Kovy alkalických zemin

Druhá skupina periodické soustavy jsou alkalické kovy. Patří sem beryllium, hořčík, vápník, stroncium, baryum a radium.

hubKONTEXT

Obecné vlastnosti a reakce kovů najdete v kapitole Kovy.

• el. konfigurace: ns²
• oproti I.A skupině jsou elektronegativnější, méně reaktivní, tvrdší, křehčí, obtížněji tvoří kationty a tají za vyšších teplot
• Be tvoří kovalentní sloučeniny; Mg kovalentní i iontové; Ca, Sr, Ba, Ra jen iontové

Beryllium (Be)

• jedovatý, lehký a tvrdý kov
• nereaktivní – nekoroduje, na vzduchu se pasivuje, s vodou nereaguje
• Be₃Al₂(SiO₃)₆ – beryl
  • zelený smaragd
  • světle modrý akvamarín

Ostatní kovy alkalických zemin

Hořčík (Mg) je stříbrolesklý kov. Vápník (Ca), stroncium (Sr), baryum (Ba) a radium (Ra) jsou měkké kovy, na vzduchu nestálé a reaktivní:

• Ca + H₂ → CaH₂
• Ca + O₂ → CaO₂
• Ca + N₂ → Ca₃N₂
• Ca + Cl₂ → CaCl₂
• Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
• Ca + HCl → CaCl₂ + H₂

Výskyt

• Mg a Ca jsou rozšířené v zemské kůře jako fosforečnany, uhličitany (magnezit, kalcit) apod., jako biogenní prvky a v minerální a mořské vodě (MgCl₂, MgBr₂)
• Ca v kostech
• Mg v chlorofylu
• Sr v síranech
• Ba v barytu – BaSO₄
• Ra je radioaktivní a vzácný

Zisk a výroba

• elektrolýzou tavenin (nejčastějí chloridů)
• metalotermií
  • beryllium magneziotermií: BeCl₂ + Mg → Be + MgCl₂
  • vápník aluminotermií

Využití

• slitiny
  • slitina „elektron“ = 90% Mg + Al + Zn + Mn (dobře hoří)
  • pěvné slitiny beryllia v letectví a kosmonautice
• hořčík
  • do Grinardových činidel (Grinardova sloučenina „uhlovodíkový zbytek – Mg – halogen“ umožňuje zavést uhlovodíkové zbytky do derivátů)
  • pro alkylaci aldehydů a ketonů v organické chemii

Sloučeniny kovů alkalických zemin

PÁLENÁ MAGNEZIE MgO

• výroba pálením magnezitu v pecích: MgCO₃ → MgO + CO₂ (za zvýšené teploty)
• zásadotvorný – s vodou reaguje na hydroxid Mg(OH)₂
• iontová sloučenina (tzn. extrémně vysoká teplotu tání – žáruvzdornost) → ohnivzdorné vyzdívky v keramických pecích
• využití ve sportu proti klouzání rukou (gymnastika, horolezectví, …)

PÁLENÉ VÁPNO CaO

• bílý prášek
• výroba pálením vápence v pecích (tzv. vápenkách): CaCO₃ → CaO + CO₂ (za 900°C)
• využití jako hnojivo (snižuje kyselost půdy), zlepšuje chemickou odolnost skla
• nejvíce se využívá ve stavebnictví jako hašené vápno, které se vyrábí reakcí: CaO + H₂O → Ca(OH)₂ (uvolňuje se teplo, nejprve je to suspenze, tzv. „vápenné mléko“, to se musí přefiltrovat na „vápennou vodu“ – rozpuštěný Ca(OH)₂)

HAŠENÉ VÁPNO Ca(OH)₂

• jen částečně rozpustné ve vodě
• po přefiltrování je to „vápenná voda“ – důkaz přítomnosti CO₂: Ca(OH)₂ (ve formě vápenné vody) + CO₂ → CaCO₃ (bílá sraženina, zakalení)
• k výrobě malty: hašené vápno + písek (jen pro zvětšení objemu) + voda
• tvrdnutí malty: Ca(OH)₂ + CO₂ ze vzduchu → CaCO₃, přidá se H₂O

HYDROXID BARNATÝ Ba(OH)₂

• silná zásada
• roztok s vodou se nazývá „barytová voda“ – rozpustnější než Mg(OH)₂, mnohem rozpustnější než Ca(OH)₂

VÁPENEC CaCO₃

• nejrozšířenější sloučenina vápníku v přírodě
• nerozpustný ve vodě
• leštěný vápenec = mramor
• plavený vápenec = školní křída
• růst krápníků: do jeskyně prší slabá kyselina uhličitá (voda H₂O + CO₂ ze vzduchu), z ní se stane hydrogenuhličitá, která reaguje: Ca(HCO₃)₂ (aq) → CaCO₃ (vápencový krápník) + CO₂ + H₂O
• krápníky se pak rozpouští reakcí: CaCO₃ + CO₂ (vydechované lidmi) + H₂O → za nízké teploty → Ca(HCO₃)₂ (aq)

KYSELINA HYDROGENUHLIČITÁ Ca(HCO₃)₂

• rozpustný ve vodě
• způsobuje tvrdost vody, tu lze odstranit převařením: Ca(HCO₃)₂ (aq) →t→ CaCO₃ (vodní kámen) + CO₂ + H₂O

BÍLÁ MAGNESIE MgCO₃ . Mg(OH)₂

• plnidlo do papírů, zubních past, kosmetiky (má bílou barvu)
• v této podobě nemá žíravé účinky, protože sůl je kyselá a hydroxid zásaditý (pH se vyrovná na relativně neutrální)

SÁDROVEC CaSO₄ . 2H₂O

• tuhnutí sádry: sádra 2 Ca(SO₄) . 1/2 H₂O + 3 H₂O → sádrovec 2 CaSO₄ . 2 H₂O (uvolňování tepla)
• využití: lékařství, odlitky, modely, sochy, stavebnictví

CaSO₄

• způsobuje trvalou tvrdost vody, nestačí povařit, odstraňuje se sodou: CaSO₄ (aq) + soda NaCO₃ (aq) → vodní kámen CaCO₃ + NaSO₄ (aq)

MgSO₄ . 7 H₂O

• projímavé účinky
• rozpustný ve vodě

BaSO₄

• ve vodě nerozpustný
• používá se při RTG vyšetřeních zažívacího traktu