Alkáli földfémek.

Az előadások a következő témára: "Alkáli földfémek."— Előadás másolata:

1 Alkáli földfémek

2 a periódusos rendszer II-es főcsoportjában található elemek.
A berillium (Be), magnézium (Mg), kalcium (Ca), stroncium (Sr), bárium (Ba) és a rádium (Ra) tartozik ebbe a csoportba. szürke színűek „föld” → régi elnevezés, vízben rosszul oldódó nemfémes anyagokra használták (először csak az oxidok voltak ismertek) viszonylag puhák, de az alkálifémeknél keményebbek, keménységük a periódusos rendszerben lefelé csökken kis sűrűségűek az elektromos áramot jól vezetik

3 reakcióképességük az oszlopban lefelé haladva nő
halogénekkel ionos sókat képeznek (kivéve a berilliumot, melynek halogenidjei kovalens tulajdonságúak) kénnel, hidrogénnel (a berillium kivételével) és nitrogénnel is közvetlenül reakcióba lépnek levegőn történő égetésükkor az oxidok mellett nitridek is képződnek vízzel (nem annyira heves reakció során, mint az alkálifémek) erős bázisokat (alkáli-hidroxidokat) képeznek (itt is kivétel a berillium, mely a vízzel sem, és a gőzzel sem lép reakcióba, a magnézium csak a vízgőzzel, a kalcium pedig csak meleg vízzel lép reakcióba) nagyon negatív standardpotenciál gyorsan oxidálódnak (levegőn egyedül a magnézium állandó - védő oxidrétege miatt)

4 külső elektronhéjukon 2 db s elektron található, ezek leadásával érik el a stabil, zárt elektronszerkezetet, kétszeres pozitív töltésű kationokat hozva létre. Ezek az elektronok azonban már egy teljesen feltöltött s pályáról kell, hogy távozzanak, másrészt az első elektron távozása után a második leszakításához már jóval nagyobb energia kell, ezért ezek az elemek már kevésbé reakcióképesek az alkálifémekhez képest szerkezetük: fémrács, a Be és a Mg hexagonális rácsot, a Ca és a Sr lapon középpontos kockarácsot, a Ba és a Ra térben középpontos kockarácsot alkot Lángfestés: Kalcium: téglavörös Stroncium: bíborvörös Bárium: fakózöld Rádium: kárminvörös Be, Mg: -

5 Magnézium régi magyar nevén: kesereny
Az elnevezés görög eredetű, a Thesszáliában fekvő Magnesiáról kapta a nevét. A földkéreg 8. leggyakoribb eleme. Nagy mennyiségben fordul elő magnezit (MgCO3)és dolomit kőzetekben, egyéb ásványokban, ásványvizekben, melyekben oldva, Mg2+-ionok formájában található meg. A skót Joseph Black fedezte fel 1755-ben, hogy a magnézium elem

6 Ezüstfehér színű, csillogó, tiszta állapotban nyújtható, puha könnyűfém
Meggyújtva vakító fehér lánggal ég el. Az oxigénhez (O2) igen nagy az affinitása. Felülete már szobahőmérsékleten vékony, a további oxidációtól védő, fakó színű oxidréteggel vonódik be (MgO). Erélyes redukálószer, kicsi az elektronegativitása. A magnézium szén-dioxidban (CO2) tovább ég. Nitrogénben csak enyhén izzik tovább.

7 A természetben csak vegyületeiben fordul elő.
Ásványai a földkéreg gyakori alkotórészei, legelterjedtebbek a magnezit (MgCO3), a dolomit (CaCO3.MgCO3). Ezenkívül számos szilikáttartalmú ásványa ismeretes: olivin, szteatit, szerpentin, stb. Előállítása: Megolvasztott sóinak (például MgCl2) elektrolízisével vagy újabban a karbonátjai hevítésekor keletkező oxidjának karbotermiás vagy szilikotermiás redukciójával állítják elő.

8 Felhasználása: Elsősorban kis sűrűségű és viszonylag nagy szilárdságú ötvözetek (magnálium, elektronfém, duralumínium) előállítására használják, főleg a repülőgépiparban. A magnéziumot ezenkívül felhasználják nehezen redukálható fémek (V, U, Zr, Ti) kinyerésére, villanófényporok, világító rakéták, víz alatti fáklya, gyújtóbombák készítésére, továbbá szerves szintéziseknél a fluor előállítására alkalmas edények gyártására (a felületén képződő MgF2 jó védőréteg). Korábban a fényképészetben a vakuzáshoz használták.

