Берилій та його характеристики
Загальна характеристика берилію
Берилій мало поширений у земній корі [0,0004% (мас.)]. Він входить до складу деяких мінералів, з яких найчастіше зустрічається берил Be3Al2(SiO3)6.
Берилій являє собою метал сіро-стального кольору (рис. 1) з щільною гексагональною кристалічною решіткою, досить твердий і тендітний. На повітрі покривається оксидною плівкою, що надає йому матового відтінку і зумовлює знижену хімічну активність.
Мал. 1. Берилій. Зовнішній вигляд.
Атомна та молекулярна маса берилію
Відносна атомна маса Ar - це молярна маса атома речовини, віднесена до 1/12 молярної маси атома вуглецю-12 (12 С).
Відносна молекулярна маса Mr - це молярна маса молекули, віднесена до 1/12 молярної маси атома вуглецю-12 (12 С). Це безрозмірна величина.
Оскільки у вільному стані берилій існує у вигляді одноатомних молекул Be, значення його атомної та молекулярної мас збігаються. Вони дорівнюють 9,0121.
Ізотопи берилію
У природі берилій існує у вигляді єдиного ізотопу 9 Be. Масове число дорівнює 9. Ядро атома містить чотири протони та п'ять нейтронів.
Існує одинадцять штучних ізотопів берилію з масовими числами від 5 до 16, з яких найбільш стійкими є 10 Be з періодом напіврозпаду рівним 1,4 млн. років і 7 Be з періодом напіврозпаду 53 дні.
Іони берилію
На зовнішньому енергетичному рівні атома берилію є два електрони, які є валентними:
Через війну хімічного взаємодії берилій втрачає свої валентний електрони, тобто. є їх донором, і перетворюється на позитивно заряджений іон (Be 2+ ):
У сполуках берилій виявляє ступіньокиснення +2.
Молекула та атом берилію
У вільному стані берилій існує як одноатомних молекул Be. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом та молекулу літію:
Енергія іонізації атома, еВ
Радіус атома, пм
Сплави берилію
Головною областю застосування берилію є сплави, які цей метал вводиться як легуюча добавка. Крім берилієвих бронз (спав міді з 2,5% берилію), застосовуються сплави нікелю з 2-4% берилію, які за корозійною стійкістю, міцністю та пружністю можна порівняти з високоякісними нержавіючими сталями, а в деяких відносинах перевершують їх. Вони застосовуються для виготовлення пружин та хірургічних інструментів.
Невеликі добавки берилію до магнієвих сплавів підвищують їхню корозійну стійкість. Такі сплави, а також алюмінієві сплави з бериллієм застосовуються в авіабудуванні.
Приклади розв'язання задач
| Завдання | Напишіть формули кисневих сполук (оксидів) наступних елементів: а) берилію (ІІ); б) кремнію (IV); в) калію (І); г) миш'яку (V). |
| Відповідь | Відомо, що валентність кисню у сполуках завжди дорівнює II. Для того щоб скласти формулу речовини (оксиду) потрібно здійснити наступну послідовність дій. Спочатку записуємо хімічні знаки елементів, що входять до складу складної речовини та ставимо над знаком кожного елемента валентність римською цифрою: |
Знаходимо найменше кратне чисел одиниць валентностей: а) (II×II) = 4; б) (IV×II) = 8; в) (I×II) = 2; г) (V×II) = 10.
Розділимо найменшу загальну кратну кількість одиниць валентності кожного елемента окремо (отримані приватні і будуть індексами у формулі):
а) 4/2 = 2 та 4/2 = 2, отже, формула оксиду BeO;
б) 8/4 = 2 та 8/2 = 4, отже, формула оксиду SiO2;
в) 2/1 = 2 та 2/2 = 1, отже, формула оксиду K2O;
г) 10/5 = 2 та 10/2 = 5, отже, формула оксиду As2O5.
| Завдання | Здійсніть низку хімічних перетворень: |
Оксид берилію легко розчиняється в концентрованій азотній кислоті з утворенням нітрату берилію:
При дії розведеного розчину лугу, наприклад гідроксиду натрію, на нітрат берилію утворюється гідроксид берилію:
Гідроксид берилію – амфотерне з'єднання, при взаємодії з концентрованими розчинами лугів утворює солі берилати: