Berylowce - właściwości fizykochemiczne i otrzymywanie - Pierwiastki bloku s

Berylowce są miękkimi, srebrzystobiałymi metalami, które, będąc aktywne chemicznie, występują w przyrodzie wyłącznie w postaci związków chemicznych. Wapń, bar oraz stront, ze względu na dużą reaktywność, przechowuje się w nafcie. W związkach chemicznych berylowce przyjmują $II$ stopień utlenienia.

Polecenie 1

Jakie pierwiastki zaliczamy do berylowców? Zapoznaj się z poniższym filmem samouczkiem, a następnie rozwiąż ćwiczenia sprawdzające.

R9ApUChtuch351

Film pt.: „Jakie pierwiastki zaliczamy do berylowców?”
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RlIcwoGhIgiDj

Ćwiczenie 1

Konfiguracje elektronowe wybranych berylowców

Berylowiec	Konfiguracja elektronowa	Konfiguracja elektronowa (zapis z użyciem rdzenia gazu szlachetnego)	Konfiguracja elektronowa (pełna)
${}_{4}{Be}$	$K^{2} L^{2}$	$[{}_{2}H e] 2 s^{2}$	$1 s^{2} 2 s^{2}$
${}_{12}{Mg}$	$K^{2} L^{8} M^{2}$	$[{}_{10}N e] 3 s^{2}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2}$
${}_{20}{Ca}$	$K^{2} L^{8} M^{8} N^{2}$	$[{}_{18}A r] 4 s^{2}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{2}$

Właściwości fizykochemiczne berylowców

R1f0zKZkbUpZI1

Ilustracja przedstawia dwie pierwsze grupy układu okresowego: w lewej kolumnie: wodór, zaznaczony na zielono, lit sód potas, rubid, cez i frans zaznaczone na pomarańczowo, a w drugiej kolumnie zaznaczone na beżowo: beryl, magnez, wapń, stront, bar, rad. po lewej stronie kolumn znajduje się strzałka skierowana w dół podpisana: wzrost aktywności. — Źródło: dostępny w internecie: www.epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

Porównując konfigurację elektronową berylowców i litowców – które posiadają tylko jeden elektron walencyjny – można zauważyć, że do uzyskania konfiguracji gazu szlachetnego, czyli do całkowitego zapełnienia powłok elektronowych, berylowce muszą oddać dwa elektrony. Wymaga to większej energii niż w przypadku oddania tylko jednego elektronu, dlatego wartość energii jonizacji berylowców jest większa niż litowców, a ich reaktywność mniejsza.

Berylowce reagują z wodą, ale nie aż tak gwałtownie jak litowce. Reaktywność berylowców rośnie w dół grupy, wynika to z tego, że elektrony walencyjne znajdują się dalej od jądra atomowego, które słabiej na nie oddziałuje. Są więc bardziej ekranowane od jądra.

Promienie atomowe i jonowe litowców i berylowców

R17RMb9saCd2w1

Ilustracja przedstawia promienie atomów i jonów w piknometrach. Wartości są następujące: kation litu 76, lit 152, kation berylu 45, beryl 112, kation sodu 102, sód 186, kation magnezu 72, magnez 160, kation potasu 138, potas 227, kation wapnia 100, wapń 197, kation rubidu 152, rubid 248, kation strontu 118, stront 215. — Promienie atomów i jonów podano w pikometrach [pm]
Źródło: Popnose, Wartości na podstawie Mizerski W., *Tablice chemiczne*, Wydawnictwo Adamantan, 2008, dostępny w internecie: en.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Porównując promienie jonowe litowców i berylowców można zauważyć, że berylowce z tego samego okresu co litowce mają mniejszy promień atomowy. Ponieważ jądra berylowców zawierają o jeden proton więcej niż litowców, to silniej przyciągają elektrony, co powoduje skrócenie promieni atomowych oraz wzrost energii potrzebnej do oderwania elektronów.

Ciekawostka

Jednym ze znanych minerałów, zawierających w swojej cząsteczce jony berylu, jest szmaragd.

