Первый
из этих элементов принадлежит к числу довольно распространённых: на долю
бериллия приходится около 0,001 % общего числа атомов земной коры. Содержание в
ней магния составляет 1,4 %, и элемент этот является одним из наиболее
распространённых. Кроме различных минералов и горных пород, соединения магния
постоянно содержатся в водах океана, а также в растительных и животных
организмах.
Элементарный бериллий впервые получен в
1828 г., магний — в 1808 г. Первый является "чистым” элементом (9Ве),
а второй слагается из трёх изотопов — 24 (78,6), 25 (10,1) и 26 (11,3 %).
Строение внешних электронных оболочек
атомов Ве (2s2) Mg (3s2) соответствует их нульвалентному
состоянию. Возбуждение до обычного двухвалентного (2s12p1
и 3s13p1) требует затраты соответственно 263 и 259
кДж/моль.
Живое вещество содержит магний в
количествах порядка сотых долей процента, а в состав хлорофилла входит до 2 %
Mg. Общее содержание этого элемента в живом веществе оценивается величиной
порядка 1011 т. Ещё несравненно больше находится его в океане:
приблизительно 6·1016 т. При недостатке магния приостанавливается рост и
развитие растений. Накапливается он преимущественно в семенах. Введение
магниевых соединений в почву заметно повышает урожайность некоторых культурных
растений (в частности сахарной свеклы), а в пищу кур — прочность яичных
скорлуп. Для человека (особенно пожилого возраста) соединения магния важны
главным образом тем, что предотвращают спазмы сосудов). Относительно велико их
содержание в сушеных фруктах.
Помимо многочисленных силикатов, магний
встречается на земной поверхности главным образом в виде углекислых минералов доломита СаСО3·МgCO3 и магнезита
MgCO3. Первый иногда образует целые горные хребты, второй также
встречается в очень больших количествах. Под слоями различных наносных пород
совместно с залежами каменной соли иногда находятся и легкорастворимые минералы
Mg, из которых наиболее важен карналит KCl·MgCl2·6H2O, служащий обычным исходным сырьём для
получения металлического магния. Колоссальные запасы карналита имеются в
Солекамске, где этот минерал залегает пластами мощностью до 100 м. Значительно
реже встречается в природе минералы бериллия, важнейшим из которых является
берилл Be3Al3(SiO3)6 или 3BeO·Al2O3·6SiO2.
В большинстве своих первичных минералов
магний тесно связан с кремнеземом. Таковы, например, оливин (Mg, Fe)2SiO4 и реже встречающийся форстерит Mg2SiO4.
На поверхности Земли он легко образует водные силикаты, примером которых может
служить серпентин 3MgO·2SiO2·2H2O.
Богатые месторождения берилла (т. пл.
1650 °С)
встречаются очень редко (но в одном из них были найдены отдельные кристаллы с
массой до 16 г). Ещё реже встречаются минералы хрилоберилл Be(AlO2)2 и фенакит Be2SiO4. Бульшая часть
бериллия земной коры распылена в качестве примесей к минералам ряда других
элементов, особенно алюминия. Бериллий содержится также в глубинных осадках
морей и золе некоторых каменных углей.
Различно окрашенные примесями прозрачные
разновидности берилла известны как драгоценные камни. Сюда относятся
тёмно-зелёные (от примеси соединений хрома) изумруды, голубые аквамарины и др.
Хорошие изумруды очень редки и считались самыми дорогими из всех драгоценных
камней. Как и рубины, их можно получить искусственно, но это гораздо труднее
(требуется 1550 °С
под давлением 150 тыс. атм). Крупнейший естественный изумруд весил 1795 карат.
Кристаллы аквамарина достигают иногда гигантских размеров: самый крупный из них
весил 100 кг.
В элементарной состоянии Be и Mg могут
быть получены электролизом их расплавленных солей. При получении бериллия
обычно пользуются смесью BeCl2 и NaCl, при получении магния —
обезвоженным карналитом или хлористым магнием.
Металлический магний получают следующим
образом: расплавленная соль помещается в железном сосуде, одновременно
являющимся катодом. Анодом служит графитовый стержень, заключенный в
мелкопористой керамической трубке, по которой удаляется получающийся при электролизе
хлор. Во избежании окисления собирающегося в верхней части сосуда жидкого
магния над ним пропускают медленный ток водорода. Получение 1 т металла требует
затраты около 20 тыс. кВт·ч электроэнергии.
Это лишь фрагмент реферата, полный текст скачивайте по ссылке, размещенной вверху страницы.
|