Transcript Ročníková práca z chémie

Ročníková práca z chémie
Téma: prvky II.A skupiny
2007/2008
Petra Urblíková
Kvinta
Úvod

Túto tému som si vybrala hlavne preto lebo som nemala nič
iné na výber, lebo mi ju pani profesorka určila Ale inak ma
táto téma zaujíma hlavne kvôli tomu, že v v tejto práci môžete
nájsť aj pokusy, ktoré sú zaujímavé.
Obsah
II.A skupina
 Berýlium
 Horčík
 Vápnik
 Stroncium
 Bárium
 Rádium

II.A skupina









Je to skupina tvorená tzv. kovy alkalických zemín.
II.A skupina obsahuje tieto prvky: berýlium, horčík, vápnik, stroncium,
bárium a rádium.
v porovnaní s alkalickými kovmi sú tvrdšie a majú vyššiu teplotu
topenia a varu (príčinou je dvojnásobný počet valenčných
elektrónov), majú menší atómový polomer a preto sú menej reaktívne
striebrolesklé, ľahké, s výnimkou berýlia mäkké
reaktivita
s kyslíkom sa zlučujú priamo na oxidy, stroncium a bárium tvoria aj
peroxidy
s vodíkom tvoria hydridy
za vyšších teplôt reagujú s dusíkom, sírou a halogénmi za vzniku
nitridov, sulfidov a halogenidov
reagujú s vodou za normálnej teploty za vzniku hydroxidov
reagujú aj s kyselinami za tvorby solí
Berýlium- Beryllium











značka: Be
oxidačné číslo: II
protónové číslo: 4
elektronegativita: 1,5
Konfigurácia : (He)2s2
relatívna atómová hmotnosť: 9,01218
Fyzikálne vlastnosti :
teplota topenia : 1283
teplota varu : 2507
Je to oceľovosivý, veľmi lesklý, tvrdý, krehký a pomerne ťažko taviteľný
kov.
Objavil ho francúzsky chemik N.L. Vauquelin roku 1797 a pomenoval ho
podľa nerastu berylu (kremičitanu berýlnatého).
Berýlium je z II.A skupiny najmenej reaktívny, avšak jeho reakcia s vodou
je tak prudká, že sa tento prvok musí uchovávať napr. prekrytý vrstvou
látok ako petrolej alebo nafta, s ktorými nereaguje.
väčšie množstvo Be pôsobí toxicky, do organizmu sa môže dostať aj
poranením kovovým Be, inhaláciou prachu Be, čo spôsobuje ťažké pľúcne
ochorenie- beriliózu.
POUŽITIE








Hoci je berýlium zatiaľ veľmi vzácne, v súčasnosti je hľadaným kovom v
kovohutníctve.
V mnohých zliatinách je nenahraditeľné, napr. meď s 2 % berýlia dáva berýliový
bronz, ktorý sa pevnosťou a húževnatosťou vyrovná najkvalitnejšej nemagnetickej
oceli.
Dobre sa opracúva. Berýliový bronz sa osvedčil pri výrobe hodinových pier a strún,
ktoré nestrácajú pružnosť ani pri vyšších teplotách. prídavok 2 až 3 % berýlia zvyšuje
tvrdosť medi až päťkrát. Zliatiny so 6 až 7 % berýlia sú tvrdé ako oceľ.
Má ešte jednu vzácnu vlastnosť - pri údere nevznikajú iskry, čo ho predurčuje na
výrobu dlát a hrotov pneumatických kladív na prácu v baniach.
Pridáva sa aj do mangánových, hliníkových a titánových zliatin na výrobu kritických
súčastí lietadiel a rakiet.
Z berýliového niklu (1,7až1,9%Be) sa zhotovujú injekčné ihly, chirurgické nástroje a
súčiastky hodiniek.
Pretože rongentové a neutrónové žiarenie pohlcuje len veľmi málo, vyrábajú sa z
neho vstupné okienka rongentových trubíc a stalo sa dôležitým konštrukčným
materiálom na stavbu jadrových reaktorov.
Práškové berýlium je v súčasnosti súčasťou zdrojov rýchlych neutrónov, ktoré sa
používajú v aktivačnej analýze a v neutrónových vlhkomeroch.
ZLÚČENINY A VÝSKYT V PRÍRODE



