2. skupina PS, ns2
Beryllium, hořčík, vápník, stroncium, baryum, (radium)
t
Kovy alkalických zemin
• typické kovy
• chemie Be a Mg se poněkud liší od chemie alkalických
zemin
• Be tvoří řadu sloučenin s kovalentní vazbou
• elektropozitivita ve skupině roste směrem dolů
• typický oxidační stupeň II+
Některé vlastnosti prvků 2. skupiny PS
Prvek	Be	Mg	Ca	Sr	Ba	Ra
atomové číslo	4	12	20	38	56	88
hustota (g/cm3)	1,848	1,738	1,55	2,63	3,62	5,5
teplota tání °C	1287	649	839	768	727	700
teplota varu °C	2500	1105	1494	1381	(1850)	(1700)
kovový poloměr [pm]	112	160	197	215	222	?
I. ionizační energie [eV]	9,32	4,64	6,11	5,69	5,21	5,28
II. ionizační energie[eV]	18,21	15,03	11,87	10,98	9,95	10,10
elektronegativita (Allred-Rochow)	1,47	1,20	1,04	0,99	0,97	0,97
Beryllium
výskyt beryilia:       Beryl       Be3Al2Si60,8    smaragd 2 % Cr
Výroba beryllia: Na,SÍF(l + bcryl--------1 BcF\------1 Bc(OH)
pražení louženj H2() NaOll
(lze použít i kryolit Na3AlF6)
berylliové bronzy Be/Cu
Vlastnosti beryllia
> t.t. 1300 °C
> Chemie Be se podobá chemii Al - diagonální podobnost
> S vodou reaguje neochotně (pokrývá se vrstvičkou tvorby špatně rozpustného hydroxidu na povrchu)
> Rozpouští se v kyselinách za vzniku H2, ve vodných roztocích neexistuje, ale pouze v podobě hydratovaných iontů
> V konc. HNO3 se pasivuje
> Rozpouští se a roztocích alkalických hydroxidů - je amfoterní
> V přítomnosti ligandů tvoří ochotně tetraedrické komplexy - SP3 ( Td)
> Rozpustné sloučeniny beryllia jsou jedovaté !!
Sloučeniny beryllia
Jednoduché sloučeniny beryllia:
BeC2 BeX
2
Mohsova stupnice tvrdosti 9
Halogenidy beryllia Be(OH)2 + 2HF
BeF2. 4H2O
BeF„ + 2F-
[BeF4]2-
Ostatní halogenidy se připravují přímou syntézou nebo reakcí se suchým HHal
Sloučeniny beryllia
Hydrid beryllnatý
vysoce polymerní
Příprava: (nelze připravit přímou syntézou)
BeCl2 + 2 LiH       BeH2 + 2 LiCl
Hydrolýza:
BeH2 + H2O       Be(OH)2 + H2
Solvolýza: zde konkrétně methanolýza BeH2 + CH3OH — Be(OCH3)2 + H2
Komplexní sloučeniny beryllia
Ve vodě sloučeniny beryllnaté pomalu hydrolyzují: [Bc(OH)]n
n+
Komplexní fluoridy:
Další komplexy:
Bc40(N03)(
H3C
HC
Q.
CH3 O-CH
H3C
HC-Q
Be.
Q
CH
CH
3
acetylacetonát beryllnatý
Organokovové sloučeniny beryllia
(přímá vazba Be - C)
Použití beryllia a jeho sloučenin
-Okénka rtg. a GM trubic - málo absorbuje záření >Berylliové bronzy -Výroba tritia
Hořčík
Výskyt hořčíku:
2.76 %       v mořskč vodč = 0.13 %
dolomit CaC03.MgC03 magnezit MgC03
brucil Ylg(OH), kainit KCLMgS04.3H30 perí k las VI g() epsomil MgS04.7H20
Výroba hořčíku: 300 000 tun/rok
epsomit
karnalit
olivín
mastek (talek) azbestu
spinel (polodrahokam)
MgSO4.7H2O KCl.MgCl2 (MgFe)2SiO4 Mg3Si4O10(OH)2 Mg3Si2O5(OH)4 MgAl2O4
2 MgO.CaO + FeSi 2 Mg + CaSiO4 + Fe
ferrosilicium
elektrolýza taveniny MgCl
Vlastnosti hořčíku
>S vodou reaguje neochotně (pokrývá se vrstvičkou tvorby špatně rozpustného hydroxidu na povrchu)
> Rozpouští se v kyselinách za vzniku H2, ve vodných roztocích existuje v podobě v podobě hydratovaných iontů
> Nerozpouští se roztocích alkalických hydroxidů - není amfoterní
> hoří i ve vodních parách (nelze hasit vodou)
Hydrid horečnatý
.... přímá syntéza za tlaku 20 MPa
Mg + H2        MgH2        a katalýzy MgI2
Reakce s vodou a alkoholy: (analogické jako u Be)
MgH2 + H2O Mg(OH)2 + H2
MgH2 + CH3OH        Mg(OCH3)2 + H2
Ostatní binární sloučeniny hořčíku
Karbidy:     MgC\ Mg:C, Nitrid: Mg-N,
Halogenidy: MgX,    bezvodé jsou méně stabilní jako beryllnatá analoga
F- - špatně rozpustný
2 MgCl2 + H2O Mg2OCl2 + 2 HCl (termický rozklad)
podstata tuhnutí tzv. Sorellova cementu .... směs žíhaného Mg(OH)2 a konc. roztoku MgCl2 - tuhne během několika hodin
Hydroxid:
Sulfid: Mg + S     MgS ve vodě hydrolyzuje
2 MgS + 2 H2O        Mg(OH)2 + Mg(HS)2
Mg(HS)2 + H2O Mg(OH)2 + H2S
Významné soli hořčíku
Uhličitany:       M**'< >,      Myl l K'<),h nerozpustné
Analyticky významná reakce pro gravimetrické stanovení fosforu:
Chloristan horečnatý jako jedno z nejlepších sušidel:
Organokovové sloučeniny hořčíku
Grignardova činidla:
RX = alkyl- nebo arylhalogenid
krystalují jako dietherát
PoUŽíVa- se k alkylacím nebo arylacím:
R—X + R — MgX
R — R' + MgX
2
2R — MgX + CdBr2      R2Cd + MgBr2
4 Ph — MgBr + K[BFJ
K[B(Ph)4] + 4 MgBrF
|[,0
IIjCMgl i H2C= O---> C,II50-Mg-I---. CjIIjOII i Mg(OII)I
RMgT \ CO,-----> RCOOMgl------► RCOOII i Mg(OII)I
Významné komplexní sloučeniny hořčíku
Chlorofyl
Použití hořčíku
Hořčík je technicky velmi důležitý kov, používaný zejména ve slitinách jako konstrukční materiál zvláště v letectví, automobilovém průmyslu a v raketové technice.
