок , [70] , хотя это использование было прекращено после того, как рабочие заболели. [71] Поскольку раньше люди думали, что радиоактивность - это хорошо, радий добавляли в питьевую воду , зубную пасту и многие другие продукты, хотя они больше не используются из-за их воздействия на здоровье. [60] Радий больше даже не используется из-за его радиоактивных свойств, поскольку существуют более мощные и безопасные излучатели, чем радий. [72] [73]
Типичные реакции щелочноземельных металлов
Реакция с галогенами
- Ca + Cl 2 → CaCl 2
Безводный хлорид кальция - гигроскопичное вещество, которое используется как осушитель. Находясь на воздухе, он впитывает водяной пар из воздуха, образуя раствор. Это свойство известно как плавучесть .
Реакция с кислородом
- Ca + 1 / 2O 2 → CaO
- Mg + 1 / 2O 2 → MgO
Реакция с серой
- Ca + 1 / 8S 8 → CaS
Реакция с углеродом
С углеродом они напрямую образуют ацетилиды. Бериллий образует карбид.
- 2Be + C → Be 2 C
- CaO + 3C → CaC 2 + CO (при 2500 0 C в печи)
- CaC 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + C 2 H 2
- Mg 2 C 3 + 4H 2 O → 2 Mg (OH) 2 + C 3 H 4
Реакция с азотом
Только Be и Mg напрямую образуют нитриды.
- 3Be + N 2 → Be 3 N 2
- 3Mg + N 2 → Mg 3 N 2
Реакция с водородом
Щелочноземельные металлы реагируют с водородом с образованием солевого гидрида, нестабильного в воде.
- Са + Н 2 → СаН 2
Реакция с водой
Ca, Sr и Ba легко реагируют с водой с образованием гидроксида и газообразного водорода . Be и Mg пассивированы непроницаемым слоем оксида. Однако амальгамированный магний будет реагировать с водяным паром.
- Mg + H 2 O → MgO + H 2
Реакция с кислыми оксидами
Щелочноземельные металлы восстанавливают неметаллы из его оксида.
- 2Mg + SiO 2 → 2MgO + Si
- 2Mg + CO 2 → 2MgO + C (в твердом диоксиде углерода )
Реакция с кислотами
- Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
- Be + 2HCl → BeCl 2 + H 2
Реакция с основаниями
Be проявляет амфотерные свойства. Растворяется в концентрированном гидроксиде натрия .
- Be + NaOH + 2H 2 O → Na [Be (OH) 3 ] + H 2
Реакция с алкилгалогенидами
Магний реагирует с алкилгалогенидами посредством реакции внедрения с образованием реагентов Гриньяра .
- RX + Mg → RMgX (в безводном эфире)
Идентификация щелочноземельных катионов
Испытание пламенем
В таблице ниже [74] представлены цвета, наблюдаемые, когда пламя горелки Бунзена подвергается воздействию солей щелочноземельных металлов. Be и Mg не придают цвет пламени из-за своего небольшого размера. [75]
Металл | Цвет |
---|---|
Ca | Кирпично красный |
Sr | Малиново-красный |
Ба | Желто-зеленый |
Ра | Карминно-красный |
В растворе
Мг 2+
Динатрийфосфат является очень селективным реагентом для ионов магния и в присутствии солей аммония и аммиака образует белый осадок фосфата аммония и магния.
- Mg 2+ + NH 3 + Na 2 HPO 4 → (NH 4 ) MgPO 4 + 2Na +
Ca 2+
Ca 2+ образует белый осадок с оксалатом аммония. Оксалат кальция нерастворим в воде, но растворим в минеральных кислотах.
- Ca 2+ + (COO) 2 (NH 4 ) 2 → (COO) 2 Ca + NH 4 +
SR 2+
Ионы стронция осаждаются растворимыми сульфатными солями.
- Sr 2+ + Na 2 SO 4 → SrSO 4 + 2Na +
Все ионы щелочноземельных металлов образуют белый осадок с карбонатом аммония в присутствии хлорида аммония и аммиака.
Соединения щелочноземельных металлов
Оксиды
Оксиды щелочноземельных металлов образуются в результате термического разложения соответствующих карбонатов .
