2. skupina PS, ns2 Beryllium, hořčík, vápník, stroncium, baryum, (radium) • 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+ Kovy alkalických zemin 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 beryllia: Výroba beryllia: (lze použít i kryolit Na3AlF6) Vlastnosti beryllia Ø t.t. 1300 °C Ø Chemie Be se podobá chemii Al – diagonální podobnost Ø S vodou reaguje neochotně (pokrývá se vrstvičkou tvorby špatně rozpustného hydroxidu na povrchu) Ø Ø Rozpouští se v kyselinách za vzniku H2, ve vodných roztocích neexistuje, ale pouze v podobě hydratovaných iontů Ø Ø Ø V konc. HNO3 se pasivuje Ø Rozpouští se a roztocích alkalických hydroxidů – je amfoterní Ø V přítomnosti ligandů tvoří ochotně tetraedrické komplexy – SP3 ( Td) Ø Rozpustné sloučeniny beryllia jsou jedovaté !! Sloučeniny beryllia Halogenidy beryllia Jednoduché sloučeniny beryllia: Mohsova stupnice tvrdosti 9 Be(OH)2 + 2HF BeF2. 4H2O BeF2 + 2F- [BeF4]2- Ostatní halogenidy se připravují přímou syntézou nebo reakcí se suchým HHal Sloučeniny beryllia Hydrid beryllnatý BeH2 + H2O Be(OH)2 + H2 Příprava: (nelze připravit přímou syntézou) vysoce polymerní Hydrolýza: BeCl2 + 2 LiH BeH2 + 2 LiCl Solvolýza: zde konkrétně methanolýza BeH2 + CH3OH Be(OCH3)2 + H2 Komplexní sloučeniny beryllia Komplexní fluoridy: Ve vodě sloučeniny beryllnaté pomalu hydrolyzují: Další komplexy: acetylacetonát beryllnatý Organokovové sloučeniny beryllia (přímá vazba Be – C) sendvičový typ komplexu Použití beryllia a jeho sloučenin ØOkénka rtg. a GM trubic – málo absorbuje záření ØBerylliové bronzy ØVýroba tritia Hořčík Výskyt hořčíku: Výroba hořčíku: 2 MgO.CaO + FeSi 2 Mg + CaSiO4 + Fe elektrolýza taveniny MgCl2 300 000 tun/rok ferrosilicium epsomit MgSO4.7H2O karnalit KCl.MgCl2 olivín (MgFe)2SiO4 mastek (talek) Mg3Si4O10(OH)2 azbestu Mg3Si2O5(OH)4 spinel (polodrahokam) MgAl2O4 Vlastnosti hořčíku ØS vodou reaguje neochotně (pokrývá se vrstvičkou tvorby špatně rozpustného hydroxidu na povrchu) Ø Rozpouští se v kyselinách za vzniku H2, ve vodných roztocích existuje v podobě v podobě hydratovaných iontů Ø Nerozpouští se roztocích alkalických hydroxidů – není amfoterní Ø hoří i ve vodních parách (nelze hasit vodou) přímá syntéza za tlaku 20 MPa a katalýzy MgI2 Hydrid hořečnatý Mg + H2 MgH2 MgH2 + H2O Mg(OH)2 + H2 MgH2 + CH3OH Mg(OCH3)2 + H2 Reakce s vodou a alkoholy: Ostatní binární sloučeniny hořčíku Karbidy: Nitrid: Halogenidy: Hydroxid: 2 MgCl2 + H2O Mg2OCl2 + 2 HCl (termický rozklad) bezvodé jsou méně stabilní jako beryllnatá analoga F- - špatně rozpustný Mg + S MgS Sulfid: 2 MgS + 2 H2O Mg(OH)2 + Mg(HS)2 Mg(HS)2 + H2O Mg(OH)2 + H2S ve vodě hydrolyzuje podstata tuhnutí tzv. Sorellova cementu …. směs žíhaného Mg(OH)2 a konc. roztoku MgCl2 – tuhne během několika hodin Významné soli hořčíku Analyticky významná reakce pro gravimetrické stanovení fosforu: Chloristan hořečnatý jako jedno z nejlepších sušidel: Uhličitany: nerozpustné Organokovové sloučeniny hořčíku Grignardova činidla: RX = alkyl- nebo arylhalogenid krystalují jako dietherát Používají se k alkylacím nebo arylacím: R—X + R´— MgX R — R´ + MgX2 2R — MgX + CdBr2 R2Cd + MgBr2 4 Ph — MgBr + K[BF4] K[B(Ph)4] + 4 MgBrF Významné komplexní sloučeniny hořčíku porfin Chlorofyl sendvičový komplex hořčíku s cyklopentadienem 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 Použití hořčíku Vápník, stroncium, baryum Zdroje vápníku: vápenec (kalcit) Zdroje barya: fluorit X = F, OH 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: Nitridy: slouží jako hnojivo výroba deuterovaného amoniaku Sulfidy: BaSO4 + 2 C BaS + CO2 Ca + S CaS 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 hašení vápna součást malty Ca(OH)2 + MgCl2 Mg(OH)2 + CaCl2 slouží k získávání Mg z mořské vody Ca(OH)2 + H2O2 CaO2.8 H2O + 2 H2O Peroxidy: 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 Uhličitan vápenatý: tvoří celá pohoří kalcit aragonit Krasový jev: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 Vznik Ca(HCO3)2 je příčinou přechodné tvrdosti vody Dusičnan vápenatý (ledek vápenatý): slouží jako hnojivo Kyslíkaté sloučeniny kovů alkalických zemin Fosforečnany: 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 Hydroxidy Sírany Šťavelany oxaláty Be Mg Ca Ca Ca Sr Sr Sr Ba Ba Ba velká rozpustnost malá rozpustnost Málo rozpustné jsou: hydroxidy, sírany, oxaláty, uhličitany, chromany, fosforečnany, fluoridy Komplexy kovů alkalických zemin •Tvorba komplexů není typická. •Jsou známy komplexy s vícedentátními ligandy typu EDTA a s makrocyklickými ligandy