Номер 2, страница 380 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 52. Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - номер 2, страница 380.

Условие.

2. Сравните химические свойства бериллия, магния и щелочноземельных металлов. Сравните бериллий со щелочноземельными металлами и магнием. Охарактеризуйте общие, специфические и единичные свойства бериллия.

Решение.

Решение 2.

Бериллий (Be), магний (Mg) и щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba, Ra) составляют 2-ю группу Периодической системы. Их химические свойства схожи, но имеют и существенные различия, особенно у бериллия, который является первым элементом в группе.

Сравнение химических свойств бериллия, магния и щелочноземельных металлов

Все элементы 2-й группы имеют на внешнем энергетическом уровне два электрона ($ns^2$), которые они легко отдают, проявляя в соединениях степень окисления +2. Они являются сильными восстановителями.

Однако по мере движения вниз по группе (от Be к Ra) их свойства закономерно изменяются:

• Химическая активность: Активность металлов возрастает от бериллия к радию. Это связано с увеличением атомного радиуса и уменьшением энергии ионизации, что облегчает отдачу валентных электронов.
• Взаимодействие с водой:
  • Бериллий не реагирует с водой даже при нагревании из-за прочной оксидной пленки на его поверхности.
  • Магний очень медленно реагирует с холодной водой, но активно взаимодействует с горячей водой и водяным паром с образованием гидроксида и водорода: $Mg + 2H_2O \xrightarrow{t} Mg(OH)_2 + H_2 \uparrow$.
  • Щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba) бурно реагируют с холодной водой, образуя щелочь (растворимое основание) и водород: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$.
• Свойства оксидов и гидроксидов:
  • Оксид бериллия ($BeO$) и гидроксид бериллия ($Be(OH)_2$) проявляют амфотерные свойства, то есть реагируют и с кислотами, и с щелочами.
  • Оксид магния ($MgO$) и гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) являются основными, но $Mg(OH)_2$ — слабое, нерастворимое в воде основание.
  • Оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов (например, $CaO$ и $Ca(OH)_2$) являются сильными основаниями (щелочами), и их сила возрастает от Ca к Ba.

Ответ: Бериллий, магний и щелочноземельные металлы являются элементами 2-й группы, проявляют степень окисления +2 и являются восстановителями. Однако химическая активность, реакционная способность по отношению к воде и основность гидроксидов возрастают вниз по группе от бериллия к барию. Бериллий стоит особняком, проявляя амфотерные свойства, в отличие от ярко выраженных основных свойств остальных металлов группы.

Общие свойства бериллия

Общие свойства бериллия с магнием и щелочноземельными металлами обусловлены их положением в одной группе:

• Наличие двух валентных электронов на внешней $\text{s}$-орбитали.
• Образование соединений с постоянной степенью окисления +2.
• Восстановительные свойства (хотя у бериллия они выражены слабее всех в группе).
• Все являются металлами.

Ответ: Общие свойства бериллия с другими металлами 2-й группы включают одинаковую электронную конфигурацию внешнего слоя ($ns^2$), постоянную степень окисления +2 в соединениях и проявление восстановительных свойств.

Специфические и единичные свойства бериллия

Уникальность бериллия вызвана его малым атомным и ионным радиусом, а также высокой электроотрицательностью по сравнению с другими металлами группы. Это приводит к так называемой "диагональной схожести" с алюминием (Al).

• Амфотерность: Это главное отличие бериллия. Сам металл, его оксид и гидроксид реагируют как с кислотами, так и с сильными щелочами. Магний и щелочноземельные металлы реагируют только с кислотами.
  Реакция с кислотой: $Be + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2 \uparrow$
  Реакция с раствором щелочи: $Be + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4] + H_2 \uparrow$
  Гидроксид бериллия также амфотерен:
  $Be(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + 2H_2O$
  $Be(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$ (образуется тетрагидроксобериллат натрия)
• Преимущественно ковалентный характер связей: Из-за сильной поляризующей способности иона $Be^{2+}$ (малый размер, большой заряд) многие его соединения (например, галогениды $BeCl_2, BeF_2$) имеют преимущественно ковалентный, а не ионный характер. Соединения же остальных металлов группы являются типично ионными. Как следствие, соли бериллия сильно гидролизуются в водных растворах.
• Пассивность: Бериллий покрыт прочной, химически инертной оксидной пленкой $BeO$, которая защищает его от взаимодействия с воздухом и водой даже при высоких температурах. Другие металлы группы более активны и легко окисляются.
• Координационные числа: В отличие от других металлов группы, для которых характерны координационные числа 6 или 8, для бериллия наиболее характерно координационное число 4 (например, в ионе $[Be(OH)_4]^{2-}$ или $[BeF_4]^{2-}$).

Ответ: Специфические и единичные свойства бериллия включают амфотерность (реакция с кислотами и щелочами), образование соединений с преимущественно ковалентным характером связи, химическую пассивность из-за прочной оксидной пленки и склонность к образованию комплексных соединений с координационным числом 4. Эти свойства отличают его от магния и щелочноземельных металлов, которые проявляют типичные основные свойства.