- CaCO 3 → CaO + CO 2 (примерно при 900 0 C)
В лаборатории их получают из кальция:
- Mg (OH) 2 → MgO + H 2 O
или нитраты:
- Ca (NO 3 ) 2 → CaO + 2NO 2 + 1 / 2O 2
Оксиды обладают основным характером: фенолфталеин окрашивается в красный цвет, а лакмус - в синий. Они реагируют с водой с образованием гидроксидов в экзотермической реакции.
- СаО + Н 2 О → Са (ОН) 2 + Q
Оксид кальция реагирует с углеродом с образованием ацетилида.
- CaO + 3C → CaC 2 + CO (при 2500 0 )
- CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
- CaCN 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 N — CN
- H 2 N — CN + H 2 O → (H 2 N) CO ( мочевина )
- CaCN 2 + 2H 2 O → CaCO 3 + NH 3
Гидроксиды
Они образуются из соответствующих оксидов при реакции с водой. Обладают основным характером: фенолфталеин окрашивается в розовый цвет, а лакмус - в синий. Гидроксид бериллия является исключением, так как он имеет амфотерный характер.
- Ве (ОН) 2 + 2HCl → ВеСl 2 + Н 2 О
- Ве (ОН) 2 + NaOH → Na [Ве (ОН) 3 ]
Соли
Ca и Mg содержатся в природе во многих соединениях, таких как доломит , арагонит , магнезит (карбонатные породы). Ионы кальция и магния содержатся в жесткой воде . Жесткая вода представляет собой сложную проблему. Очень интересно удалить эти ионы и тем самым смягчить воду. Эта процедура может быть выполнена с использованием таких реагентов, как гидроксид кальция , карбонат натрия или фосфат натрия . Более распространенным методом является использование ионообменных алюмосиликатов или ионообменных смол, которые улавливают Ca 2+ и Mg 2+ и вместо этого высвобождают Na + :
- Na 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 + Ca 2+ → CaO · Al 2 O 3 · 6SiO 2 + 2Na +
Биологическая роль и меры предосторожности
Магний и кальций присутствуют повсеместно и необходимы всем известным живым организмам. Они участвуют более чем в одной роли, например, насосы ионов магния или кальция играют роль в некоторых клеточных процессах, магний функционирует как активный центр некоторых ферментов , а соли кальция играют структурную роль, особенно в костях.
Стронций играет важную роль в морской водной жизни, особенно в твердых кораллах, которые используют стронций для создания своих экзоскелетов . Он и барий находят некоторое применение в медицине, например, « бариевая мука » при рентгенографии, в то время как соединения стронция используются в некоторых зубных пастах . Избыточные количества стронция-90 токсичны из-за своей радиоактивности, а стронций-90 имитирует кальций, а затем может убить.
Однако бериллий и радий токсичны. Низкая растворимость бериллия в воде означает, что он редко доступен для биологических систем; он не играет известной роли в живых организмах и, когда они встречаются, обычно очень токсичен. [7] Радий имеет низкую доступность и очень радиоактивен, что делает его токсичным для жизни.
Расширения
Считается, что следующим щелочноземельным металлом после радия является элемент 120 , хотя это может быть неверно из-за релятивистских эффектов . [76] Впервые синтез элемента 120 был предпринят в марте 2007 года, когда группа ученых из Лаборатории ядерных реакций им. Флерова в Дубне бомбардировала плутоний- 244 ионами железа- 58 ; тем не менее, атомы не образовывались, что привело к пределу 400 фб для поперечного сечения при изученной энергии. [77] В апреле 2007 года команда GSI попыталась создать элемент 120 путем бомбардировки урана- 238 никелем -64, хотя никаких атомов обнаружено не было, что привело к пределу реакции в 1,6 pb. Снова была предпринята попытка синтеза при более высокой чувствительности, хотя никаких атомов обнаружено не было. Были опробованы и другие реакции, но все они закончились неудачей. [78]
Согласно прогнозам, химический состав элемента 120 будет ближе к химическому составу кальция или стронция [79], а не бария или радия . Это необычно, поскольку периодические тенденции предсказывают, что элемент 120 будет более реактивным, чем барий и радий. Эта пониженная реакционная способность происходит из-за ожидаемых энергий валентных электронов элемента 120, увеличения энергии ионизации элемента 120 и уменьшения металлических и ионных радиусов . [79]
Следующий щелочноземельный металл после элемента 120 точно не предсказан. Хотя простая экстраполяция с использованием принципа Ауфбау предполагает, что элемент 170 является родственником 120, релятивистские эффекты могут сделать такую экстраполяцию недействительной. Следующим элементом со свойствами, аналогичными щелочноземельным металлам, будет элемент 166, хотя из-за перекрытия орбиталей и более низкой энергетической щели под подоболочкой 9s элемент 166 может вместо этого быть помещен в группу 12 ниже копернициума . [80] [81]
Заметки
- ^ Для краткости используется обозначение благородных газов ; ближайший благородный газ, который предшествует рассматриваемому элементу, записывается первым, а затем электронная конфигурация продолжается с этой точки вперед.
