2. skupina (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

2skupina_zaci.odt2. skupina (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)Učební text, Hb 2008Bežela Magda Caňonem, Srážela Banány Ramenem• s 2 prvky, el. konfigurace val. vrstvy ns 2 , 2 valenční elektrony• beryllium, hořčík a kovy alkalických zemin• srovnání s s 1 prvky: s 2 prvky mají menší atomové poloměry, vyšší teploty tání a hustoty, jsou tvrdší a křehké, méněreaktivní, mají větší ionizační energie (valenční e - jsou pevněji vázány)• zásaditost oxidů a síla hydroxidů roste se ZBe(OH) 2 ... amfoterní, Mg(OH) 2 ... slabě zásaditý, Ca(OH) 2 a Sr(OH) 2 ... silné zásady,Ba(OH) 2 ... velmi silná zásada (blíží se alkalickým hydroxidům)• rozpustnost síranů a uhličitanů klesá se Z• ve sloučeninách mají oxidační číslo IIBeryllium1. Výskyt, charakteristika• výskyt v přírodě zřídka, ruda beryl Be 3 Al 2 Si 6 O 18• tvrdý, křehký kov, nízká hustota, oxidační číslo ve slouč. II• jeho sloučeniny jsou jedovaté• amfoterní, svými vlastnostmi připomíná Al2. Použití• slitiny – berylliové bronzy (Be + Cu) – jsou tvrdé, pružné (jako nejlepší oceli), (a přitom) chemicky odolné jako bronz(Sn+Cu), používají se na součástky v elektrotechnice (které se neotírají)• na konstrukci okýnek pro röntgenové lampy (protože je to na vzduchu stálý kov s nejnižší atomovou hmotností, tedy s nejmenšíabsorpcí röntgenových paprsků)• rozsáhlé použití má Be v jaderných reaktorech, protože je nejúčinnějším neutronovým moderátoremHořčík1. Výskyt, charakteristika• v zemské kůře hojně rozšířen (NR uhličitany, sírany v horninách), MgCO 3 magnezit, MgCO 3 . CaCO 3 dolomit(uhličitan hořečnato-vápenatý)• biogenní prvek, obsažen v chlorofylu• stříbrolesklý, měkký a kujný kov, oxidační číslo ve slouč. II• diagonální podobnost s Li, vlastnostmi se odlišuje od ostatních z II.A skupiny2. Výroba• elektrolýzou taveniny MgCl 2 (bezvodého)3. Použití• výroba lehkých slitin• příprava Grignardových činidel• k získání jiných kovů (Be, Ti, Zr, U, ..) z jejich sloučenin4. Reakce• na vzduchu se pokrývá vrstvičkou oxidu, který zabraňuje další korozi• spalování ⇒ MgO a Mg 3 N 2 (nitrid hořečnatý)• reakce s amoniakem – za zvýšené teploty vzniká Mg 3 N 21/4

