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碱土金属盐类解析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:碱土金属的硫酸盐、铬酸盐的溶解度差别较大。通常碱土金属与半径小或电荷高的阴离子形成的盐较难溶。碱土金属的碳酸盐、硫酸盐等的稳定性都是随着金属离子半径的增大而增强,表现为它们的分解温度依次升高。Li+、Be2+的极化力在碱金属和碱土金属中是最强的,因此Li2 CO3和BeCO3在其各自同族元素的碳酸盐中都是最不稳定的。

碱土金属盐类解析

1.盐类的通性

(1)晶形和颜色

Be2+、Mg2+的半径小,极化力大,使其盐具有共价性(如BeCl2易溶于有机溶剂),其他碱金属碱土金属的盐基本都是离子型的。碱土金属带两个正电荷,其离子半径比相应碱金属离子的小,极化力较强,因此碱土金属盐的离子键特征比碱金属盐的差。但同族元素随着金属离子半径的增大,键的离子性也增强。碱土金属离子本身无色,阴离子有色,则盐有色,如BaCrO4为黄色。

(2)溶解性

碱金属的绝大部分盐易溶于水,但是相应的碱土金属盐溶解度小,通常与一价含氧酸阴离子形成的盐是易溶的。例如,碱土金属的硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、酸式碳酸盐磷酸二氢盐等均易溶,卤化物除氟化物外也是易溶的。碱土金属的硫酸盐、铬酸盐的溶解度差别较大。

通常碱土金属与半径小或电荷高的阴离子形成的盐较难溶。例如,碱土金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐以及乙二酸盐等都是难溶盐。钙盐中以CaC2 O4的溶解度为最小,因此常用生成白色CaC2O4的沉淀反应来鉴定Ca2+

常见的难溶盐有MgCO3、MgNH4 PO4、CaC2O4、CaCO3、Ca3(PO42、BaCrO4、BaSO4等。在分析化学中常用BaSO4、MgNH4PO4沉淀分析Ba2+、Mg2+

(3)热稳定性

碱土金属盐的热稳定性比碱金属的差,但常温下也都是稳定的。碱土金属的碳酸盐、硫酸盐等的稳定性都是随着金属离子半径的增大而增强,表现为它们的分解温度依次升高。

含氧酸盐的热稳定性规律可以用离子极化理论来说明。在碳酸盐中,阳离子半径越小,即z/r值越大,极化力越强,越容易从夺取O2-生成氧化物,同时放出CO2,表现为碳酸盐的热稳定性越差,受热容易分解。碱土金属离子的极化力比相应的碱金属强,因而碱土金属的碳酸盐的稳定性比相应的碱金属碳酸盐差。Li、Be2+的极化力在碱金属和碱土金属中是最强的,因此Li2 CO3和BeCO3在其各自同族元素的碳酸盐中都是最不稳定的。例如,BeCO3加热不到100℃就分解,而BaCO3需在1 360℃时才分解。

2.重要的碱土金属盐(www.xing528.com)

(1)卤化物

碱金属卤化物除氟化物外,一般易溶于水。水合BeCl2、MgCl2在加热条件下按下式水解

所以如果MgCl2·6H2O脱水而不水解,需要在HCl气流的保护下加热脱水。氯化钙可用作制冷剂,以1.44∶1的质量比使CaCl2·6H2O与冰水混合,可获得-55℃的低温。无水氯化钙是工业生产和实验室中最常用的干燥剂之一。氯化钡BaCl2·2H2 O是重要的可溶性钡盐,从它出发可制备各种钡的化合物。可溶性钡盐对人、畜均有毒,对人的致死量为0.8 g,使用时切忌入口。

(2)硫酸盐

重晶石的主要成分是BaSO4,是最重要的钡资源。由于BaSO4不溶于水,将重晶石粉与煤粉混合,在转炉中于900~1 200℃下进行还原焙烧,使难溶盐转变为易溶于水的化合物。

用水溶解后,再沉淀为碳酸盐备用。

利用碳酸钡可以制取各种钡盐。

硫酸钙通常带有结晶水。CaSO4·2H2 O俗称石膏或生石膏,其半水化合物CaSO4·称为熟石膏或烧石膏。石膏是一种矿物,为单斜晶体,呈板状或纤维状,也有细粒块状的,呈淡灰、微红、浅黄或浅蓝色。生石膏加热至128℃,失去大部分结晶水,变成熟石膏;163℃以上时,结晶水全部失去。所以,在实验室中,无水硫酸钙是一种干燥剂。熟石膏粉末与水混合后有可塑性,但不久就硬化重新变成生石膏。此过程放出大量热并膨胀,因此可用于铸造模型和雕塑。硫酸钙和石膏可用作联合制造硫酸和水泥的原料,还可作油漆的白颜料、纸张的填料和豆腐的凝结剂。石膏是制造水泥的原料,可调节水泥的凝固时间。石膏是用来生产粉笔的原料。在土壤中加入石膏,可降低土壤的碱性。除此之外,生石膏可以用于外科医学上的固定,并可用于制造人造骨骼。但含硫酸钙的水就成为永久硬水。

硫酸钙的溶解度比较低,仅微溶于水,但溶于酸和铵盐溶液。硫酸镁MgSO4·7H2O为无色晶体,加热脱水生成无水MgSO4

硫酸镁易溶于水,微溶于醇,不溶于乙酸丙酮,用作媒染剂、泻盐、造纸、纺织肥皂陶瓷和油漆工业。

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