- ^ Энергия дана в -кДж / моль, растворимость в моль / л; HE означает « энергия гидратации ».
- ^ Число в скобках относится к погрешности измерения . Эта неопределенность применяется к наименее значащей цифре (ам) числа перед значением в скобках (т. Е. Отсчет от самой правой цифры до левой). Например,1.007 94 (7) означает1,007 94 ± 0,000 07 , тогда как1.007 94 (72) означает1,007 94 ± 0,000 72 . [15]
- ^ Элемент не содержит стабильных нуклидов , а значение в скобках указывает массовое число самого долгоживущего изотопа элемента. [16] [17]
- ^ Цвет пламени чистого радия никогда не наблюдался; малиново-красный цвет является экстраполяцией цвета его соединений при испытании пламенем. [20]
Рекомендации
- ^ Международный союз чистой и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC - IUPAC . ISBN 0-85404-438-8 . С. 51. Электронная версия. .
- ^ Б с д е е г ч я J Королевское химическое общество . «Визуальные элементы: группа 2 - щелочноземельные металлы» . Визуальные элементы . Королевское химическое общество. Архивировано 5 октября 2011 года . Проверено 13 января 2012 года .
- ^ «Периодическая таблица: атомные свойства элементов» (PDF) . nist.gov . Национальный институт стандартов и технологий . Сентябрь 2010. Архивировано (PDF) из оригинала 2012-08-09 . Проверено 17 февраля 2012 года .
- ^ Б с д е е г Лиде, Д.Р., изд. (2003). CRC Справочник по химии и физике (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ «Изобилие в земной коре» . WebElements.com. Архивировано 9 марта 2007 года . Проверено 14 апреля 2007 года .
- ^ а б в Якубке, Ханс-Дитер; Jeschkeit, Hans, eds. (1994). Краткая энциклопедия химии . пер. rev. Иглсон, Мэри. Берлин: Вальтер де Грюйтер.
- ^ Белл, NA (1972). «Галогенид и псевдогалогениды бериллия» . В Эмелеусе - Гарри Юлий; Шарп, AG (ред.). Успехи неорганической химии и радиохимии, Том 14 . Нью-Йорк: Academic Press. С. 256–277. ISBN 978-0-12-023614-5.
- ^ Уолш, Кеннет А. (1 августа 2009 г.). Химия и переработка бериллия . ASM International. С. 99–102, 118–119. ISBN 978-0-87170-721-5.
- ^ Герц, Раймонд К. (1987). «Общая аналитическая химия бериллия» . В Койле, Фрэнсис Т. (ред.). Химический анализ металлов: симпозиум . ASTM. С. 74–75. ISBN 978-0-8031-0942-1.
- ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. XXXVI-XXXVII.
- ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. XXXVI.
- ^ Лида 2004 , стр. 12-23.
- ^ Wiberg, Wiberg & Holleman 2001 , стр. 1073.
- ^ «Стандартная неопределенность и относительная стандартная неопределенность» . Ссылка CODATA . Национальный институт стандартов и технологий . Архивировано 16 октября 2011 года . Проверено 26 сентября 2011 года .
