Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be, Mg)
description
Transcript of Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be, Mg)
Kovy II. hlavní Kovy II. hlavní skupiny (alkalických skupiny (alkalických
zemin + Be, Mg)zemin + Be, Mg)
Historie• sloučeniny Mg a Ca známy od
starověku
• 1798 až 1828 objeveny a připraveny Be, Mg, Ca, Sr a Ba, rozlišovány byly podle barvy plamene
• 1898 P. a M. Curie izolace stopového množství Ra z jáchymovského smolince (ze zbytků po výrobě uranových barev)
Zbarvení plamene
Ca Sr Ba
Vlastnosti kovů II. hlavní skupiny
X t.t. (°C)
Be 1,47 1287
Mg 1,23 649
Ca 1,04 839
Sr 0,99 768
Ba 0,97 727
Ra
konfigurace ns2
mocenství vždy M2+
středně tvrdé
velmi reaktivní mimo Be
Be podobné Al
Ca, Sr a Ba kovy alkalických zemin
Výskyt
• Beryllium pouze 2 ppm (0,0002 hmotn. %) v zemské kůře, získává se z ložisek berylu (Be3Al2Si6O18) v pegmatitech, zbarvené odrůdy smaragd a akvamarin
• Hořčík 1,9 hmotn. % v zemské kůře, hlavní minerály magnezit MgCO3 a dolomit MgCO3.CaCO3, v mořské vodě 0,13 % Mg, dále řada horninotvorných minerálů (pyroxeny, olivín, amfiboly atd. )
Beryl
obecný beryl smaragd
Výskyt
• Vápník 3,4 hmotn. % v zemské kůře, hlavním minerálem kalcit CaCO3, dále aragonit (také CaCO3, jiná soustava), fluorit CaF2, apatit Ca5(PO4)3F a sádrovec CaSO4 . 2 H2O, běžně v horninotvorných minerálech
• Stroncium 0,04 hmotn. % v zemské kůře (obsah na úrovni S a F), hlavně rozptýlené, minerály celestin SrSO4 a stroncianit SrCO3
Výskyt
• Baryum 0,04 hmotn. % v zemské kůře (jako Sr), hlavním minerálem baryt BaSO4
• Radium vysoce radioaktivní v uranových rudách, vedlejší produkt při zpracování rud uranu
Příprava a výroba
Výroba kovů elektrolyticky nebo redukcí
kovy (Si, Al), hlavní význam kovový Mg,
ostatní podružné
MgO . CaO + Si Mg + Ca2SiO3
Dominantní množství spotřeby jsou
přímo sloučeniny
Použití kovů
• Mg do lehkých slitin (hlavně s Al) a jako
redukční činidlo
• Be na okénka rtg trubic, do speciálních
slitin s Cu a pro jadernou energetiku
• Ca na výrobu CaH2 a do speciálních
slitin
Obecné vlastnosti sloučenin
Beryllium amfoterní, podobá se Al
Be(OH)2 + 2 HCl + 2 H2O → [Be(H2O)4]Cl2
Be(OH)2 + 2 NaOH → Na2[Be(OH)4]
Většina sloučenin polymerních
s kovalentní nebo kovalentní polární
vazbou
Obecné vlastnosti sloučenin
Sloučeniny beryllia jsou vysoce jedovaté,
proto pouze pro speciální účely
Nejrozšířenější je keramika na bázi BeO,
vynikající vlastnosti (vysoká tepelná
vodivost, při výrobě vysoce toxický prach),
hlavně pro vojenské a jiné speciální použití
Obecné vlastnosti sloučenin
Hořčík přechod ke kovům alkalických
zemin, tvoří sloučeniny s převážně
kovalentní polární vazbou, pouze
některé (halogenidy) jsou iontové,
podobá se Li
biogenní prvek, nutný pro lidskou
výživu, součást chlorofylu
