單質(zhì)鈹
同修 / 2022-08-10
單質(zhì)鈹最主要的礦物是綠柱石Be3Al2(SiO3)6，它常常以大的六角棱柱存在。從礦石中提取被很復(fù)雜。這種金屬是用電解BeCl2方法得到的，但因熔融體導(dǎo)電性很低(大約是NaCl的10-3)，所以還要加入氯化鈉。
這種灰色金屬較輕(1.86g/cm3)，而且十分硬和脆。因?yàn)閷?duì)電磁輻射的吸收，依賴于在物質(zhì)中的電子密度，被在所有適用的結(jié)構(gòu)材料中，其單位質(zhì)量厚度阻滯能力最小，所以在X-射線裝置中用作“窗口”。它也可作為抗氧化劑加于銅和磷青銅中，并可作銅的硬化劑。
除非把皺碎為粉末或形成汞齊，金屬和鋁一樣，因?yàn)樵诒砻嫔闲纬啥栊缘暮筒晃难趸?，所以比較能夠抗酸。因此，雖然標(biāo)準(zhǔn)電位(-1.85V)表明與稀酸應(yīng)能快速反應(yīng)(甚至和水)，但侵蝕速率很大程度上取決于這種金屬的來源和制備方法。對(duì)于很純的金屬來說，相對(duì)的溶解速率為：HF＞H2SO4～HCl＞HNO3。在3MH2SO4中和在5MNH4F中，這種金屬迅速溶解，但在HNO3中很慢。象鋁一樣，它也溶于強(qiáng)堿，形成所謂的鈹酸根離子。
7-5二元化合物
白色晶態(tài)氧化物BeO，可由Be或其它化合物在空氣中灼燒制得。它與Al2O3相似，有高的耐火性(熔點(diǎn)2570℃)和形成多晶體；高溫形式(＞800℃)極端惰性，而且僅易溶于熱的、糖漿狀的濃縮H2SO4和(NH4)2SO4中。較比活潑形式能溶于熱的強(qiáng)堿溶液或熔融KHSO4中。
將OH-離子加于BeCl2或其它被溶液，則生成氫氧化物。這個(gè)氫氧化物是兩性的，而且在強(qiáng)堿溶液中得到“鐵酸根”離子，它大概是[Be(OH)4]2-。當(dāng)這些溶液煮沸時(shí)，可結(jié)晶出幾種最穩(wěn)定氫氧化物多晶體。
加熱(NH4)2BeF4得到的氟化，是玻璃狀吸水性物質(zhì)，它含有帶F橋鍵的無規(guī)則取向的…F2BeF2Be…鏈，因此，除鏈的排列是紊亂的之外，其結(jié)構(gòu)與BeCl2和BeBr2的相似。BeF2熔融(803°)為電導(dǎo)性低的粘性液體。在液體中的聚合作用，可因加入生成[BeF4]2-離子的LiF而降低。
800°時(shí)，在BeO上通過CCl4則制得氯化。小量的純氯化物和溴化物最好是在熱管中直接相互作用來制備。白色晶態(tài)氯化物(熔點(diǎn)405°)在水中的溶解過程是放熱的。從HCl溶液中，可制得[Be(H2O)4]Cl2鹽。BeCl2極易溶于象繼類這樣的充氧溶劑中。在和堿金屬鹵化物熔融時(shí)，可以形成氯酸鹽離子[BeCl4]2-，但這種離子并不存在于水溶液中。
在900-1000°，Be同NH3或N2相互作用，則得無色晶體氮化物—Be3N2。它易被水水解。這種金屬同乙烯在450°反應(yīng)，生成BeC2。
7-6絡(luò)合物化學(xué)
含氧配位體在強(qiáng)酸性溶液中生成水合離子[Be(H2O)4]2+，而且能夠很容易得到帶有不同陰離子的晶態(tài)鹽。水在這樣鹽中，比在通常的水合物中保持得更牢固，這表明鍵合得很強(qiáng)。例如硫酸鹽，只有在強(qiáng)烈加熱時(shí)，才脫水為BeSO4;[Be(H2O)4]Cl2在P2O5上，并不失水。被鹽溶液呈酸性，這可歸因于水合離子的酸性，其起始電離過程是：
[Be(H2O4)]2+《=》[Be(H2O)3(OH)]++H+
將可溶性碳酸鹽加于被鹽溶液，僅得到堿式碳酸鹽。被鹽溶液還有溶解額外量的氧化被和氫氧化的性質(zhì)。這一特性，是由于形成具有Be-OH-Be或Be-O-Be橋鍵的絡(luò)合物的緣故。包括[Be(H2O)4]2+離子的水解作用之中迅速建立起來的平衡，是很復(fù)雜的，并且隨著陰離子的性質(zhì)、濃度、溫度和pH而定。其主要物種認(rèn)為是Be2(OH)3+、Be3(OH)33+ (大概為環(huán)狀)，還可能是Be5(OH)37+，它們與附加的水分子作用，可達(dá)四配位。曾分離出各種晶態(tài)經(jīng)基絡(luò)合物，在濃堿溶液中，主要物種是[Be(OH)4]2-。
其它含氧配位體絡(luò)合物，主要是的鹵化物或烴基化物和醚、酮等等生成的加合物，例如BeCl2(OEt2)2。還有β-二酮的中性絡(luò)合物和一些類似化合物，其中乙酰丙酮鹽是最簡單的，以及象[Be(DMF)4]2+這樣的溶劑合陽離子物種。最特殊的絡(luò)合物是具有化學(xué)式的Be4O(OOCR)6，它們是用氫氧化鈹和羧酸迥流生成的。這些白色晶態(tài)化合物溶于有機(jī)溶劑，甚至烷烴中，但它們不溶于水和較低級(jí)醇。它們對(duì)水是惰性的，但在稀酸中可水解。在溶液中它們是不離子化的，而是以單體形式存在著。X-射線研究表明，它們具有圖7-2所示的結(jié)構(gòu)。
這個(gè)中心氧原子被四個(gè)鈹原子以四面體形式包圍著，(除固體氧化物之外，其中的氧是四配位著的這是少有的例子中的一個(gè))，而且每個(gè)原子又是四面體地被四個(gè)氧原子所包圍。Zn象ZrO2+離子所做的一樣，也同苯甲酸形成這樣的絡(luò)合物。但與鈹?shù)慕j(luò)合物相反，Zn的絡(luò)合物很快地被水所水解。乙酸根絡(luò)合物曾在提純鈹?shù)娜軇┹腿》ㄖ械玫綉?yīng)用，在這里被由水溶液中萃取到有機(jī)液層中。當(dāng)BeCl2溶解在醋酸乙酯中的N2O4里時(shí)，可獲得晶態(tài)的Be(NO3)2·2N2O4。在50°時(shí)加熱，它生成Be(NO3)2；在125°它分解為N2O4和揮發(fā)性Be4O(NO3)6。后者的結(jié)構(gòu)看來和醋酸鹽的相似，但帶有橋式硝酸根基團(tuán)。這個(gè)堿式硝酸鹽并不溶解于非極性溶劑。
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