ZEMNOALKALNI METALI

• Be spada u retke elemente (slično B i Li)• Mg, Ca, Sr, Ba: vrlo raspronjeni u Zemljinoj kori u oblikusilikata i drugih minerala

• Ra nastaje radioaktivnim raspadanjem uranaMINERALI: - karbonatni: MgCO3 (magnezit), CaCO3·MgCO3 (dolomit), CaCO3 (kalcit i aragonit), ...- sulfatni: MgSO4·7H2O (epsomit), MgSO4·H2O (kizerit),CaSO4·2H2O (gips), ...

ZEMNOALKALNI METALI(2. grupa): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

- meki metali (osim Be), srebrnastobeli i male gustine- niz grupu opada tvrdoća- niz grupu raste reaktivnost

ATOMSKI RADIJUSI

(pm)

JONSKIRADIJUSI

(pm)

Svojstva zemnoalkalnih metala menjaju se relativno pravilno(za razliku od elemenata 13, 14, 15 i 16. grupe PSE)!

Energija jonizacije (kJ mol-1)

Ei,2Ei,1

Temperatura (°C)

TKTT

- [plemeniti gas]ns2; OKSIDACIONI BROJ: II (isključivo!)

- jedinjenja koja grade zemnoalkalni metali su stabilnai uglavnom sa JONSKOM VEZOM(Be gradi jedinjenja sa značajnim udelom kovalentne veze;kod Mg jedinjenja udeo kovalentnih veza je manji, dok susva jedinjenja Ca, Sr i Ba JONSKA)

- zagrevanjem M na vazduhu nastaju smeše oksida i nitrida

Mg, Ca, Sr, Ba = M

M + 2H2O → M(OH)2 + H2

Be ne reaguje sa H2O, ni sa HNO3,Mg reaguje sa H2O tek pri zagrevanju,

zato što se pasiviraju!

U 2. grupi PSE izraženo je pravilo dijagonala!

Sličnost Be i Al:- oba laki, - oba se pasiviraju, - BeO i Be(OH)2 su amfoterniRazlika B i Al:- Be ima KB 4- Al ima KB 4 i 6- Be tvrd, Al mekan

OKSIDI I HIDROKSIDI ZEMNOALKALNIH METALA

Dobijanje oksida MO (MgO, CaO):

• CaCO3 → CaO + CO2t

• Ca(OH)2 → CaO + H2Ot

• 2M + O2 → 2MO BAZNI oksidi!

M(OH)2 + CO2 → MCO3 + H2O krečno mleko, baritna voda

Reakcija oksida sa vodom (dobijanje hidroksida):MO + H2O → M(OH)2

Mg(OH)2 slaba baza, baznost i rastvorljivost rastu niz grupu!

SOLI ZEMNOALKALNIH METALA• rastvorljive soli: hloridi, nitrati, acetati• nerastvorljive soli: fluoridi,sulfati, karbonati (i deo hidroksida)

• CaCl2 se dobija kao sporedni proizvod mnogih industrijskihpostupaka (Solvejev proces, ...), koristi se protiv poledice i za sušenje

MCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) M(HCO3)2(aq), M = Mg, Ca- reakcija je osnovni uzrok spiranja prirodnih naslaga krečnjaka- predstavlja osnovu kruženja Ca u prirodi i uzrok tvrdoće vode

Ca Sr Ba

Soli zemnoalkalnih metala pri zagrevanju emituju svetlost različitih boja!

TVRDOĆA VODEPROLAZNA - KARBONATNA (joni Mg2+, Ca2+, HCO3

-)STALNA - NEKARBONATNA (svi ostali, npr. K+, Na+, Cl-,

SO42-, ...)

Uklanjanje prolazne tvrdoće vode („omekšavanje vode”)1. ZAGREVANJEM (ne koristi se zbog velikog utroška energije!)

Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O t

Mg(HCO3)2 MgCO3 + CO2 + H2O t

2. „SODA-KREČ” POSTUPAK - industrijski postupakCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3(s) + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 MgCO3(s) + CaCO3(s) + 2H2O- dodaje se NaOH ili Na2CO3 da bi se izbegle zaostale količine Ca2+-jona

3. „SULFATNI” POSTUPAK - industrijski postupak

Ca(HCO3)2 + 2H2SO4 2CaSO4(s) + 2H2O + 2CO2

Tvrda voda sa jonima

Jonoizmenjivačka smola sa kiselim

grupama vezanim za Na+

Katjoni iz tvrde vode se izmenjuju sa Na+ pri prolazu

kroz smolu

Uklanjanje tvrdoće vode jonskimizmenjivačima

Jedinjenja Ca imaju ogromnu PRIMENU U GRAĐEVINARSTVUza pripremu maltera: CaO - negašeni kreč i Ca(OH)2 -gašeni kreč, CaSO4·1/2H2O - gips, neki silikati Ca - cement

