ELEMENTI IIa (2.) GRUPE PSE
- Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
- Zajednički naziv – zemnoalkalni metali
- Zajednička elektronska konfiguracija: ns2 (dva valentna elektrona)
Nalaženje u prirodi i dobijanje
Kao u alkalni metali, u prirodi se ne mogu naći u slobodnom stanju, već isključivo u obliku jedinjenja i minerala.
CaCO3 – krečnjak, mermer, mramor, kreda, kalcit, aragonit
MgCO3 • CaCO3 – dolomit
MgCO3 – magnezit
Kalcijum i magnezijum su biogeni elementi.
Ca3(PO4)2 – apatit (fosforit) u sastav kostiju I zuba
CaF2 – fluorit u sastav zuba
Jon kalcijuma je važan faktor koagulacije krvi.
Jon magnezijuma ulazi u sastav zelenog biljnog pigmeta, hlorofila.
Dobijaju se elektrolizom rastopa soli (najčešće hlorida), pri čemu se metal izdvaja na katodi.
Fizičke osobine
Zemnoalkalni metali su čvrstog agregatnog stanja, sive boje i metalnog sjaja. Dobri su provodnici toplote i elektriciteta. Kalcijum, stroncijum i barijum se čuvaju u petroleumu. Mogu se kovati i presovati. je radioaktivan element. U poređenju sa alkalnim metalima, imaju više tačke ključanja i topljenja, i veću tvrdoću, a razlog je izraženija metalna veza (angažovana dva elektrona). Berilijum odstupa po svojim osobinama (sličniji je aluminijumu).
Boje plamen karakterističnim bojama (primena u pirotehnici, vatromet)
Kalcijum i stroncijum – crveno
Barijum – zeleno
Hemijske osobine
Zemnoalkalni metali spadaju u klasu reaktivnih metala, ali su manje reaktivni od alklanih metala. Idući u grupi odozgo na dole (raste atomski ili redni broj), opada energija jonizacije, a reaktivnost ovih metala raste.
- Oksidacioni broj +2
- Reakcije sa halogenim elementima (elementi VIIa (17.) grupe)
Mg + Cl2 → MgCl2 magnezijum – hlorid
Ca + I2 → CaI2 kalcijum – jodid
- Reakcije sa halkogenima (elementi Via (16.) grupe)
Reakcijom sa sumporom, zemnoalkalni metali, kao i alkalni grade sulfide
Ba + S → BaS barijum – sulfid
- Zemnoalkalni metali u reakciji sa kiseonikom (sagorevanjem) daju okside, izuzev barijuma koji može dati peroksid, ako je kiseonik uzet u višku
2Mg + O2 → 2MgO magnezijum – oksid
Stajanjem na vazduhu, magnezijumova traka dobija tamno sivu boju, zbog reakcije magnezijumove trake sa kiseonikom i pasiviziranja
Ba + O2 → BaO2 barijum – peroksid
- Oksidi zemnoalkalnih metala su čvrstog agregatnog stanja i bele boje.
- Svi oksidi zemnalkalnih metala (sem BeO koji je amfoteran) su bazni oksidi (anhidridi baza) i u reakciji sa vodom daju hidrokside odnosno baze
MgO + H2O → Mg(OH)2 magnezijum – hidroksid
CaO + H2O → Ca(OH)2 kalcijum – hidroksid
Kako su oksidi zemnoalkalnih metala bazni oksidi, mogu reagovati sa kiselinama ili kiselim oksidima
MgO + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O
CaO +CO2 → CaCO3
- Reakcije sa vodonikom (građenje jonskih hidrida)
Ca + H2 → CaH2 kalcijum – hidrid
Hidridi alkalnih metala koji su izrazito bazni i odlična redukciona sredstva, reaguju sa vodom
CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2
- Reakcije sa vodom
Zemnoalkalni metali su dobra redukciona sredstva (slabija od alkalnih metala)
2Mg + CO2 → 2MgO + C
Burno reaguju sa vodom, dajući hidroksid i gasoviti vodonik (reakcija je egzotermna)
zemnoalkalni metal + voda → hidroksid + vodonik
Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
Hidroksidi zemnoalklanih metala se ubrajaju u klasu jakih dvokiselih baza (izuzev Be(OH)2). Slabo se rastvaraju u vodi. Kao i sve baze, reaguju sa kiselinama i kiselim oksidima
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
(ova reakcija se može iskoristiti za dokazivanje CO2 koji zamućuje rastvor krečne vode, tj bistri rastvor Ca(OH)2)
Ba(OH)2 + 2HF → BaF2 + 2H2O
- Reakcije sa kiselinama
Za razliku od alkalnih metala koji sa kiselinama mogu reagovati eksplozivno, zemnoalkalni metali u reakciji sa kiselinama izdvajaju vodonik, te se ova reakcija može iskoristiti za laboratorijsko dobijanje vodonika
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Važnija jedinjenja i primena
CaCO3 – krečnjak, mermer, mramor, kreda, kalcit, aragonit
Koristi se u proizvodnji kalcijum – oksida, odnosno živog kreča
CaCO3 → CaO + CO2
Kao i MgCO3, CaCO3 se ne rastvara u vodi. Kalcijum i magnezijum – hidrogenkarbonat se zagrevanjem prevode u kalcijum, odnosno magnezijum – karbonat, po reakciji:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
Ovo je jedan od načina uklanjanja prolazne tvrdoće prirodnih voda (kuvanjem). Pored prolazne tvrdoće vode koja je uzrokovana Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2, stalnu tvrdoću vode (kuvanjem se ne može ukloniti) čine MgSO4, CaSO4, MgCl2, CaCl2. Tvrde vode se za potrebe industrije mogu omekšati termički, hemijski i jonoizmenjivački.
CaO – živi, negašeni kreč
Dobija se žarenjem krečnjaka (videti reakciju)
Ca(OH)2 – gašeni kreč
Zasićen rastvor kalcijum – hidroksida se naziva krečna voda, a suspenzija sa vodom je poznatija pod imenom krečno mleko. Dobija se reakcijom kalcijum – oksida sa vodom (gašenje kreča je visoko egzotermna reakcija), koji se u industriji može dobiti žarenjem krečnjaka.
CaO + H2O → Ca(OH)2
Koristi se za krečenje zidova, dobijanje maltera….
CaSO4 • 2H2O – gips
Koristi se u medicini za imobilizaciju, u stomatologiji za uzimanje otisaka, u građevinarstvu, u vajarastvu….
MgSO4 • 7H2O – gorka so
Primenjuje se u medicini
BaSO4
Koristi se u radiologiji (snimanje želuca). Soli barijuma, koje su rastvorne u vodi, su veoma otrovne.