- ^ а б Визер, Майкл Э .; Берглунд, Майкл (2009). «Атомный вес элементов 2007 (Технический отчет IUPAC)» (PDF) . Pure Appl. Chem. ИЮПАК . 81 (11): 2131–2156. DOI : 10.1351 / PAC-REP-09-08-03 . S2CID 98084907 . Архивировано 2 ноября 2012 года (PDF) . Проверено 7 февраля 2012 года .
- ^ а б Визер, Майкл Э .; Коплен, Тайлер Б. (2011). «Атомный вес элементов 2009 (Технический отчет IUPAC)» (PDF) . Pure Appl. Chem. ИЮПАК . 83 (2): 359–396. DOI : 10.1351 / PAC-REP-10-09-14 . S2CID 95898322 . Архивировано 11 февраля 2012 года (PDF) . Проверено 11 февраля 2012 года .
- ^ Слейтер, JC (1964). «Атомные радиусы в кристаллах». Журнал химической физики . 41 (10): 3199–3205. Bibcode : 1964JChPh..41.3199S . DOI : 10.1063 / 1.1725697 .
- ^ Дженсен, Уильям Б. (2003). «Место цинка, кадмия и ртути в таблице Менделеева» (PDF) . Журнал химического образования . Американское химическое общество . 80 (8): 952–961. Bibcode : 2003JChEd..80..952J . DOI : 10.1021 / ed080p952 . Архивировано из оригинального (PDF) 11 июня 2010 года . Проверено 6 мая 2012 .
- ^ Кирби, H.W; Салуцкий, Мюррелл L (1964). Радиохимия радия . Национальная академия прессы.
- ^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " , Nuclear Physics A , 729 : 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , doi : 10.1016 / j.nuclphysa.2003.11 0,001
- ^ Ричард Б. Файерстоун (15 марта 2010 г.). «Изотопы кальция (Z = 20)» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинала 6 мая 2012 года . Проверено 12 июня 2012 года .
- ^ Ричард Б. Файерстоун (15 марта 2010 г.). «Изотопы бария (Z = 56)» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли. Архивировано из оригинала 6 мая 2012 года . Проверено 12 июня 2012 года .
- ^ Роберт Э. Кребс (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочное руководство . Издательская группа "Гринвуд". С. 65–81. ISBN 0-313-33438-2.
- ^ а б Миллер, М. Майкл. «Товарный отчет: Лайм» (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала на 11.11.2011 . Проверено 6 марта 2012 .
- ^ a b Weeks 1968 , стр. 535.
- ^ а б Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. X. Щелочноземельные металлы и магний и кадмий». Журнал химического образования . 9 (6): 1046. Bibcode : 1932JChEd ... 9.1046W . DOI : 10.1021 / ed009p1046 .
- ^ а б Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XII. Другие элементы, выделенные с помощью калия и натрия: бериллий, бор, кремний и алюминий». Журнал химического образования . 9 (8): 1386. Bibcode : 1932JChEd ... 9.1386W . DOI : 10.1021 / ed009p1386 .
- ^ а б Недели, Мэри Эльвира (1933). «Открытие элементов. XIX. Радиоактивные элементы». Журнал химического образования . 10 (2): 79. Bibcode : 1933JChEd..10 ... 79W . DOI : 10.1021 / ed010p79 .
- Перейти ↑ Weeks 1968 , p. 537.
- ^ Воклен, Луи-Николя (1798). "De l'Aiguemarine, ou Béril; et découverie d'une terre nouvelle dans cette Pierre" . Анналы де Шими (26): 155–169. Архивировано 27 апреля 2016 года.
- ^ Велер, Фридрих (1828). «Убер дас бериллий и иттрий» . Annalen der Physik . 89 (8): 577–582. Bibcode : 1828AnP .... 89..577W . DOI : 10.1002 / andp.18280890805 .
- ^ Бюсси, Антуан (1828). "D'une travail qu'il a entrepris sur le glucinium" . Journal de Chimie Médicale (4): 456–457. Архивировано 22 мая 2016 года.
- ^ a b Weeks 1968 , стр. 539.
