Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be, Mg)

Prezentace na téma: "Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be, Mg)"— Transkript prezentace:

1 Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be, Mg)

2

3 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)

4 Zbarvení plamene Ca Sr Ba

5 Vlastnosti kovů II. hlavní skupiny
konfigurace ns2 mocenství vždy M2+ středně tvrdé velmi reaktivní mimo Be Be podobné Al Ca, Sr a Ba kovy alkalických zemin 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

6 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. )

7 Beryl obecný beryl smaragd

8 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 SrSO a stroncianit SrCO3

9 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

10 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

11 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

12 Obecné vlastnosti sloučenin
Beryllium amfoterní, podobá se Al Be(OH) HCl H2O → [Be(H2O)4]Cl2 Be(OH) NaOH → Na2[Be(OH)4] Většina sloučenin polymerních s kovalentní nebo kovalentní polární vazbou

13 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

14 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

15 Chlorofyl porfyrinový kruh, obdobný jako v hemoglobinu

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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)

21 Oxidy oxidy CaO (pálené vápno), SrO a BaO intenzivně reagují s vodou za vzniku hydroxidů CaO H2O → Ca(OH)2 vzniká hašené vápno v omítkách a maltách reaguje opět se vzdušným CO2 za vzniku kalcitu (princip tuhnutí) Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

22 Oxidy Použití MgO rozkladem přírodního magnezitu MgCO3 vzniká magnezitová keramika používaná v hutnictví a tepelných procesech CaO (obecně druhá největší výroba po H2SO4) pro výrobu hašeného vápna, odsiřování v tepelných elektrárnách, neutralizace, čistění vody, cukrovary, hutnictví, srážený CaCO3 pro papírenství atd.

23 Peroxidy a hydroxidy peroxid 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

24 Uhličitany a hydrogenuhličitany
Uhličitany nerozpustné ve vodě MgCO3 magnezit CaCO3 kalcit, aragonit, vápenec, křída SrCO3 stroncianit, BaCO3 witherit Hydrogenuhličitany rozpustné ve vodě, nestabilní CaCO CO H2O ↔ Ca(HCO3)2

25 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

26 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