9 Magnézium-oxid (MgO) más néven égetett magnézia[
a magnézium oxigénnel alkotott vegyülete, mely általában fehér por formájában fordul elő. A magnézium és az oxigén között ionos kötés található. A magnézium égetésével könnyen előállítható. A folyamat vakító, fehér láng kíséretével jár. Erősen higroszkóp, ezért nedvességtől elzárt helyen kell tárolni. Vízzel érintkezve magnézium-hidroxiddá (Mg(OH)2) alakul.

10 Felhasználása: a gyógyszeriparban gyomorsavmegkötőként, magnézium bevitelére, valamint rövid távú hashajtóként alkalmazzák Mellékhatásként hányinger léphet fel könyvek védelmére is használható egyes elektromos kábelekben szigetelőanyagként alkalmazzák olvasztótégelyek bevonataként is használható tűzálló építőanyagok fontos összetevője elektromos fűtőtestekben is előfordulhat néhány infravörös optikában megtalálható

11 Magnézium-szulfát (MgSO4)
a magnézium és a kénsav által alkotott só Az anhidrát (vízmentes) formáját szárítóanyagként is alkalmazzák. Mivel az anhidrát higroszkópos anyag, ezért a mennyiségét nehéz mérni, mert a levegőből vizet zár magába, növelve ezzel tömegét. Felhasználása igen sokrétű: mezőgazdaságban, gyógyszerészetben, szerves kémiában, élelmiszeriparban stb.

12 Felhasználása: A mezőgazdaságban a talaj magnéziumtartalmának növelésére használják. Előnye, hogy a víz jól oldja, így hamarabb bekerül a talajba, és ezáltal a növény hamarabb tudja hasznosítani. A magnézium-szulfát szájon át a szervezetbe juttatva elősegíti a bélmozgásokat, hashajtó hatása van. Hörgőtágító hatása miatt az asztma kezelésében alkalmazható

13 Terhes nők esetén a magas vérnyomás esetén alkalmazható
Késlelteti a szülést, ezért a koraszülés meggátlására is használják Báriummérgezés esetén elsősegélyként adható Pattanások kezelésére is alkalmazzák Laboratóriumi körülmények között a magnézium-szulfát anhidrát változatát a víz szerves anyagokból való eltávolítására alkalmazzák

14 Élelmiszerek esetén elsősorban az ásványianyag-tartalom növelésére, valamint állagmegőrzésre alkalmazzák, E518 néven. Főként konzerv zöldségekben, sörökben és táplálék-kiegészítőkben fordulhat elő Terápiás fürdősóként is alkalmazzák. A vízben nagy koncentrációban jelentősen megnöveli a víz felhajtóerejét, így az ember lebeg az oldatban. Törött lávalámpák javítására is használható, mert a vízbe megfelelő mennyiségű magnézium-szulfátot juttatva elérhető a lávalámpa működéséhez szükséges felhajtóerő. Akváriumokban a halaknál jelentkező gyulladások csökkentésére is alkalmazzák

15 Magnézium-karbonát (MgCO3)
Ez fehér, trigonális kristályokból áll. Vízben, acetonban és ammóniában nem oldható, savas közegben viszont oldékony. A magnézium-karbonát kalcitként kristályosodik, azaz minden egyes Mg2+ atomot hat darab O atom vesz körbe. A természetben számos hidrát és bázikus formája is előfordulhat. Számos célra hasznosítható.

16 Felhasználása: tűzoltókészülékekben töltőanyagként tisztítószerekben fogkrémekben és kozmetikumokban sportolásnál, ahol nagy tapadásra van szükség (falmászás, sziklamászás, súlyemelés, gimnasztika) élelmiszerek esetében savanyúságot szabályozó anyagként, E504i néven alkalmazzák. Élelmiszerek esetén nincs napi maximum beviteli mennyisége, ismert mellékhatása nincs

17 Kalcium (Ca) Viszonylag könnyű, puha, reakcióképes fém, mely tulajdonságaival az alkálifémekre hasonlít, mint az alkáliföldfémek őt megelőző elemére a magnéziumra. Cseppfolyós ammóniában sötétkék színnel oldódik. A kalcium a jobb elektromos és hővezetők körébe tartozik. Az alkálifémeknél kisebb reakciókészségű, ennek ellenére petróleum alatt érdemes tárolni, hogy megakadályozzuk az oxidációját. A sói a lángot téglavörösre festik.

