Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1."— Előadás másolata:

1 Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1

2 Be Mg Ca Sr Ba Ra EN Ei cs ö k k e n A fémes jellem erősödik A vegyértékelektronok általános elektronszerkezete ns2ns2 2

3 alkáliföldfémek 3 Be Mg Ca Sr Ba Ra

4 4 Fontosabb adatokBeMgCaSrBaRa Elektronegativitás Pauling szerint 1,571,311,000,950,890,90 E i (I.) [kJ/mol]900737, ,3 Olvadásponti hőmérséklet [°C] Forrásponti hőmérséklet [°C] Sűrűség [g/cm 3 ]1,861,751,552,63,65,5 Lángfestés--téglavö rös bíborv örös zöldvörös A bázisok erőssége a nyíl irányában növekszik AZ ALKÁLIFÖLDFÉMEK FONTOSABB ADATAI

5 5

6 A 8. leggyakrabban előforduló elem. Nagy reakcióképessége miatt csak vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő a természetben. 6

7 Antoine Bussy ( ) A magnéziumot először Antoine Bussy francia kémikus állította elő 1828-ban, a magnézium-klorid redukciójával.  dolomit CaMg(CO 3 ) 2  magnezit MgCO 3  karnalit KMgCl 3 ·6H 2 O  ensztatit MgSiO 3  kainit KCl ∙ MgSO 4 · 3H 2 O Fontosabb ásványai: 7

8 A magnézium ezüstfehér színű, erős fémfényű, puha könnyen nyújtható könnyűfém. Levegőn állva a felülete már szobahőmérsékleten vékony, a további oxidációtól védő, fakó színű oxidréteggel vonódik be. 8

9  A magnéziumnak 3 stabil és több radioaktív izotópja van. Stabil izotópjai a következők: 24 Mg – 78,99%-ban, 25 Mg – 10%-ban és 26 Mg – 11,01%-ban fordul elő a természetben. 9

10 Emissziós színképe a látható tartományban 10

11 Megolvasztott sóinak, például MgCl 2 elektrolízisével Dow- féle cellákban. 11 A cellák belülről fűthető vaskádak. A tartály fala katódként működik, az anódot pedig fölülről az olvadékba nyúló grafitrudak alkotják. Újabban a magnéziumot karbonátjai hevítésekor keletkező oxidjának karbotermiás vagy szilikotermiás redukciójával állítják elő.

12 12 A magnézium életfontosságú anyag. Nélkülözhetetlen több száz enzim megfelelő működéséhez, szükséges minden energiaigényes folyamathoz, a fehérje- zsír- és szénhidrát-anyagcsere számos lépéséhez, az inzulintermeléshez.  A szervezetben mintegy gramm magnézium található, melynek csaknem fele a csontokban koncentrálódik.

13  A magnézium a klorofillban is megtalálható.  A klorofill porfinvázas magnézium-tartalmú komplex vegyület, amely a napsugárzás energiáját elnyeli, és szén-dioxidból és vízből glükózt képes létrehozni a zöld növények sejtjeiben a fotoszintézis által.  Szintetikusan először Woodwardnak sikerült előállítania 1960-ban. 13

14 14 A klorofill-A szerkezeteA klorofill-B szerkezete

15 15  Kis sűrűségű és viszonylag nagy szilárdságú ötvözetek (magnálium, elektronfém, duralumínium) előállítására, főleg a repülőgépiparban.  Nehezen redukálható fémek (V, U, Zr, Ti) kinyerésére,  Villanófényporok, világító rakéták, víz alatti fáklya, gyújtóbombák készítésére,  Szerves szintéziseknél gyakran használt Grignárd- reagens, azaz alkil-magnézium-halogenid (RMgX) készítésére,  Fluor előállítására alkalmas edények gyártására (a felületén képződő MgF 2 jó védőréteg).