Kratkoročno očvršćavanje maltera: Ca(OH)2 + 8H2O → Ca(OH)2.8H2O

Dugoročno

CaSO4·1/2H2O - trgovački gips, dobija se blagim zagrevanjem dihidrata na 150 °C: CaSO4·2H2O → CaSO4·1/2H2OCaSO4·1/2H2O pri dodatku vode prelazi u dihidrat i očvršćava PRIMENA u vajarstvu za kalupe, gipsani zidovi, gips-kartonploče, ukrasi i sl.

„portland cement” - dobija se iz prirodnih smeša CaCO3 i gline(LAPORCI), sadrži: Ca3SiO5, Ca2SiO4 i Ca4Al2Fe2O10

Sva očvršćavanja zasnivaju se na hidrataciji!!!

očvršćavanje maltera: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2OCaCO3 - mermer

Jedinjenja Ca učestvuju u stvaranju koštanog tkiva (skelet, zubi)

Ca i Mg su BIOLOŠKI važni elementi:

Mg je sastojak hlorofila (zelenog pigmenta pomoću kojeg se ostvaruje proces fotosinteze)

ALKALNI METALI

ALKALNI METALI (1. grupa):Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

MINERALI Na i K: NaCl (halit, kamena so), KCl (silvin), KCl·MgCl2·6H2O (karnalit)

• neograničen izvor Na i K je morska voda(30 kg m-3 NaCl i 1 kg m-3 KCl)

• Na i K ulaze u sastav mnogih silikata• Fr je radioaktivan

- meki metali, srebrnastosivi, niske TT i TK i male gustine(imaju 1 valentni e-, veliki atomski radijus, pa je zato metalna veza u čvrstom stanju slaba)

- [plemeniti gas]ns1; OKSIDACIONI BROJ: I (isključivo!)

ATOMSKI RADIJUSI

(pm)

JONSKIRADIJUSI

(pm)

Svojstva alkalnih metala menjaju se (opet) pravilno

Energija prve jonizacije (kJ mol-1)

Temperatura (°C)

TKTT

- reaktivnost raste sa porastom Z (po reaktivnosti su sličnihalogenima i kiseoniku, tj. vrlo su reaktivni!)

- jedinjenja koja grade alkalni metali su JONSKOGkaraktera i uvek sadrže jon M+

- vrlo jaka R.S.

(najjače R.S. Li: Eө(Li+/Li) = – 3,040 V)

2M + 2H2O → 2MOH + H2

- alkalni metali se na vazduhu prevlače slojem oksida,a burno reaguju sa vodom, pa se čuvaju u parafinskom ulju

- Skoro sve soli alkalnih metala su dobro rastvorljive u vodi

OKSIDI I HIDROKSIDI ALKALNIH METALA

• 4Li + O2 → 2Li2O (litijum-oksid)• 2Na + O2 → Na2O2 (natrijum-peroksid)• M + O2 → MO2 (superoksidi, M = K, Rb, Cs)

Reakcija oksida sa vodom (dobijanje hidroksida):• Li2O + H2O → 2LiOH• Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2

• 2KO2 + 2H2O → 2KOH + H2O2 + O2

Hidroksidi alkalnih metala su:• najjače baze!• termički stabilni• izvanredno rastvorljivi u vodi• lako apsorbuju vlagu i CO2 iz vazduha

NaOH i KOH su vrlo važne hemikalije u industriji i laboratoriji!

Soli alkalnih metala pri zagrevanju emituju svetlost različitih boja!

Li Na K

Rb Cs

K

- NaCl i KCl su vrlo važne hemikalije u industriji! KCl se dobija iz prirodnih ležišta ili ekstrahuje iz slanih vodaa koristi se kao đubrivoNaCl se dobija eksploatacijom nalazišta kamene soli ili uparavanjemmorske vode u solanama

- K2CO3 se dobija se uvođenjem CO2 u rastvor KOH (konc.)a koristi se u industriji stakla, deterdženata, sapuna

- Li2CO3 se dobija taloženjem, a koristi za dobijanje Al, u industriji stakla, emajla, keramike, u medicini

- Li-, Na- i K-soli organskih kiselina; sapuni – soli stearinske kiseline