18

19 A természetben különböző sói fordulnak elő, melyekben a kalcium +2 oxidációs számmal szerepel (Ca2+)
A kalcium szobahőmérsékleten reagál oxigénnel kalcium-oxidot és vízzel kalcium-hidroxidot képezve. Hevítés hatására reagál nitrogénnel kalcium-nitridet (Ca3N2) képezve, illetve hidrogénnel kalcium-hidridet (CaH2) képezve. Sok egyéb elemmel és vegyülettel reagál

20 Nagy reakciókészségének köszönhetően a kalcium csak vegyületei formájában fordul elő a természetben.
Minden természetes vegyületében Ca2+ kation formában van jelen. Mint biogén elem az egyike az élő szervezetbeli sejtek alapvető építőköveinek. A földkéreg igen nagy részét alkotják a kalcium-tartalmú ásványok és kőzetek. A kalcium alkotja a földkéreg 3,4 - 4,2%-át, így az ötödik legnagyobb mennyiségben előforduló elem és a harmadik leggyakoribb fém a földkéregben, így helye a vas és a magnézium között helyezkedik el. A tengervízben a átlagos koncentrációja 0,4 g Ca/l, a világűrben egy Ca atom jut fél millió hidrogén atomra.

21 A kalcium leggyakoribb kőzete a mészkő (főként kalcium-karbonát CaCO3 különböző formákban), melyet kalcit és aragonit ásványok alkotnak főleg. A mészkő igen gyakori kőzet, csaknem mindenütt előfordul ahol nagyobb mennyiségű biológiai eredetű vagy őskori tengeri lerakódásoknál képződött. Kettős karbonátja, melyet dolomitnak (kalcium-magnézium-karbonát (CaMg(CO3)2) neveznek főként Kaliforniában, Kanadában, Mandzsúriában, Dél-Ausztráliában, Brazíliában, Európában pedig Stájerországban, Szlovákiában fordul elő. Európában az egyik leggazdagabb ország kalcium forrásban Csehország.

22 A kalcium ásványok különleges típusát képezik a pórusos kréta, amely csaknem tiszta kalcium-karbonát, szinte fénylő fehér színű, mely főként a La Manche csatorna vagy a Rügen sziget partjai mentén fordul elő. Legnagyobb lelőhelyei a földtörténeti kréta korban keletkeztek az őstengerekben a karbonátok kicsapódásával és lerakódásával. Az ilyen lerakódások sok ősi élőlény vázát is megőrizték magukban. Neve utal rá, hogy egykor az iskolai krétát is ebből az ásványból készítették, azonban a mai kréta kalcium-szulfát (gipsz) alapú, melyet porának préselésével állítanak elő.

23 A mészkő legértékesebb származéka a márvány, melyet elsősorban dekorációs célokra használnak, épületek részeit és szobrokat készítenek belőle. A márvány a mészkőből nagy nyomáson és hőmérsékleten átkristályosodás során képződik , ezért metamorf (átalakulási) kőzetnek tekintjük. A márvány végső színe függ a mészkőben jelenlévő színezőanyagoktól. Az egyik leghíresebb márvány-fajta az Appenini-félszigeten található carrarai fehér márvány.

24 A mészkő-képződés egyik fontos geológiai jelensége a karsztosodás
A mészkő-képződés egyik fontos geológiai jelensége a karsztosodás. A karbonát (CaCO3 vízben gyakorlatilag nem oldódik) és hidrogén-karbonát (Ca(HCO3)2 vízben jól oldódik) között átalakulás játszódhat le. A karsztosodás lényege, hogy amennyiben a földalatti kalcium-hidrogén-karbonát tartalmú víz mélyebb rétegekben lassan elveszíti víztartalmát és karbonát formájában kiválik. Ezen folyamat során játszódik le a cseppkő képződés. A cseppkőbarlangokban igen gazdag Szlovákia. A cseppkövek (3 fajtái a sztalaktit, a sztalagmit és a sztalagnát) növekedése rendkívül lassú folyamat.

25