RaTzkuMal6t30

Zdjęcie przedstawia nieregularny zielony przejrzysty walec, będący szmaragdem. — Szmaragd to kryształ minerału berylu o wzorze sumarycznym ${Be}_{3} {Al}_{2} {({SiO}_{3})}_{6}$ . Zielony kolor zawdzięcza domieszce jonów ${Cr}^{3 +}$ .
Źródło: Robert M. Lavinsky, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Zmiany właściwości berylowców związane ze wzrostem liczby atomowej

RAuRuHWiCu46x

wzrasta promień atomowy: Ilustracja przedstawia wzrost promienia atomowego następujących pierwiastków: beryl sto jedenaście pikometrów, magnez 160 pikometrów, wapń sto dziewięćdziesiąt siedem pikometrów, stront dwieście piętnaście pikometrów, bar dwieście siedemnaście pikometrów, rad dwieście dwadzieścia trzy piknometry., maleje elektroujemność: Ilustracja przedstawia wykres słupkowy elektroujemności według teorii Paulinga. Beryl jeden przecinek sześć, magnez jeden przecinek trzy, wapń jeden przecinek zero, stront jeden przecinek zero, bar zero przecinek dziewięć, rad zero przecinek dziewięć., rośnie aktywność chemiczna: Ilustracja przedstawia wzrost aktywności chemicznej. Rosnąco: beryl, magnez, wapń, stront, bar, rad., zmniejsza się temperatura topnienia: Ilustracja przedstawia wykres temperatury topnienia. Wartości są następujące: beryl tysiąc dwieście siedemdziesiąt osiem stopni Celsjusza, magnez sześćset czterdzieści dziewięć stopni Celsjusza, wapń osiemset trzydzieści dziewięć stopni Celsjusza, stront siedemset sześćdziesiąt dziewięć stopni Celsjusza, bar siedemset dwadzieścia dziewięć stopni Celsjusza, rad siedemset stopni Celsjusza., rośnie charakter zasadowy tlenków: na ilustracji znajduje się strzałka z grotem po prawej stronie. Od lewej do prawej tlenki: M g O, C a O, S r O, B a O., rośnie moc zasad: na ilustracji znajduje się strzałka z grotem po prawej stronie. Od lewej do prawej zasady: M g nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, C a nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, S r nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, B a nawias, O H, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego. , zmniejsza się energia jonizacji: na ilustracji przedstawiono wykres słupkowy energii jonizacji. Na osi X symbole pierwiastków od berylu do radu. Na osi Y wartości pierwszej i drugiej energii jonizacji od zero stopni do tysiąc sześćset kilodżula na mol. Beryl pierwsza wartość dziewięćset, druga tysiąc siedemset. Magnez siedemset pięćdziesiąt i tysiąc pięćset, wapń sześćset i tysiąc sto pięćdziesiąt, stront pięćset pięćdziesiąt i tysiąc sto, bar pięćset i tysiąc, rad pięćset i tysiąc., rośnie promień jonowy: na ilustracji przedstawiono w szeregu coraz większe koła. Pod nimi wartości. B e indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego siedemdziesiąt osiem trzydzieści cztery pikometrów, M g indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego siedemdziesiąt osiem pikometrów, C a indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego sto sześć pikometrów, S r indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego sto dwadzieścia siedem pikometrów, B a indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego sto czterdzieści trzy pikometrów, R a indeks górny, dwa, plus, koniec indeksu górnego siedemdziesiąt osiem sto pięćdziesiąt dwa pikometrów.

Zmiany berylowców wraz ze wzrostem liczby atomowej

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

Jakimi właściwościami charakteryzują się berylowce? Dlaczego beryl różni się od pozostałych berylowców?

RqeOtoEsrlO7l

Film edukacyjny pt. Badanie właściwości fizycznych berylowców
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 2

Zaznacz prawidłową odpowiedź.

Który z berylowców ma większą skłonność do tworzenia wiązań kowalencyjnych niż pozostałe?

RHTAT02NjeIf6

RNjH0M2AjNLPE

Ćwiczenie 3

Ćwiczenie 4

Dlaczego wapń przechowywany jest w argonie lub nafcie?

