АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЛИТИЯ И БЕРИЛЛИЯ, А ТАКЖЕ ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Мы уже отмечали некоторые аномальные свойства лития и бериллия. Например, литий является единственным щелочным металлом, который при сгорании образует нормальный оксид. Бериллий, в отличие от всех остальных металлов II группы, практически не реагирует с холодной водой или с водяным паром.

Эти и другие аномальные свойства, описанные ниже, могут быть объяснены действием целого ряда факторов, связанных с положением лития и бериллия в самом верху соответствующих им групп:

1) оба этих элемента имеют высокие энергии ионизации по сравнению с другими членами их групп (см. табл. 13.2). Это объясняет ковалентный характер некоторых соединений лития и бериллия;

2) радиусы ионов, образуемых этими элементами, меньше, чем у других элементов их групп. Это определяет высокую плотность заряда, а следовательно, большую поляризующую способность лития и бериллия, что благоприятствует ковалентному характеру их соединений. Кроме того, это определяет и повышенные энергии решетки у их соединений. Повышенные энергии решетки обусловливают низкую растворимость соединений лития и бериллия;

3) литий и бериллий менее электроположительны и, следовательно, более электроотрицательны, чем остальные элементы в их группах. Об этом свидетельствуют их полинговские электроотрицательности (см. табл. 13.2). Этому не соответствует высокий окислительно-восстановительный потенциал лития (см. табл. 13.5), по которому можно было бы ошибочно заключить, что литий более электроположительный металл, чем остальные щелочные металлы. Высокий окислительно-восстановительный потенциал лития обусловлен его большой энергией гидратации (см. табл. 13.12).

Литий

Аномальные свойства лития

1. Единственный щелочной металл, который при сгорании на воздухе образует нормальный оксид.

2. Единственный щелочной металл, который непосредственно соединяется с азотом, образуя нитрид.

Другие свойства, хотя и не являются аномальными, оказываются предельно выраженными по сравнению со свойствами остальных щелочных металлов.

3. Многие физические свойства лития усилены по сравнению с соответствующими свойствами остальных щелочных металлов, т. е. характеризуются более высокими числовыми значениями. Это относится к плотности, температурам плавления и кипения, а также энтальпиям плавления и испарения. Литий, кроме того, тверже, чем остальные щелочные металлы.

4. Медленнее реагирует с холодной водой, чем остальные щелочные металлы.

Аномальные свойства соединений лития

1. Соединения лития более ковалентны, чем аналогичные соединения остальных щелочных металлов. Например, галогениды обладают большим ковалентным характером, чем галогениды остальных щелочных металлов; кроме того, они лучше растворимы в органических растворителях. Алифатические и ароматические соединения, например , обладают меньшей реакционной способностью, чем соответствующие соединения других щелочных металлов.

2. Гидроксид, карбонат и нитрат при нагревании разлагаются с образованием нормального оксида, тогда как гидроксиды и карбонаты всех других щелочных металлов термически устойчивы, а нитраты других щелочных металлов при нагревании разлагаются с образованием нитритов. В отличие от гидрокарбонатов других щелочных металлов, гидрокарбонат лития не удается получить в виде твердого вещества; он существует только в водном растворе.

3. Соли с анионами, имеющими высокую плотность заряда, обладают меньшей реакционной способностью и меньшей растворимостью в воде, чем аналогичные соли других щелочных металлов. В качестве примера можно привести гидроксид лития и фторид лития. Эти свойства обусловлены сравнительно высокой энергией решетки указанных соединений.

4. Гидроксид, в отличие от гидроксидов остальных щелочных металлов, не является сильным основанием.

5. Почти все соли в твердом состоянии гидратированы. Среди солей остальных щелочных металлов сравнительно редко встречаются гидраты.

6. Образует более устойчивые комплексные соединения, чем остальные щелочные металлы.

Диагональные соотношения между литием и магнием

Свойства лития и его соединений обнаруживают много общего со свойствами магния и его соединений. Наличие такого сходства принято называть диагональным

соотношением между указанными элементами в периодической таблице (см. гл. 11). Например, все перечисленные ниже свойства магния аналогичны описанным выше свойствам лития:

1. При сгорании образует только нормальный оксид.