- ^ а б Дэви, Х. (1808). «Электрохимические исследования разложения земли; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака» . Философские труды Лондонского королевского общества . 98 : 333–370. Bibcode : 1808RSPT ... 98..333D . DOI : 10.1098 / rstl.1808.0023 . JSTOR 107302 . Архивировано 30 сентября 2015 года.
- ^ Уильямс, Ричард (2004). Печи для обжига извести и сжигание извести . п. 4. ISBN 978-0-7478-0596-0.
- ^ Оутс, JA H (1 июля 2008 г.). Известь и известняк: химия и технология, производство и использование . ISBN 978-3-527-61201-7.
- ^ Дэви Х. (1808). «Электрохимические исследования разложения земли; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака» . Философские труды Лондонского королевского общества . 98 : 333–370. Bibcode : 1808RSPT ... 98..333D . DOI : 10.1098 / rstl.1808.0023 . Архивировано 30 сентября 2015 года.
- ^ Мюррей, Т. (1993). "Элементарные шотландцы: открытие стронция". Шотландский медицинский журнал . 38 (6): 188–189. DOI : 10.1177 / 003693309303800611 . PMID 8146640 . S2CID 20396691 .
- ^ Дэви, Хамфри (1808). исследования разложения земель; с наблюдениями за металлами, полученными из щелочноземельных металлов, и за амальгамой, полученной из аммиака . 98 . Философские труды Лондонского королевского общества. С. 333–370. Архивировано 30 сентября 2015 года.
- ^ "Заголовок" . Annalen der Chemie und Pharmacie . 93 (3): фми. 1855. DOI : 10.1002 / jlac.18550930301 .
- ^ Вагнер, Руд .; Neubauer, C .; Девиль, Х. Сент-Клер; Сорель; Wagenmann, L .; Техник; Жирар, Эме (1856 г.). «Нотизен» . Journal für Praktische Chemie . 67 : 490–508. DOI : 10.1002 / prac.18560670194 .
- ^ Кюри, Пьер; Кюри, Мари; Бемон, Гюстав (1898). «Sur une nouvelle entity fortement radio-active, contenue dans la pechblende (О новом сильно радиоактивном веществе, содержащемся в урановой обманке)» . Comptes Rendus . 127 : 1215–1217. Архивировано 6 августа 2009 года . Проверено 1 августа 2009 .
- ^ «радий» . Интернет-словарь этимологии . Архивировано 13 января 2012 года . Проверено 20 августа 2011 года .
- ^ Авторы Merck (2006). О'Нил, Мэридейл Дж .; Heckelman, Patricia E .; Роман, Чери Б. (ред.). Индекс Мерк: Энциклопедия химикатов, лекарств и биологических препаратов (14-е изд.). Станция Уайтхаус, Нью-Джерси, США: Исследовательские лаборатории Merck, Merck & Co., Inc. ISBN 0-911910-00-X.
- ^ Эмсли, Джон (2001). Природа Строительные блоки: A-Z Руководство по элементам . Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850340-7.CS1 maint: ref дублирует значение по умолчанию ( ссылка )
- ^ «Изобилие в Мировом океане» . Марк Уинтер, Университет Шеффилда и WebElements Ltd, Великобритания . WebElements. Архивировано из оригинального 5 -го августа 2011 года . Проверено 6 августа 2011 года .
- ^ «Изобилие в ручье» . Марк Уинтер, Университет Шеффилда и WebElements Ltd, Великобритания . WebElements. Архивировано из оригинала 4 августа 2011 года . Проверено 6 августа 2011 года .
- ^ Обер, Джойс А. "Обзор минерального сырья 2010: Стронций" (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 16.07.2010 . Проверено 14 мая 2010 .
- ^ а б в г Кресс, Роберт; Баудис, Ульрих; Егер, Пол; Рихерс, Х. Германн; Вагнер, Хайнц; Винклер, Джохер; Вольф, Ханс Уве (2007). «Барий и соединения бария». В Ульмане, Франц (ред.). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a03_325.pub2 . ISBN 978-3527306732.
- ^ a b "Radium" Архивировано 15 ноября 2012 г. в Wayback Machine , Национальная лаборатория Лос-Аламоса. Проверено 5 августа 2009.
