Номер 3, страница 131 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 27. Обзор металлических элементов А-групп. Глава VI. Металлы - номер 3, страница 131.

Условие.

3. Бериллий Be и магний Mg находятся в одной группе периодической системы, однако химические свойства этих металлов различны. Поясните почему. Свой ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций. Охарактеризуйте применение бериллия и магния.

Решение.

Решение 2.

Решение

Различия в химических свойствах бериллия и магния и их подтверждение уравнениями реакций

Бериллий (Be) и магний (Mg) оба находятся во второй группе (IIA) периодической системы и имеют по два валентных электрона на внешнем энергетическом уровне (конфигурации $2s^2$ для Be и $3s^2$ для Mg). Однако их химические свойства существенно различаются.

Основная причина этих различий кроется в положении бериллия в самом начале группы. Атом бериллия имеет очень маленький радиус и, как следствие, высокую энергию ионизации и электроотрицательность по сравнению с магнием и другими щелочноземельными металлами. Из-за этого химические связи в соединениях бериллия имеют значительный ковалентный характер, в то время как магний образует преимущественно ионные соединения. По своим свойствам бериллий проявляет диагональное сходство с алюминием (Al), элементом 3-го периода 13-й группы.

Главное химическое различие заключается в том, что бериллий и его соединения (оксид, гидроксид) проявляют амфотерные свойства, то есть реагируют и с кислотами, и с щелочами. Магний же является типичным металлом, а его оксид и гидроксид проявляют исключительно основные свойства.

Это различие можно подтвердить следующими уравнениями реакций:

1. Взаимодействие с щелочами. Бериллий, в отличие от магния, реагирует с водными растворами щелочей, вытесняя водород:

$Be + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4] + H_2\uparrow$ (образуется тетрагидроксобериллат натрия)

$Mg + NaOH(p-p) \rightarrow$ реакция не идет

2. Свойства гидроксидов. Гидроксид бериллия $Be(OH)_2$ является амфотерным, а гидроксид магния $Mg(OH)_2$ — основным.

Оба гидроксида реагируют с кислотами:

$Be(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + 2H_2O$

$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$

Но только гидроксид бериллия реагирует с щелочами:

$Be(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$

$Mg(OH)_2 + NaOH \rightarrow$ реакция не идет

Ответ: Химические свойства бериллия и магния различны из-за малого атомного радиуса и высокой электроотрицательности бериллия, что приводит к ковалентному характеру его связей и проявлению амфотерных свойств. В отличие от основного магния, амфотерный бериллий реагирует со щелочами ($Be + 2NaOH + 2H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4] + H_2\uparrow$), а его гидроксид растворяется как в кислотах, так и в щелочах.

Применение бериллия и магния

Бериллий:

1. Легирующая добавка. Используется для создания сплавов (например, бериллиевая бронза), которые обладают высокой прочностью, твердостью, упругостью и коррозионной стойкостью. Такие сплавы применяются в авиакосмической технике, для изготовления пружин и точных приборов, а также безыскровых инструментов для работы во взрывоопасных средах.

2. Ядерная энергетика. Бериллий используется в качестве замедлителя и отражателя нейтронов в ядерных реакторах благодаря своей способности эффективно рассеивать нейтроны, не поглощая их.

3. Рентгенотехника. Из-за своей низкой плотности и малого атомного номера бериллий почти прозрачен для рентгеновских лучей, поэтому из него делают «окошки» в рентгеновских трубках.

Магний:

1. Производство легких сплавов. Магний — самый легкий из конструкционных металлов. Его сплавы с алюминием, цинком, марганцем (например, дюралюминий, магналий) незаменимы в авиастроении, автомобилестроении и производстве портативной техники (корпуса ноутбуков, фотоаппаратов) для снижения веса конструкций.

2. Металлургия. Применяется как сильный восстановитель для получения других металлов (титана, урана, циркония) из их соединений.

3. Пиротехника. Магний горит ослепительно-ярким белым пламенем, что используется в осветительных и зажигательных ракетах, фейерверках и вспышках.

4. Защита от коррозии. Используется в качестве протекторной (жертвенной) защиты стальных конструкций, таких как корпуса судов и трубопроводы, от коррозии.

Ответ: Бериллий применяется в ядерной энергетике, рентгенотехнике и для создания специальных сплавов (бериллиевая бронза). Магний широко используется в производстве сверхлегких сплавов для авиации и автомобилестроения, в пиротехнике, а также в качестве восстановителя в металлургии и для защиты металлов от коррозии.