MgO jako pálená magnézie Grignardova činidla v organické syntéze
Vápník, stroncium, baryum
Zdroje vápníku:        islandský vápenec Ca CO,      mramor, krida. travertin Vápenec sad,YneeCaSOľ2Il20
(kalcit)
anhydrit CaSO
4
kazivec Lak. fluorit
apatity C;i5(PO,hX    X = F, OH
Zdroje stroncia ^™co3    Zdroje barya:
Výroba: elektrolýza tavenin chloridů
Pozn.: rozpustné sloučeniny barya jsou jedovaté
Sloučeniny kovů alkalických zemin
Hydridy MH2: přímá syntéza, reagují s vodou - pohotový zdroj vodíku
Karbid a kyanamid vápenatý:
slouží jako hnojivo
Nitridy:
výroba deuterovaného amoniaku
Sulfidy:
Ca + S
BaSO4 + 2 C
CaS
BaS + CO.
Sloučeniny kovů alkalických zemin
Oxidy: připravují se kalcinací (žíháním) uhličitanů při cca 900 °C
CaCO3 CaO + CO2 pálené vápno
Hydroxidy: CaO + H2O        Ca(OH)2      součást malty
hašení vápna
Ca(OH)2 + MgCl2 Mg(OH)2 + CaCl2
slouží k získávání Mg z mořské vody
Peroxidy:    Ca(OH)2 + H2O2        CaO2.8 H2O + 2 H2O
2 BaO + O2       2 BaO2      žíhání při 500 °C
BaO2 + H2SO4 H2O2 + BaSO4
tato reakce dříve sloužila k výrobě H2O2
Sloučeniny kovů alkalických zemin
Halogenidy:
Fluoridy: obecně málo rozpustné
CaF2 se používá pro výrobu fluoru elektrolýzou jeho taveniny
Chloridy:
CaCl2. 2 H2O
CaCl2 bezv. - používá se jako sušidlo (lze jej zahřátím regenerovat)
Všechny bezvodé halogenidy kovů alkalických zemin jsou rozpustné v řadě organických rozpouštědel (alkoholy, ethery aj.).
Soli kovů alkalických zemin
Dusičnan vápenatý (ledek vápenatý): slouží jako hnojivo Uhličitan vápenatý: tvoří celá pohoří
kalcit aragonit
Krasový jev:       CaCO3 +   H2O +  CO2 Ca(HCO3)2
Vznik Ca(HCO3)2 je příčinou přechodné tvrdosti vody
Kyslíkaté sloučeniny kovů alkalických zemin
Fosforečnany: Ca3(P04)2
nerozpustný
rozpustný
Sírany: málo rozpustné sloučeniny
CaSO4 - jeho přítomnost ve vodě způsobuje její trvalou tvrdost
Pozn.:
Nedodržení režimu dehydratace vede ke vzniku bezvodého CaSO4, který pak vede k tomu, že sádra netuhne.
BaSO4 (baryt) - velmi nerozpustná sloučenina
(gravimetrcké stanovení síranů nebo barya).
Používá se jako pigment a jako kontrastní látka při rtg. vyšetření trávicího traktu.
Tendence v rozpustnostech sloučenin kovů alkalických zemin
Málo rozpustné jsou: hydroxidy, sírany, oxaláty, uhličitany, chromany, fosforečnany, fluoridy
Hydroxidy			Sírany		Sťavelany oxaláty	
Be						
Mg						
Ca			Ca	í	Ca	1
Sr			Sr		Sr	1
Ba	t		Ba	■	Ba	▼
malá rozpustnost
t
velká rozpustnost
Komplexy kovů alkalických zemin
•Tvorba komplexů není typická.
•Jsou známy komplexy s vícedentátními ligandy typu EDTA a
s makrocyklickými ligandy