Sintesi e impieghi dei composti di Be, Mg, Ca, Sr, Ba e Ra
Sintesi a partire dai loro composti (dove hanno n ox = +2 —> riduzione)
- Be: riduzione BeF2 con Mg; elettrolisi del cloruro fuso (BeCl2 + M alcalino);
- Mg: dolomite (carbonato misto di Ca e Mg) per trattamento termico —> ossidi Ca/Mg —> trattamento con acqua di mare (H2O arricchita di Mg2+) —> idrossidi di Ca e Mg + Mg2+ —> scambio di Mg2+ con Ca2+;
- - elettrolisi di MgCl2 fuso o di cloruri misti fusi;
- - redox MgO + C —> Mg + CO
- Ca, Sr, Ba: rid dagli alogenuri con Na; (Ca elettrolisi di CaCl2 fuso)
- Ra non ha metodi di preparazione industriale.
Impieghi
- Be: leghe metalliche alto-resistenti (alle alte T): parti di aerei;
- Mg: bassa densità = costruzioni leggere: macchine fotografiche; in leghe resistenti alle alte T; riducente = protegge metalli dalla corrosione; sintesi reattivi di Grignard.
- Ca: Leghe con Al e agente riducente.
Berillio
Tossico. Chimica da legame covalente e NO formazione del catione bivalente: composti del Be covalenti.
Αlogenuri: sintesi diretta, tranne BeF2 che si sintetizza per decomposizione termica del tetrafluoroberillato di ammonio;
Analogia diagonale Be/Al:
- Stessa densità di carica (anche se Al3+ e Be2+);
- Formano idrossidi anfoteri (insolubili in acqua);
- Formano legami covalenti;
- Formano composti polimerici (accettano doppietto per completare 8etto);
- Si sciolgono in acidi.
Magnesio:
Grigio, ricoperto da uno strato di ossido = instabile all’aria; stabile all’acqua; solubile negli acidi diluiti.
Forma legami covalenti, poco solubile in acqua (insolubile con eccesso di ioni OH-).
Più elettropositivo di Be = più reattivo: con alogeni esplosivo; reagisce anche con N2 e H2.
Ca, Sr, Ba e Ra:
Metalli color argento, + elettropositivi, aumento insolubilità dei sali; aumento stabilità termica dei carbonativerso la decomposizione ad ossidi; aumento tendenza a stabilizzare anioni grandi (xke aumentadimensione catione).
- Ossidi: sintesi per combustione
alogenuri di B: BX3: ns = 3 —> trigonale planare. B ibridizzato sp2, quindilegame B–X ha parziale carattere π (distanza legame B-X < legame singolo). Forti acidi di Lewis e acidità aumenta scendendo nel gruppo (degli alogeni) poichè orbitali p degli alogeni aumentano e diminuisce l’efficacia della sovrapposizione con gli orbitali p del B = maggior elettrondeficienza.
Idruri = BoraniIdruri molecolari covalenti, più semplice diborano: B2H6. A T e p ambiente possono essere gas, liquidi o solidiin funzione della massa molecolare = complessità della formula molecolare: B2H6 = gas (infiammabile idrolizza in acqua: + H2O—> 2 B(OH)3 + 6H2) ; B5H9 = liquido; B10H14 = solido.
Sintesi: Pirolisi di B2H6 = trattamento termico del capostipite in presenza di H2. Diborano(6) ottenuto per 3 vie di sintesi (tutte redox):
Nomenclatura: prefisso indica n atomi di B, tra parentesi n automi di H: diborano(6) = B2H6.
Struttura: B2H6: Non ci sono
elettroni sufficienti per formare solo legami covalenti classici = 2centri-2elettroni. Ciascuno degli atomi di B fa 2 legami covalenti classici con 2 dei 6 elettroni (atomi di H terminali) = 4 legami totali. I due atomi di B hanno ancora 1e- e anche i 2H = 4 elettroni, ma per descrivere 4 legami classici dovremmo avere 8 elettroni. I 2 atomi di H si mettono a ponte e ogni ponte è retto da 2 elettroni = 1 da B e 1 da H = legame multicentro, ogni ponte è un legame 3 centri (B-H-B) e 2 elettroni. Borani sono instabili, costosi e tossici. Nei borani più semplici gli atomi di B si dispongono formando poliedri. In funzione del numero di atomi di B rispetto ad un poliedro chiuso i borani si suddividono in 3 classi: 1) Closo-borani: poliedri chiusi, tutti i vertici sono occupati da atomi di B: capostipite B2H6. 2) Nido-borani: poliedri aperti, solo n-1 vertici sono occupati da atomi di B: B5H9. 3) Aracno-borani: aperti, solo n-2 vertici sono occupati da atomi di B: B4H10. Nota laLa formula è possibile ricondurli alla classificazione utilizzando le regole di Wade.
- Si contano tutti gli elettroni di valenza (3 per B e 1 per H);
- Si sottraggono 2 elettroni per ogni unità di B-H terminale (=n di atomi di B) x 2.
- La metà del numero di elettroni ottenuto dà le coppie elettroniche dello scheletro: n = atomi di B. Se ci sono n+1 coppie elettroniche → closo; n+2 coppie → nido; n+3 coppie → aracno.
Es: B4H10: (4x3)+(10x1) = 22. 4x2 = 8. 22-8 = 14 = 7 coppie → (7-4=3) → n + 3 = aracno.
IdruriBH4- è il più semplice anione boroidruro. Fonte di H- e forte riducente.
Sintesi: NaBH4 è il più semplice dei sali contenenti BH4-, è un solido bianco cristallino, solubile in acqua e in solventi organici (THF e glicole etilenico).
Carborani: composti ternari B-H-C Derivati dagli anioni borani BnHn2- per sostituzione di una unità BH- con unità isoelettroniche (=
uguale nelettroni di valenza) CH.Sintesi: borano + alchino per pirolisi.Boruri: composti binari B-M<br>Sintesi per reazione di formazione: scaldando B + metalli o loro ossidi.A p e T ambiente solidi cristallini molto duri, elevata conducibilità elettrica, alta Tf, inerti. In funzione del metalloassumono diverse stechiometrie e strutture.Borati: composti con O2B può legare 3 ossigeni: tricoordinato: unità trigonali BO3; o 4 ossigeni: tetracoordinato: unità tetraedriche: BO4.Borace: ossosale del B con cui B è diffuso sulla crosta terrestre, è un solido bianco.L’acido borico B(OH)3 è un solido bianco cristallino, costituito da unità BO3 planari, connesse da legami a Hportano alla formazione di strati esagonali. Ciascun atomo di B è coinvolto in 2 legami a H: in 1 dona H enell’altro accetta H con O. Ciascuna molecola di acido borico fa 6 interazioni a H con altre 3 molecole di acidoborico.Solubile in acqua dove sicomporta da acido di Lewis debole.SinteScarica il documento per vederlo tutto.
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