16 16 Levegőn állva a felülete már szobahőmérsékleten vékony, a további oxidációtól védő, összefüggő oxidréteggel vonódik be. Meggyújtva, vakító fehér lánggal magnézium- oxiddá ég el: 2Mg + O 2 → 2MgO A forró vizet az alábbi egyenlet szerint bontja: Mg + H 2 O → MgO + H 2

17 17 Híg savakkal reagálva H 2 -gázt fejleszt a következő reakció szerint: Mg + 2HCl → H 2 + MgCl 2 Erős redukálószer. Ezt a tulajdonságát a titán előállításánál is kihasználják. Titán(IV)-kloridból elemi titánt állítanak elő a következő egyenlet szerint: TiCl 4 + 2Mg → Ti + 2MgCl 2

18 Alkil-, és aril-halogenidekkel dietil-éter jelenlétében kötésbe lép és megfelelő magnéziumtartalmú szerves alkil- vagy arilvegyület képződik. Ezeket a vegyületeket feltalálójukról Victor Grignard-ról nevezték el Grignard-vegyületeknek. 18

19 19 Vegyületeiben a magnézium oxidációs száma +2. Magnézium-oxid (égetett magnézia) – MgO: laza, fehér tapadós por. A természetben zöldes színű periklász ásvány formájában fordul elő vasoxiddal együtt.  Ipari előállítása a magnezit 500°C-on való égetésével (kalcinálásával) történik a következő reakció szerint: MgCO 3 → MgO + CO 2

20 20 A magnézium-oxidot leginkább tűzálló tégelyek és téglák készítésére használják.

21 Magnézium-hidroxid - Mg(OH) 2 : Fehér, száraz, porszerű anyag. A természetben is előfordul ásványa a brucit formájában. Előállítása vízben oldható magnéziumsókból történik kalcium-hidroxiddal. A reakció során fehér, laza csapadék formájában válik ki a magnézium-hidroxid: MgCl 2 + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 (s) + CaCl 2 A keletkezett magnézium-hidroxid gyenge bázis. Vízben rosszul oldódik (oldhatósága 20°C-on kb. 9 g/L). 21

22 Magnézium-karbonát (magnezit) - MgCO 3 : A természetben is előfordul mint a dolomit ásvány egyik alkotója. Fehér trigonális kristályokat alkot. 22

23  Vízben nem oldódik, de már a gyenge ásványi savak is jól oldják. A híg szénsavoldat, lassan feloldja a következő reverzibilis reakció szerint: 23

24 Magnézium-szulfát-heptahidrát (keserűsó) – MgSO 4 · 7H 2 O:  Színtelen, keserű ízű, vízben jól oldódó vegyület. A természetben oldott állapotban is előfordul az ún. keserűvizekben. Gyapotszövetek kikészítéséhez, ásványvizek készítéséhez és enyhe hashajtóként használják. 24

25 Magnézium-klorid-hexahidrát – MgCl 2 · 6H 2 O: Színtelen, monoklin kristályos, erősen higroszkópos vegyület. A természetben a tengervízben és a karnalit (KCl · MgCl 2 · 6H 2 O) nevű ásványban fordul elő.  Előállítása a KCl-gyártás során keletkező hulladéklúg bepárlásával történik.  A magnézium-kloridot a különleges cementek, tűzálló faimpregnálószerek előállítására használják, továbbá a magnézium-előállítás fontos kiindulási anyaga. 25

26 26

27 27

28 28 A 3. leggyakrabban előforduló elem.

29  A kalciumot először Humphry Davy angol kémikus állította elő 1807-ben, és ugyancsak ő nevezte el a mész = calx latin neve után kalciumnak. 29 Nagyobb mennyiségű tiszta kalcium előállítására azonban legelőször Lengyel Béla magyar vegyész, dolgozott ki eljárást ban. Lengyel Béla ( )

30  Nagy reakcióképessége miatt csak vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő, mint amilyenek a:  CaCO 3 (kalcit-, mészkő-, kréta-formájában)  CaMg(CO 3 ) 2 (dolomit)  Ca 3 (PO 4 ) 2 (foszforit)  CaF 2 (fluorit)  CaSO 4 · 2H 2 O (gipsz)  CaSO 4 (anhidrit) 30

31 A kalcium ezüstfehér színű, erős fémfényű, puha (késsel vágható) paramágneses fém. Elektromos vezetőképessége a rézének kb. 10%-a. Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért levegőtől elzárva tárolják. Kisebb mennyiségű kalciumot általában petróleumban célszerű tárolni. 31

32 32

33  A kalciumnak 9 izotópja ismert.  Ezek közül csak a: 40, 42, 43, és a 44-es tömegszámú izotópok stabilak, míg a többi kalciumizotóp radioaktív. 33

34 Emissziós színképe a látható tartományban 34

35 CaCl 2 és CaF 2 vagy KCl keverékének olvadékából állítják elő elektrolízissel. Az elektrolízishez grafit anódot és vas katódot használnak. A Cl 2 vagy az F 2 az anódon, míg a kalcium a vas katódon válik ki. 35  A kapott kalciumot átolvasztással tisztítják meg a szennyezőanyagoktól.