- ^ Мэлли, Марджори С. (25 августа 2011 г.). Радиоактивность . С. 115–. ISBN 978-0-19-983178-4. Архивировано 5 сентября 2015 года.
- ^ Кемаль, Мевлют; Арслан, В; Акар, А; Канбазоглу, М. (1996). Производство SrCO методом черной золы: Определение параметров восстановительного обжига . п. 401. ISBN. 9789054108290. Архивировано 27 апреля 2016 года.
- ^ Миллер, М.М. «Барит» (PDF) . USGS.gov. Архивировано (PDF) из оригинала 07.07.2012.
- ^ Petzow, GN; Aldinger, F .; Jönsson, S .; Welge, P .; Ван Кампен, В .; Mensing, T .; Брюнинг, Т. (2005). «Бериллий и соединения бериллия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a04_011.pub2 . ISBN 3527306730.
- ^ Диль, Роланд (2000). Мощные диодные лазеры . Springer. п. 104 . ISBN 3-540-66693-1.
- ^ «Инженеры Purdue создают более безопасное и эффективное ядерное топливо, моделируют его характеристики» . Университет Пердью. 27 сентября 2005 года архивация из первоисточника 27 мая 2012 года . Проверено 18 сентября 2008 года .
- ^ Дэвис, Джозеф Р. (1998). «Бериллий» . Справочник по металлам . ASM International. С. 690–691 . ISBN 978-0-87170-654-6.
- ^ Шварц, Мел М. (2002). Энциклопедия материалов, деталей и отделки . CRC Press. п. 62. ISBN 1-56676-661-3.
- ^ а б Грей, Теодор (2009). Элементы: визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной . Нью-Йорк: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
- ^ Бейкер, Хью Д.Р.; Avedesian, Майкл (1999). Магний и магниевые сплавы . Парк материалов, Огайо: информационное общество материалов. п. 4. ISBN 0-87170-657-1.
- ^ Амундсен, К .; Ауне, ТЗ; Bakke, P .; Эклунд, HR; Haagensen, J. Ö .; Nicolas, C .; Rosenkilde, C .; Van Den Bremt, S .; Валлевик, О. (2003). «Магний». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI : 10.1002 / 14356007.a15_559 . ISBN 3527306730.
- ^ Лиде, Д.Р., изд. (2005). CRC Справочник по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
- ^ Морено, Тереза; Querol, Ксавье; Аластуэй, Андрес; Крус Мингвильон, Мари; Пей, Хорхе; Родригес, Серхио; Висенте Миро, Хосе; Фелис, Карлес; Гиббонс, Уэс (2007). «Эпизоды загрязнения атмосферы в рекреационных целях: вдыхаемые металлосодержащие частицы от фейерверков» (PDF) . Атмосферная среда . 41 (5): 913. Bibcode : 2007AtmEn..41..913M . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2006.09.019 . hdl : 10261/185836 .
- ^ Миледи, Р. (1966). «Стронций как заменитель кальция в процессе высвобождения передатчика в нервно-мышечном соединении». Природа . 212 (5067): 1233–4. Bibcode : 1966Natur.212.1233M . DOI : 10.1038 / 2121233a0 . PMID 21090447 . S2CID 11109902 .
- ^ Hagler DJ, младший; Года Ю. (2001). «Свойства синхронного и асинхронного высвобождения во время депрессии последовательности импульсов в культивируемых нейронах гиппокампа». J. Neurophysiol . 85 (6): 2324–34. DOI : 10,1152 / jn.2001.85.6.2324 . PMID 11387379 .
- ^ Standring, WJF; Selns, ØG; Сневе, М; Finne, IE; Хоссейни, А; Амундсен, я; Странд, П. (2005 г.), Оценка последствий вывода из эксплуатации радиоизотопных тепловых генераторов (РИТЭГ) для окружающей среды, здоровья и безопасности на Северо-Западе России (PDF) , Остерос: Управление радиационной защиты Норвегии , архивировано из оригинала (PDF) 03 марта 2016 г. , получено 13.03.2019
- ^ «Источники энергии для удаленных арктических приложений» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление оценки технологий. Июнь 1994 г. OTA-BP-ETI-129.