2skupina_zaci.odtKovy alkalických zemin (Ca, Sr, Ba, Ra)Název podle vlastností oxidů, případně hydroxidů, které se svojí zásaditostí podobají hydroxidům alkalických kovů, ale jsou málo R, podobnějako Al(OH) 3 , který se označoval jako zemina.1. Výskyt, charakteristika• Ca 5. nejrozšířenější prvek zemské kůry, biogenní prvek, CaCO 3 vápenec, CaSO 4 .2 H 2 O sádrovec, Ca 3 (PO 4 ) 2fosforit a apatit, CaF 2 fluorit (kazivec)• Sr 15. npzk, SrSO 4 - celestit• Ba 14. npzk, BaSO 4 - baryt• Ra vyskytuje se společně s uranem (např. ve smolinci)• stříbrolesklé, měkké kovy (srovnatelné s měkkostí Pb)• barví plamen: Ca – cihlově červeně, Sr – karmínově červeně, Ba – zeleně• běžné oxidační číslo II• rozpustné soli Sr a Ba jsou jedovaté2. Výroba• Ca – elektrolýzou taveniny CaCl 2• Sr, Ba – redukcí z jejich oxidů hliníkem3. Použití• kovový vápník – do speciálních slitin a na přípravu jiných kovů, k regulaci obsahu C v litině a k odstranění Bi z Pb.• ostatní kovy nemají praktické využití.4. Reakce• jsou poměrně reaktivní (nejméně Ca), jsou však stálejší než alkalické kovy.• oxidace na vzduchu ⇒ vrstva oxidu s příměsí peroxidu a nitridu, nutnost uchovávat v inertním prostředí(petrolej).• reakce s vodou (méně bouřlivá než u alkalických kovů)např. Ca + 2 H 2 O Ca(OH) 2 + H 25. Sloučeninyoxidy• rozpustné sloučeniny strontnaté a barnaté jsou jedovaté.• mají vysoké teploty tání (klesají Ca Ba), jsou zásadotvornéCaO + H 2 O Ca(OH) 2hydroxidy• ve vodných roztocích silné zásady (síla roste Ca Ba)• rozpustnost ve vodě: Ca(OH) 2 málo (klesá s rostoucí t)Sr(OH) 2 více než (roste s rostoucí t)Ba(OH) 2 více než↑ (roste s rostoucí t)hydridy• vznikají přímou syntézou prvků (při mírném zahřátí)• bílé pevné látky• bouřlivě reagují s vodou ⇒ hydroxid a H 2• s O 2 shoří na oxid a vodní páru• např. CaH 2 - použití jako silné redukovadlo3/4

2skupina_zaci.odtCaC 2 karbid vápníku, acetylid vápenatý• výroba – reakcí CaO s koksem v elektrických pecích: CaO + 3C CaC 2 + CO• použití – na průmyslovou výrobu ethinu (acethylen): CaC 2 + 2 H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2(podobně reaguje i SrC 2 a BaC 2 )CaCO 3• vápenec• pálení vápna CaCO 3 t CaO + CO 2• hašení vápna CaO + H 2 O Ca(OH) 2• tvrdnutí malty Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O• krasové jevy CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2Uhličitan vápenatý je málo R v H 2 O. Pokud však je v H 2 O protékající přes vápencové skály obsažen CO 2 , docházík rozpouštění CaCO 3 . Vodný roztok Ca(HCO 3 ) 2 pak po malých kapkách dopadá na skálu, pomalu se z nějodpařuje H 2 O společně s CO 2 a při poklesu koncentrace CO 2 :Ca(HCO 3 ) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 OCaSO 4 . 2H 2 O• sádrovec, dihydrát síranu vápenatého• výroba sádry 2 CaSO 4 . 2H 2 O 130 °C 2 CaSO 4 . 1/2H 2 O + 3 H 2 O sádra (hemihydrát síranu vápenatého)sádra + voda ⇒ zpětný průběh reakceCa(NO 3 ) 2• dusíkaté průmyslové hnojivoCa 3 (PO 4 ) 2• pro výrobu superfosfátuBaSO 4• NR ve vodě• použití – jako kontrastní látka při vyšetřeních zažívacího traktu• na zachytávání röntgenových paprsků, např. v omítkách místností se zářiči nebo při vyšetření v medicíně (protožeje to NR látka obsahující prvek s velmi vysokým atomovým číslem)soli stroncia• použití v pyrotechnicehalogenidy• fluoridy jsou ve vodě NR, termicky stálé, známé jen jako bezvodé• ostatní halogenidy – dobře R ve vodě, krystalizují jako hexahydráty (Ca.., Sr..) nebo dihydráty (Ba..)6. Tvrdost vody• přechodná – způsobují ji Ca(HCO 3 ) 2 a Mg(HCO 3 ) 2 , povařením vznikají NR CaCO 3 a MgCO 3• trvalá – způsobují ji CaSO 4 a MgSO 47. Doplňující výskyt v příroděislandský vápenecčistý makrokrystalický CaCO 3 (má charakteristický dvojlom světla)mramor, křída, travertin znečištěný CaCO 34/4