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