Стронций и барий встречаются в природе главным образом в виде сульфатов и карбонатов, образуя минералы целестин ^^^ , стронцианит ^^^ , барит ^^^ и витерит ^^^ . Содержание стронция и бария в земной коре соответственно равно 0,04 и ^^^ , т. е. значительно меньше, чем содержание кальция.
Металлические стронций и барий очень активны, быстро окисляются на воздухе, довольно энергично взаимодействуют с водой (особенно барий) и непосредственно соединяются со многими элементами.
Оксиды стронция и бария ^^^ и ^^^ сходны с оксидом кальция. Оба металла образуют также пероксиды. Пероксид бария ^^^ получается при нагревании оксида бария на воздухе примерно до ^^^ . При высокой температуре она снова разлагается на оксид и кислород. Пероксид бария, как и пероксид натрия, используют для беления различных материалов.
Гидроксиды стронция и бария ^^^ и ^^^ представляют собой сильные основания, лучше растворимые в воде, чем гидроксид кальция: один литр воды при ^^^ растворяет 8 г гидроксида стронция и 38 г гидроксида бария. Насыщенный раствор гидроксида бария называется баритовой водой и часто применяется в качестве реактива.
Соли стронция и бария имеют сходство с солями кальция. Карбонаты и сульфаты ^^^ и ^^^ обладают очень малой растворимостью в воде и выпадают из раствора в виде осадков, если ионы стронция и бария встречаются с ионами ^^^ . Этим пользуются при анализе для отделения стронция и бария от других металлов.
Характерным отличием всех трех металлов друг от друга может служить окраска, сообщаемая их летучими солями несветящему пламени. Соли кальция окрашивают пламя в кирпично-красный цвет, соли стронция — в карминовокрасный, а соли бария — в желтовато-зеленый.
ПОБОЧНАЯ ПОДГРУППА ВТОРОЙ ГРУППЫ
Элементы этой подгруппы — цинк, кадмий и ртуть — характеризуются наличием двух электронов в наружном слое атома и восемнадцати в предыдущем. Строение двух наружных электронных оболочек их атомов можно отразить формулой ^^^ .
В табл. 34 приведены некоторые свойства этих металлов.
Восстановительные свойства элементов подгруппы цинка выражены значительно слабее, чем у элементов главной подгруппы. Это объясняется меньшими размерами атомов и, соответственно, более высокими энергиями ионизации этих элементов по сравнению с соответствующими элементами главной подгруппы ^^^ . данные табл. 33 и 34).
Таблица 34. Некоторые свойства элементов побочной подгруппы второй группы
У атомов цинка, кадмия и ртути, как и у атомов элементов подгруппы меди, ^^^ -подуровень второго снаружи электронного слоя целиком заполнен. Однако у элементов подгруппы цинка этот подуровень уже вполне стабилен и удаление из него электронов требует очень большой затраты энергии. Поэтому рассматриваемые элементы проявляют в своих соединениях степень окисленности ^^^ . Ртуть, кроме того, образует соединения, в которых ее степень окисленности равна ^^^ но, как будет показано ниже (см. § 216), и в этих соединениях ртуть следует считать двухвалентной.
Характерной особенностью элементов подгруппы цинка, сближающей их с элементами подгруппы меди, является их склонность к комплексообразованию.
214. Цинк (Zincum).
Главные природные соединения цинка, из которых его добывают, — минералы галмей ^^^ и цинковая обманка ^^^ , Общее содержание цинка в земной коре составляет приблизительно ^^^ .
Большинство цинковых ^^^ содержат небольшие количества цинка, поэтому их предварительно обогащают, получая цинковый концентрат. Последний подвергают обжигу; при этом сульфид цинка превращается в оксид:
Обжиг ведется в многоподовых или в шахтных печах. В последнее время при обжиге цинковых ^^^ широко применяется обжиг в «кипящем слое».
Метод обработки мелко раздробленных твердых материалов в так называемом «кипящем слое» получил широкое распространение в различных отраслях промышленности. Этот метод заключается в следующем. Через слой порошкообразного материала, помещенного на решетке, продувают снизу воздух (или какой-либо газ) с такой скоростью, что его струи пронизывают и интенсивно перемешивают материал, приводя его как бы в «кипящее» состояние. Такое состояние твердого материала часто называют «псевдоожиженным», ^^^ как кипеть могут только вещества, находящиеся в жидком состоянии.
Благодаря тесному соприкосновению твердого материала с газом химические реакции в «кипящем слое» протекают с большой скоростью. Применение обжига в «кипящем слое» дает повышение производительности обжиговых печей в 3—4 раза при более полном извлечении цинка из концентрата.
Метод весьма эффективен при обжиге сульфидных ^^^ и концентратов, сублимации сравнительно летучих металлов, прокаливании, охлаждении и сушке различных веществ.
Из обожженного концентрата цинк извлекают, восстанавливая его коксом и отгоняя образующиеся пары цинка.
Другой метод восстановления цинка заключается в электролитическом выделении его из сульфата. Последний получается обработкой обожженных концентратов серной кислотой.