Kovy alkalických zemin - Patří do 2. skupiny periodické soustavy prvků, označují se jako s^2 prvky. - Vápník, stroncium, baryum a radium. - Beryllium a hořčík se od ostatních liší – kromě chemických vlastností, které plynou z jejich postavení v periodické soustavě prvků, mají spíše diagonální podobnost – beryllium je podobné hliníku a hořčík je podobný spíše lithiu. - Název podle oxidů a hydroxidů, které se podobají svou zásaditostí alkalickým kovům, ale jsou málo rozpustné. Jejich sloučeniny jsou málo reaktivní, podobně jako hydroxid hlinitý Al(OH)[3], který se dříve označoval jako zemina. Výskyt v přírodě - Kvůli své velké reaktivitě se v přírodě vyskytují jen ve sloučeninách. - Vápník – pátý nejrozšířenější prvek v zemské kůře (4,66%), je součástí apatitů, vápence CaCO[3] (čistý – islandský vápenec, znečištěný například mramor, křída nebo travertin), dolomitu CaCO[3] . MgCO[3], sádrovce CaSO[4] . 2 H[2]O, anhydritu CaSO[4] nebo kazivce CaF[2], je důležitým biogenním prvkem – v kostech a zubech jako fosforečnan vápenatý. - Stroncium a baryum – v zemské kůře jen málo (asi 0,39%), vyskytují se v podobě síranů (například minerál celestin SrSO[4] a baryt BaSO[4]) a uhličitanů. - Radium – v zemské kůře jen nepatrně (podléhá dalšímu radioaktivnímu rozpadu), je v uranových rudách (součást smolince UO[2]), jeho izotopy jsou radioaktivní. Vazebné možnosti a reaktivita - Vyplývají z elektronové konfigurace ns^2 – dva valenční elektrony jsou volně poutány, proto dochází k jejich odtržení a atom tak nabývá stabilní elektronové konfigurace nejbližšího vzácného plynu, stabilním oxidačním stavem je tedy oxidační stav II. - Kvůli nízkým elektronegativitám a nízkým hodnotám ionizačních energií vytváří převážně iontové vazby, kovalentní vazby jsou vzácné (mají velké poloměry). - Kovy alkalických zemin jsou méně reaktivní než alkalické kovy, na vzduchu se pokrývají vrstvičkou oxidu, bouřlivě (i když méně než alkalické kovy) reagují s vodou za vzniku hydroxidů a vodíku, těžší kovy alkalických zemin tvoří kromě stabilních oxidů i stabilní peroxidy, rozpustnost solí je menší než u analogických sloučenin alkalických kovů – rozpustné soli stroncia a barya jsou jedovaté. Vlastnosti - Stříbrobílé kovy, měkké (tvrdší ale než alkalické, tvrdost srovnatelná s olovem), křehké, snadno tavitelné (teploty tání menší než 1000°C), na vzduchu nestálé. - Patří k lepším vodičům tepla a elektrického proudu. - Jsou méně reaktivní a na vzduchu mají vyšší hustoty než alkalické kovy. - Všechny jsou neušlechtilé, mají redukční schopnosti. - Sloučeniny jsou v pevném stavu bílé, v kapalném bezbarvé. - Při hoření charakteristicky barví plamen – vápník cihlově červeně, stroncium karmínově červeně, baryum zeleně a radium karmínově červeně. Hydridy - Bílé, netěkavé látky s krystalovou strukturou a iontovými vazbami, vznikají přímou reakcí prvků za zvýšené teploty, s vodou bouřlivě reagují za vzniku vodíku. - Hydrid vápenatý CaH[2] se využívá jako silné redukční činidlo a sušicí prostředek organických rozpouštědel. Karbidy - Vznikají za zvýšené teploty přímo z prvků - Karbid vápenatý CaC[2][ ]– vyrábí se z něj kyanamid vápenatý CaCN[2], který se pod názvem dusíkaté vápno používá v zemědělství jako hnojivo. Nitridy - Tvrdé (tvrdostí se blíží až nitridu boru), těžko tavitelné látky - Nitrid vápenatý Ca[3]N[2] se využívá na brusné kotouče místo diamantů. Oxidy - Bílé, krystalické látky s krystalovou strukturou podobnou chloridu sodnému. - Mají vysoké body tání, iontové vazby, reakcí s vodou vznikají příslušné hydroxidy. - Oxid vápenatý CaO, pálené vápno, se vyrábí termickým rozkladem vápence: CaCO[3] CaO + CO[2], používá se ve stavebnictví k výrobě hydroxidu vápenatého Ca(OH)[2] – hašeného vápna, v hutnictví, jako zásaditá vyzdívka pecí, při úpravě pitné a užitkové vody (změkčuje vodu a snižuje její kyselost), ve sklářství, v mlékárenství, cukrovarnictví a používá se i jako