- ^ Джонс, Крис Дж .; Торнбэк, Джон (2007). Медицинские приложения координационной химии . Королевское химическое общество. п. 102 . ISBN 978-0-85404-596-9.
- ^ Террилл-младший, JG; Ingraham Sc, 2-й; Мёллер, DW (1954). «Радий в искусстве исцеления и в промышленности: радиационное воздействие в Соединенных Штатах» . Отчеты об общественном здравоохранении . 69 (3): 255–62. DOI : 10.2307 / 4588736 . JSTOR 4588736 . PMC 2024184 . PMID 13134440 .
- ^ «СМИ и экологический конфликт - Radium Girls» . Архивировано из оригинала на 2009-07-21 . Проверено 1 августа 2009 .
- ^ Комитет по использованию и замене источников излучения, Национальный исследовательский совет (США); Совет по ядерным и радиационным исследованиям, Национальный исследовательский совет (США) (январь 2008 г.). Использование и замена источников излучения: сокращенная версия . п. 24. ISBN 978-0-309-11014-3. Архивировано 5 сентября 2015 года.
- ^ Бентел, Гунилла Карлесон (1996). Планирование лучевой терапии . п. 8. ISBN 978-0-07-005115-7. Архивировано 5 сентября 2015 года.
- ^ http://www.docbrown.info/page13/ChemicalTests/ChemicalTestsc.htm
- ^ https://www.askiitians.com/forums/Physical-Chemistry/beryllium-and-magnesium-do-not-give-colour-to-flam_83845.htm
- ^ Геггелер, Хайнц В. (5–7 ноября 2007 г.). "Газовая фаза химии сверхтяжелых элементов" (PDF) . Курс лекций Texas A&M . Архивировано из оригинального (PDF) 20 февраля 2012 года . Проверено 26 февраля 2012 года .
- ^ Оганесян, Ю. Ц .; Утёнков, В .; Лобанов Ю.А. Абдуллин, Ф .; Поляков, А .; Sagaidak, R .; Широковский, И .; Цыганов Ю.А. Воинов, А. (2009). «Попытка получить элемент 120 в реакции 244 Pu + 58 Fe». Phys. Ред . С. 79 (2): 024603. Bibcode : 2009PhRvC..79b4603O . DOI : 10.1103 / PhysRevC.79.024603 .
- ^ http://fias.uni-frankfurt.de/kollo/Duellmann_FIAS-Kolloquium.pdf [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ а б Сиборг, GT (ок. 2006 г.). «трансурановый элемент (химический элемент)» . Британская энциклопедия . Архивировано 30 ноября 2010 года . Проверено 16 марта 2010 года .
- ^ Fricke, B .; Greiner, W .; Вабер, JT (1971). «Продолжение таблицы Менделеева до Z = 172. Химия сверхтяжелых элементов». Теоретика Chimica Acta . 21 (3): 235–260. DOI : 10.1007 / BF01172015 . S2CID 117157377 .
- ^ Hoffman, Darleane C .; Ли, Диана М .; Першина, Валерия (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». In Morss; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия элементов актинидов и трансактинидов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media . ISBN 978-1-4020-3555-5.
Библиография
- Недели, Мэри Эльвира ; Лейчестер, Генри М. (1968). Открытие Стихий . Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования. LCCCN 68-15217.
дальнейшее чтение
- Группа 2 - Щелочноземельные металлы , Королевское химическое общество.
- Хоган, Майкл. 2010. Кальций . ред. А. Йоргенсен, К. Кливленд. Энциклопедия Земли . Национальный совет по науке и окружающей среде.
- Магуайр, Майкл Э. «Щелочноземельные металлы». Химия: основы и приложения . Эд. JJ Lagowski . Vol. 1. Нью-Йорк: Справочник Macmillan USA, 2004. 33–34. 4 тт. Виртуальная справочная библиотека Гейла. Томсон Гейл.
- Зильберберг, М.С., Химия: молекулярная природа материи и изменений (3e édition, McGraw-Hill 2009)
- Петруччи Р.Х., Харвуд В.С. и Херринг Ф.Г., Общая химия (8e édition, Prentice-Hall 2002)