36 36  Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen.  A gerincesek testében a csontok és a fogak alapját a kalcium-sók alkotják.  Előfordul azonban az izmokban, a vérben és más szervekben is.  A modern táplálkozástudományi ajánlások szerint mg/nap kalciumbevitel elegendő az ember kalcium-szükségletének fedezésére.

37 37  A kalcium igen erős redukálószer, a finoman szétoszlatott kalciumot szerves redukciókhoz használják, de fontos szerepet kap egyes fémek redukciójánál is (például, urán, cirkónium, tórium).  Kalcium segítségével történik a kén és az oxigén kisebb mennyiségének eltávolítása a vas olvadékból az acélgyártás során.  Adalékanyag az üveggyártás során.  Gyógyszeriparban.  Alkoholok vízmentesítésére, stb.

38 38 Reakcióképesebb a magnéziumnál. Levegőben elégetve oxiddá és nitriddé ég el: 2Ca + O 2 → 2CaO 3Ca + N 2 → Ca 3 N 2 Hideg vízzel exoterm reakció közben kalcium- hidroxid keletkezik és H 2 -gáz fejlődik: Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

39 39 Híg savakkal reagálva H 2 -gázt fejleszt a következő reakció szerint: Ca + 2HCl → CaCl 2 + H 2 A halogén elemekkel szintén reagál, miközben megfelelő kalcium-halogenid keletkezik. Ca + Cl 2 → CaCl 2

40 Magas hőmérsékleten (1600°C-on) a szénnel kalcium-karbiddá, a kénnel kalcium-szulfiddá, a foszforral kalcium-foszfiddá egyesül: Ca + 2C → CaC 2 Ca + S → CaS 3Ca + 2P → Ca 3 P 2 40 A kalcium és vegyületei a lángot téglavörös színűre festik.

41 41 Vegyületeiben a kalcium oxidációs száma +2.  Kalcium-oxid (égetett mész) – CaO: fehér, kemény, maró hatású anyag.  Iparilag mészkőből állítják elő úgy, hogy a mészkövet ún. körkemencében vagy aknás kemencében hevítik °C-on. Hevítéskor a mészkő termikus disszociációja megy végbe: CaCO 3 → CaO + CO 2

42  Az égetett mész fontos ipari nyersanyag. Felhasználása: habarcskészítés, kalcium- karbid előállítása, kerámiaipar, üveggyártás, szódagyártás. 42

43  Kalcium-hidroxid (oltott mész) - Ca(OH) 2 : Fehér, száraz, porszerű anyag.  Előállítása égetett mészből történik vízzel (mészoltás) a következő exoterm reakció szerint: CaO + H 2 O → Ca(OH) 2  Az oltott mész erős bázis, amely vízben rosszul oldódik.  Telített oldatát meszesvíznek, vízzel alkotott szuszpenzióját pedig mésztejnek nevezzük. 43

44 44 Ca 2+ OH –

45 Kalcium-karbonát - CaCO 3 : A természetben kalcit, mészkő, márvány, kréta formájában fordul elő.  Két kristálymódosulata létezik, a kalcit és az aragonit.  A mészkő, márvány, kréta egyaránt kalcit, az igazgyöngy pedig aragonitkristályokból áll.  A tiszta, áttetsző kalcitot izlandi pát néven ismerik. 45

46  A mészkő szennyezett kalcium-karbonát fontos ipari nyersanyag. Főleg égetett mész gyártására használják, de a cement- és az üvegiparban is nyersanyagul szolgál.  A kalcium-karbonát vízben gyakorlatilag oldhatatlan, de az esővíz, amely híg szénsavoldatnak is tekinthető, lassan feloldja.  Szervetlen és szerves savakban, a sav erősségétől függően, különböző sebességgel oldódik. 46

47 47 A kalcit kristályszerkezete

48 48 Fluorit (lila) és kalcit (fehér) kristályai

49 Kalcium-szulfát – CaSO 4 : A természetben anhidrit és gipsz alakjában fordul elő. Színtelen vagy szürke, rombos kristályokat képez. Vízben alig oldódik.  Az építőiparban kötőanyagként, a festékiparban nyersanyagként használják nagyobb mennyiségben. 49

