S2 Prvky

Úvod

• Prezentace o prvcích alkalických zemin, zaměřená na druhy a jejich chemické vlastnosti.

Struktura prezentace

1. S2 Prvky - obecné informace

• II.A. skupina periodické tabulky: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

• Elektronegativity:

  • Be: 1,5

  • Mg: 1,2

  • Ca, Sr, Ba, Ra: 1,0 - 0,9

• Typické vlastnosti:

  • Beryllium a hořčík jsou špatné vodiče elektrického proudu.

  • Hustota: nejnižší u vápníku.

• Reaktivita kovů: přímo se slučují s kyslíkem, sírou, dusíkem, halogeny.

2. Reakce a příklady

• 3 Mg + N2 → Mg3N2

• Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2.

Charakteristika jednotlivých prvků

1. Beryllium (Be)

• Podobnost s Al.

• Elektronově deficitní sloučeniny.

• Kation Be2+ má velké polarizační schopnosti.

• Často formuje kovalentní vazby, je to tvrdý kov.

• Koordinační číslo: 4.

• Amfoterní: reaguje s kyselinami [Be(H2O)4]2+ a hydroxidy [Be(OH)4]2-.

2. Hořčík (Mg)

• Podobnost se Zn.

• Koordinační čísla: 6 a 4.

• Často tvoří kovalentní vazby.

• Organokovové sloučeniny - Grignardova činidla, např. C7H15MgCl.

Podskupina vápníku

1. Vlastnosti vápníku a příbuzných prvků

• Iontové vazby, podobnost na alkalické kovy: Ca, Sr, Ba, Ra.

Minerály a suroviny

1. Přehled minerálů

• Beryl (Be3Al2Si6O18), smaragd (2% Cr).

• Dolomit (MgCO3 . CaCO3).

• Magnezit (MgCO3), periklas (MgO), brucit (Mg(OH)2).

• Spinel (MgAl2O4), olivín ((Mg,Fe)2SiO4).

• Karnalit (KMgCl3) a kainit (KCl . MgSO4 . 3 H2O).

2. Další minerály a jejich vlastnosti

• Kalcit (CaCO3), aragonit, vápenec, mramor.

• Anhydrit (CaSO4), sádrovec (CaSO4 . 2 H2O).

• Apatit (Ca5F(PO4)3), kazivec (CaF2), baryt (BaSO4), stroncianit (SrCO3).

Výroba a použití

1. Metody výroby

• Elektrolýza roztavených solí (MgCl2, CaCl2).

• Redukce oxidů pomocí Si, Mg, Al:

  • BeF2 + Mg → Be + MgF2.

  • 2 MgO.CaO + Si → 2Mg + Ca2SiO4.

  • 3 BaO + 2 Al → Al2O3 + 3 Ba.

2. Aplikace kovů

• Be: optika a rentgenová zařízení, moderátor v reaktorech (propustné pro RTG záření a neutrony).

• Mg: lehké slitiny, Dural (Al, Cu, Mg), elektron (Mg, Al), Magnalium (Al, Mg).

• Ca: redukční činidlo, Sr, Mg – pyrotechnika (hoří svítivým plamenem).

Chemické sloučeniny

1. Acetylid vápenatý

• Reakce: CaO + 3C → CaC2 + CO.

• Uvolňování acetylenu s vodou: CaC2 + 2 H2O → H2C2 + Ca(OH)2.

• Průmyslové hnojivo: CaC2 + N2 → CaCN2 + C.

2. Oxidy a hydroxidy

• Pálené vápno (CaO): stavebnictví, hutní výroba, sklárny.

• Žáruvzdorné materiály: BeO, MgO, CaO.

• Reakce hydroxidů: CaO + H2O → Ca(OH)2.

3. Halogenidy

• BeCl2 - polymerní struktura, hydrolyzuje:

• MgCl2 → Mg(OH)Cl.

• CaCl2 . 6 H2O - chladící směsi.

4. Uhličitany a sírany

• Srážení: CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2 NaCl.

• Sírany: CaSO4 . 2 H2O = sádra; BaSO4 - baryt.

Biologické systémy

1. Vápník a hořčík

• Ca2+ soli jako strukturní materiál pro organismy (např. Ca5(PO4)3OH - hydroxyapatit v kostech).

• CaCO3 ve skořápkách měkkýšů a korýšů.

• Důležitost Ca2+, Mg2+ pro svalovou kontrakci.