2. Способен непосредственно соединяться с азотом, образуя нитрид.

3. Галогениды обладают частично ковалентным характером. Например, растворяются во многих органических растворителях.

4. Гидроксид, карбонат и нитрат разлагаются при нагревании с образованием нормального оксида. Гидрокарбонат термически неустойчив, и его не удается выделить в виде твердого вещества.

5. Растворимость таких соединений, как гидроксид, фторид, карбонат и этил-ацетат (этандиоат), аналогична растворимости соответствующих соединений лития.

Бериллий

Аномальные свойства бериллия

1. В отличие от остальных металлов II группы не соединяется с водородом, образуя гидрид.

2. Реагирует с раствором гидроксида натрия, образуя водород и комплексный ион

Другие свойства, хотя и не являются аномальными, оказываются предельно выраженными по сравнению со свойствами остальных металлов II группы.

3. Многие физические свойства превышают по своему численному значению соответствующие свойства остальных металлов II группы. К числу таких свойств относятся плотность, температуры плавления и кипения, а также энтальпии плавления и испарения. Кроме того, имеет более высокую твердость, чем остальные металлы II группы.

4. Реагирует с кислотами медленнее, чем остальные металлы II группы.

5. Соли очень хорошо растворяются в воде.

Аномальные свойства соединений бериллия

1. Соединения имеют более ковалентный характер, чем соответствующие соединения остальных металлов II группы. Оксид и гидроксид являются ковалентными соединениями. Галогениды представляют собой полимерные ковалентные соединения. Они растворяются в органических растворителях.

2. Оксид и гидроксид обладают амфотерными свойствами.

3. Соли с крупными анионами неустойчивы. Например, бериллий-единственный металл II группы, не образующий устойчивого карбоната. Не образует гидрокарбоната.

4. Обладает сильно выраженной способностью образовывать тетраэдрические комплексы, например

Диагональные соотношения между бериллием и алюминием

Свойства бериллия и его соединений обнаруживают много общего со свойствами алюминия и его соединений. Поэтому считается, что между бериллием и алюминием существует диагональное соотношение в периодической таблице. Ниже перечислены те свойства алюминия, которые аналогичны соответствующим свойствам бериллия:

1. Реагирует со щелочами, образуя водород и комплексный ион

Устойчив к действию кислот из-за образования на его поверхности защитной оксидной пленки.

3. Все твердные галогениды, кроме фторида, являются ковалентными соединениями.

4. Оксид и гидроксид обладают амфотерными свойствами.

5. Карбонат при нормальных условиях не существует.

6. Образует такие комплексы, как

Итак, повторим еще раз!

1. Для металлов I группы характерна способность сгорать на воздухе, образуя смеси оксидов различных типов.

2. Основность оксидов, образуемых металлами I группы, возрастает по мере перемещения к нижней части группы.

3. Все гидриды s-металлов являются ионными соединениями, за исключением

4. Степень ионного характера (ионности) галогенидов, образуемых металлами И группы, возрастает по мере перемещения к нижней части группы.

5. Гидроксиды металлов I группы являются сильными основаниями. Они растворяются в воде, образуя щелочные растворы.

6. Для нормальных оксидов, сульфатов и галогенидов, образуемых -металлами, характерна термическая устойчивость.

7. Карбонаты -металлов разлагаются при нагревании, за исключением

Нитраты всех -металлов разлагаются при нагревании.

9.

10. Если то - отрицательная величина и соответствующая соль должна растворяться в воде.

11. Более высокая плотность заряда ионов обусловливает большую энергию гидратации.

12. Размер катиона, входящего в состав соли, оказывает влияние как на энергию гидратации, так и на энергию решетки этой соли.

13. Литий и бериллий обнаруживают аномальные свойства среди элементов своих групп. К числу этих свойств относятся:

а) высокая энергия ионизации;

б) высокая поляризующая способность их ионов и, следовательно, более высокий ковалентный характер их соединений;

в) высокая электроотрщательность.

14. Между литием и магнием имеются диагональные соотношения в периодической таблице. Например, соединения этих двух элементов характеризуются сходной растворимостью.

15. Между бериллием и алюминием имеются диагональные соотношения. Например, оксиды и гидроксиды этих двух элементов обладают амфотерными свойствами.