50 Kalcium-foszfát – Ca 3 (PO 4 ) 2 : Színtelen, amorf anyag, amely vízben oldhatatlan. Híg sósavban és salétromsavban jól oldódik.  A természetben a foszforit és apatit nevű ásványokban fordul elő. A csontok és a fogzománc fontos alkotórésze.  Az iparban üveg, zománc és porcelán gyártására használják. 50

51 Kalcium-dihidrogén-foszfát – Ca(H 2 PO 4 ) 2 : Színtelen, kristályos anyag, amely vízben és híg savakban mérsékelten oldódik.  A szuperfoszfát nevű foszfortartalmú műtrágya egyik alkotója.  200°C feletti hőmérsékletre hevítve, elbomlik. 51

52 Kalcium-nitrát (mészsalétrom) – Ca(NO 3 ) 2 : Színtelen, kristályos anyag, amely vízben jól oldódik.  Kristályvizes alakja, a Ca(NO 3 ) 2 · 4H 2 O a levegőn elfolyósodik, és 40°C-on saját kristályvizében megolvad.  Iparilag mészkőből állítják elő salétromsavval: 52

53 Kalcium-hidrid – CaH 2 : Fehér kristályos anyag. Előállítható fém kalcium elemi hidrogén atmoszférában való melegítésével.  A kalcium-hidrid erős redukálószer.  Vízzel való reakciója során kalcium-hidroxid és hidrogén keletkezik. CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2 53

54 54

55 55

56 Neve a berill ( 3BeO·Al 2 O 3 ·6SiO 2 ) ásvány nevéből származik. A kevés Cr 2 O 3 -dal szennyezett beril smaragd néven ismert, igen szép zöld színű drágakő. Előállítása BeF 2 -ból történik redukcióval magas hőmérsékleten. Redukálószerként magnéziumot használnak. BeF 2 + Mg → Be + MgF 2 56

57  A berillium szürkés színű, kemény és nagyon rideg könnyűfém. 600°C fölött jól alakítható. Elektromos vezetőképessége a rézének kb. 10%-a. Fontosabb vegyületei:  BeCl 2 : nagyon higroszkópos vegyület. A berillium-előállítás kiindulási anyaga.  Be(OH) 2 : Fehér, savakban és bázisokban könnyen oldódó amfoter vegyület.  BeO: Fehér, porszerű vegyület, amely a berillium-hidroxid izzításakor keletkezik. Be(OH) 2 → BeO + H 2 O 57

58 58 Berilliumérc Smaragd

59  A földkéregben 0,03%-ban fordul elő, de csak vegyületei (SrSO 4 és SrCO 3 ) formájában.  Ezüstfehér színű, jól alakítható könnyűfém. Levegőn állva a fém felületén nagyon gyorsan sárgásbarna oxidréteg képződik, ezért toluolban vagy xilolban tárolják.  Előállítása a SrCl 2 -olvadék elektrolízisével történik.  Etanolban, savakban és cseppfolyós ammóniában jól oldódik.  A stronciumot elsősorban könnyűfémötvözetek nemesítésére használják.  A stroncium és vegyületei a lángot élénkvörösre festik. 59

60 60 A stroncium lángfestése Stroncium

61  Az elemek gyakorisági sorában a 18. helyen áll. Csak ásványai formájában fordul elő. Fontosabb ásványa a barit (BaSO 4 ).  A bárium ezüstfehér, puha fém, amely levegőn nem állandó.  Előállítása bárium-oxidból történik redukcióval magas hőmérsékleten. Redukálószerként alumíniumot használnak.  Vízzel és etanollal hidrogénfejlődés közben hevesen reagál. Savakban (kivétel a kénsav) és cseppfolyós ammóniában könnyen feloldódik. 61

62 62 BáriumBarit (BaSO 4 )

63  Fehér színű, radioaktív nehézfém.  Mind a 28 ismert rádium izotóp radioaktív. Felezési idejük 1600 év és 0,18 μs között van.  Igen ritka elem. A természetben az uránszurokércben fordul elő. Hét tonna érc kb. 1 g rádiumot tartalmaz.  Levegőn állva, sötétben világít, és a felületén fekete nitridréteg képződik. 63

64 64 Rádium


Letölteni ppt "Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1."

Hasonló előadás


Google Hirdetések