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

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

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

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 SrSO4 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)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

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 BaO2vzniká 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 CaCO3 + CO2 + 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