přídavná látka E 529 k úpravě kyselosti potravin. Peroxidy - Připravují se účinkem peroxidu vodíku na příslušný hydroxid. Sulfidy - Málo rozpustné látky, které se připravují redukcí síranů uhlíkem. - Působením síry na sulfidy vznikají polysulfidy MS[X]. Halogenidy - Vodě dobře rozpustné látky – výjimkou jsou fluoridy (nerozpustné). - Chlorid vápenatý CaCl[2] se v laboratoři používá jako sušidlo, vyrábí se reakcí vápence s kyselinou chlorovodíkovou. - Fluorid vápenatý CaF[2], minerál kazivec, se používá v metalurgii, v optice k výrobě skel do objektivů a je surovinou pro výrobu fluorovodíku. Hydroxidy - Středně silné až silné zásady, termicky poměrně stálé, ve vodě omezeně rozpustné. - S kyselinami reagují za vzniku solí, pohlcují oxid uhličitý CO[2], a tím tvoří uhličitany. - Hydroxid vápenatý Ca(OH)[2], hašené vápno, vzniká hašením páleného vápna: CaO + H[2]O → Ca(OH)[2], uplatňuje se především ve stavebnictví při výrobě malty – reakce Ca(OH)[2] a CO[2 ]je podstatou tvrdnutí malty: Ca(OH)[2] + H[2]O + písek CaCO[3] + H[2]O, dále se využívá při výrobě papíru, hnojiv, v cukrovarnictví nebo v zubním lékařství jako provizorní vložka do kořenových kanálků. Uhličitany - Pevné, ve vodě nerozpustné látky. - Uhličitan vápenatý CaCO[3] se v přírodě vyskytuje jako kalcit nebo aragonit (odlišné struktury), rozpouštěním CaCO[3] ve vodě s CO[2] se tvoří hydrogenuhličitan vápenatý Ca(HCO[3])[2], který je příčinou přechodné tvrdosti vody: CaCO[3] + CO[2] + H[2]O → Ca(HCO[3])[2], lze ji odstranit varem – při zahřátí roztoku se rozkládá zpět: Ca(HCO[3])[2] → CaCO[3] ↓ + CO[2 ]+ H[2]O – opakované rozpouštění a opětovné srážení vápence při poklesu koncentrace oxidu uhličitého v roztoku je podstatou krasových jevů, využívá se jako stavební kámen a k výrobě vápna a cementu, metamorfovaný vápenec (mramor) se využívá na obklady, dlažby a jako sochařský a dekorační materiál. Fosforečnany - Fosforečnan vápenatý Ca[3](PO[4])[2] je hlavní složkou fosfátových hnojiv. - Dihydrogenfosforečnan vápenatý Ca(H[2]PO[4])[2] a dihydrát síranu vápenatého CaSO[4] . 2 H[2]O tvoří hnojivo superfosfát. Sírany - Ve vodě velmi málo rozpustné. - Síran vápenatý CaSO[4] je příčinou trvalé tvrdosti vody (nelze ji varem odstranit), z roztoku se vylučuje jako dihydrát síranu vápenatého CaSO[4] . 2H[2]O, minerál sádrovec, který zahřátím přechází na hemihydrát síranu vápenatého – sádru, která se s vodou hydratuje a přitom tuhne, zatímco bezvodý síran vápenatý tuto vlastnost nemá – tuhnutí sádry: CaSO[4] . 1/2 H[2]O + 3/2 H[2]O → CaSO[4] . 2 H[2]O, sádrovec se využívá jako přísada do cementu, sádra se používá pro výrobu sádrokartonových desek, vnitřních omítek, v lékařství k výrobě sádrových obvazů nebo modelů zubů. Příprava a výroba - Kovy alkalických zemin se vyrábí nejčastěji elektrolýzou tavenin solí nebo redukcí příslušných halogenidů sodíkem, například: CaCl[2] + 2 Na ↔ 2 NaCl + Ca. Použití - Vápník – ve stavebnictví (vápno, sádra, cihly, cement), v keramickém průmyslu, do speciálních slitin pro zvýšení pevnosti, v metalurgii jako redukční činidlo při přípravě jiných kovů (např. plutonia, zirkonia), do zubních past a hnojiv. - Strontnaté soli se využívají v pyrotechnice, radioaktivní izotop stroncia ^90Sr vzniká při štěpení uranu a spolu s potravou vniká do těla, kde částečně nahrazuje vápenaté kationty v kostech a brání normální tvorbě krvinek, což může způsobit leukémii. - Baryum – dokáže absorbovat rentgenové záření, proto se využívá v lékařství do omítek používaných na rentgenových pracovištích (ochrana lékařského personálu) a při rentgenovém vyšetření trávicí trubice – pacient vypije tzv. baryovou kaši, která postupuje trávicím ústrojím a zvyšuje kontrast trávicí trubice a tím kvalitu obrazu - Radium – dříve se používalo k ozařování zhoubných nádorů a k výrobě světélkující barvy (například do hodinek), dnes se vzhledem k toxicitě pro lidský organismus téměř nepoužívá.