R1WpKu5lZuqfe

RKPxVrOKlgfjl

Zdjęcie ukazuje kawałki metalu zamknięte w szklanej rurce. — Czysty wapń w ochronnej atmosferze argonu
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.

Sole berylowców wprowadzone do płomienia palnika barwią go w charakterystyczny sposób

Podczas wprowadzenia roztworu soli berylowców do płomienia następuje wzbudzenie atomu metalu, co skutkuje zabarwieniem się płomienia na odpowiedni kolor. Tą metodę wykorzystuje się do analizy kationów.

RW5xsr2qo8GFc

Na ilustracji trzy palniki z płomieniami. W pierwszym płomieniu wapń, kolor płomienia pomarańczowy. W drugim płomieniu stront – kolor płomienia czerwony. W trzecim bar – kolor płomienia jest żółty. — Różne barwy płomieni roztworów soli berylowców
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1FHHHlPVymLk1

Ćwiczenie 5

Otrzymywanie berylowców

Magnez można otrzymać w wyniku elektrolizy stopionego chlorku magnezu. Wapń i stront otrzymuje się podczas elektrolizy soli, takich jak chlorek wapnia czy chlorek strontu.

Elektroliza stopionego ${MgCl}_{2}$

$A (+) 2 {Cl}^{-} \to {Cl}_{2} + 2 e^{-}$

$K (-) {Mg}^{2 +} + 2 e^{-} \to Mg$

Elektroliza stopionego ${SrCl}_{2}$

RZEUyRGbLdtiL

Ćwiczenie 6

Ćwiczenie 7

Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki ze $100 g$ wody dodano $20 g$ magnezu oraz kilka kropel roztworu fenoloftaleiny. Zapisz cząsteczkowe równanie reakcji chemicznej, jakie zaszło w probówce, oraz obserwacje. Dodatkowo oblicz, ile gramów gazu wydzieliło się z probówki (do zakończenia reakcji). Wynik zaokrąglij do dwóch miejsc po przecinku.

R17aZHR3F6dDT

RCs59yC2kUu93

Rówanie reakcji chemicznej: $Mg + 2 H_{2} O \to Mg {(OH)}_{2} + H_{2}$

Obserwacje: Powstały w probówce roztwór zmienił zabarwienie na kolor malinowy. Dodatkowo z probówki zaczął wydzielać się bezbarwny gaz.

Obliczenia:

$24 g Mg — 2 g H_{2}$

$20 g Mg — x$

$x = 1,67 g H_{2}$

Z próbówki wydzieliło się $1,67 g$ wodoru.

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Litowce - występowanie i zastosowanie

Reakcje jakim ulegaja berylowce. Zastosowanie berylowców i ich związków

Berylowce - właściwości fizykochemiczne i otrzymywanie

Konfiguracje elektronowe wybranych berylowców

Właściwości fizykochemiczne berylowców

Promienie atomowe i jonowe litowców i berylowców

Zmiany właściwości berylowców związane ze wzrostem liczby atomowej

Sole berylowców wprowadzone do płomienia palnika barwią go w charakterystyczny sposób

Otrzymywanie berylowców

Elektroliza stopionego ${MgCl}_{2}$

Elektroliza stopionego ${SrCl}_{2}$

Notatnik

Litowce - występowanie i zastosowanie

Reakcje jakim ulegaja berylowce. Zastosowanie berylowców i ich związków

Berylowce - właściwości fizykochemiczne i otrzymywanie

Konfiguracje elektronowe wybranych berylowców

Właściwości fizykochemiczne berylowców

Promienie atomowe i jonowe litowców i berylowców

Zmiany właściwości berylowców związane ze wzrostem liczby atomowej

Sole berylowców wprowadzone do płomienia palnika barwią go w charakterystyczny sposób

Otrzymywanie berylowców

Elektroliza stopionego MgCl2

Elektroliza stopionego SrCl2

Notatnik

Elektroliza stopionego ${MgCl}_{2}$

Elektroliza stopionego ${SrCl}_{2}$