Chlorofylporfyrinový kruh, obdobný jako v hemoglobinu
Obecné vlastnosti sloučenin
Sloučeniny vápníku a stroncia nejsou
jedovaté, rozpustné sloučeniny barya jsou
prudce jedovaté (baryt BaSO4 není
jedovatý, protože je nerozpustný)
sloučeniny Ca, Sr a Ba jsou převážně
iontové
Sloučeniny
mnohem důležitější než kovy
kovy Mg, Ca, Sr a Ba vysoce reaktivní a přímo reagují s kyslíkem, halogeny a kyselinami, ale většina sloučenin se připravuje z jiných sloučenin, ne z kovů
hydrid CaH2, již probrán u vodíku
Halogenidy
halogenidy Be jsou polymerní, mají zvláštní struktury
fluoridy Mg, Ca, Sr a Ba jsou iontové bezvodé pevné látky, nerozpustné ve vodě
nejdůležitější je fluorit CaF2, hlavní surovina pro výrobu sloučenin fluoru, těží se i pro hutnictví
Halogenidy
chloridy, bromidy a jodidy Mg, Ca, Sr a Ba jsou iontové pevné látky, dobře rozpustné ve vodě i v alkoholech, zpravidla krystalují s vodou
CaCl2 . 6 H2O odpad z řady chemických
výrob, použití jako postřik proti námraze, snížení prašnosti, solanka jako náplň v chladicích zařízeních
Oxidy
oxidy BeO, MgO, CaO, SrO a BaO mají vysoké body tání (BeO 2530 °C, MgO 2830 °C, CaO 2613 °C) a připravují se tepelným rozkladem uhličitanů
MgCO3 → MgO + CO2
CaCO3 → CaO + CO2
vypálené oxidy BeO a MgO jsou odolné vůči vodě i kyselinám (pálený magnezit)
Oxidy
oxidy CaO (pálené vápno), SrO a BaO intenzivně reagují s vodou za vzniku hydroxidů
CaO + H2O → Ca(OH)2 vzniká hašené vápnov omítkách a maltách reaguje opět se vzdušným CO2 za vzniku kalcitu (princip tuhnutí)
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
OxidyPoužitíMgO rozkladem přírodního magnezitu MgCO3 vzniká magnezitová keramika používaná v hutnictví a tepelných procesechCaO (obecně druhá největší výroba po H2SO4) pro výrobu hašeného vápna, odsiřování v tepelných elektrárnách, neutralizace, čistění vody, cukrovary, hutnictví, srážený CaCO3 pro papírenství atd.
Peroxidy a hydroxidyperoxid BaO2 vzniká spálením kovového Ba v kyslíku
Ba + O2 → BaO2
hydroxidy
Be(OH)2 ve vodě nerozpustný, amfoterní
Mg(OH)2 ve vodě nerozpustný
Ca(OH)2, Sr(OH)2 a Ba(OH)2 silné zásady,
rozpustnost se k Ba(OH)2 zvyšuje
Uhličitany a hydrogenuhličitany
Uhličitany nerozpustné ve vodě
MgCO3 magnezit
CaCO3 kalcit, aragonit, vápenec, křída
SrCO3 stroncianit, BaCO3 witherit
Hydrogenuhličitany rozpustné ve vodě,
nestabilní
CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2
Sírany
BeSO4 a MgSO4 dobře rozpustné ve
vodě
CaSO4 málo rozpustný ve vodě
CaSO4 . 2 H2O sádrovec
CaSO4 . 1/2 H2O pálená sádra
CaSO4 anhydrit
SrSO4 a BaSO4 nerozpustné ve vodě
Ostatní sloučeniny Be až Ba
Dusičnany a chloristany
velmi dobře rozpustné ve vodě
Fosforečnany, chromany
nerozpustné ve vodě
hydrogensoli (a ještě více dihydrogensoli)
jsou rozpustnější ve vodě než primární soli
Ca3(PO4)2 < CaHPO4 < Ca(H2PO4)2