Vďaka svojej pomerne veľkej reaktivite sa v prírode vyskytuje iba vo
forme zlúčenín. Vo všetkých svojich zlúčeninách sa nachádza iba s
mocnosťou Be2+.
Najdôležitejším minerálom s obsahom berýlia je hlinitokremičitan
beryl, ktorého zloženie opisuje nasledujúci sumárny vzorec:
Be3Al2(SiO3)6. Mineralógia pozná vyše 100 minerálov, v ktorých je
berýlium prítomné, z ktorých sú najznámejšie drahé kamene
smaragd a akvamarín. Z ďalších minerálov s obsahom berýlia
možno uviesť napr. chryzoberyl, bertrandit a fenakit.
V súčasnosti poznáme len zlúčeniny, v ktorých berýlium vystupuje
dvojmocné (berýlnaté). Väčšinou sú bezfarebné a prudko jedovaté.
Najdôležitejšie zlúčeniny sú oxid berýlnatý (BeO), hydroxid berýlnatý
(Be(OH)2) a dusičnan berýlnatý (Be(NO3)2).
Horčík- Magnezium










značka: Mg
oxidačné číslo: II
protónové číslo: 12
elektronegativita: 1,2
Konfigurácia : [Ne] 3s2
relatívna atómová hmotnosť: 24,305
Fyzikálne vlastnosti :
teplota topenia : 923
teplota varu : 1363
Tvrdý, ľahký striebrolesklý kov, ktorý vo vzduchu horí
jasným bielim plameňom
veľmi dobre reaguje s kyselinami, v chlóre prudko horí
za vzniku chloridu horečnatého
Ako nový prvok ho identifikoval Joseph Black v roku
1755, v čistom stave ho izoloval sir Humphry Davy v
roku 1808 elektrolýzou zmesi horčíka a HgO
POUŽITIE






Používa sa v pyrotechnike na výrobu svietiacich striel a
osvetľovacích rakiet.
Horčíkový prášok zmiešaný s dusičnanom céru tvorí základ
bleskového svetla pri fotografovaní.
Horčík je o 40% ľahší ako hliník, preto majú jeho zliatiny
široké použitie.
Elektrón (90%Mg a 10%Al), magnálium(15-30%Mg s Al),
magnevin(98%Mg a 2%Mn) a iné ultraľahké zliatiny s
prímesami medi, zinku a kremíka sú pre svoju ľahkosť ale aj
tvrdosť a odolnosť výborným konštrukčným materiálom na
výrobu lietadiel, áut, motocyklov, plakiet a odznakov.
Tieto materiály sa spracovávajú rovnako
dobre ako drevo.
Používa sa tiež ako redukčné činidlo pri
výrobe niektorých prvkov z ich oxidov a
pri organických syntézach.
ZLÚČENINY A VÝSKYT V PRÍRODE






je významne zastúpený v zemskej kôre i vo vesmíre. Podľa
posledných údajov tvorí horčík 1,9–2,5% zemskej kôry a je 8.
najbežnejšie sa vyskytujúcim prvkom.
V morskej vode sa koncentrácia horečnatých iónov udáva ako
1,35 g/l a sú tak po sodíku druhým najčastejšie zastúpeným
katiónom.
Vo vesmíre pripadá jeden atóm horčíka približne na 30 000 atómov
vodíka
Z minerálov je veľmi bežný dolomit, zmiešaný uhličitan horečnatovápenatý CaMg(CO3)2, ktorého ložiská sa nachádzajú v južnej
Európe, Brazílii, južnej Austrálii i Severnej Amerike.
Vzácnejšie sa vyskytuje čistý uhličitan horečnatý, MgCO3 –
magnezit, ktorý sa ťaží predovšetkým v rakúskych Alpách, na
Slovensku, v Kórei a Číne.
Daľšie priemyselné využitie majú carnallit, brucit a olivín.
Vápnik- Calcium











značka: Ca
oxidačné číslo: II
protónové číslo: 20
elektronegativita: 1,0
Konfigurácia : [Ar] 4s2
relatívna atómová hmotnosť: 40,80
Fyzikálne vlastnosti :
teplota topenia : 1115
teplota varu : 1757
Mäkký, ľahký, striebrobiely lesklý kov.
Je pomenovaný podľa latinského názvu vápna a
vápenca calx.
Búrlivo reaguje s kyslíkom i vodou a preto sa s ním v
prírode stretávame len v podobe zlúčenín.
Vápnik objavil v roku 1808 sir Humphry Davy
POUŽITIE
Kovový vápnik sa priemyselne vyrába elektrolýzou
taveniny chloridu alebo fluoridu vápenatého. Ďalším
produktom tejto reakcie je elementárny chlór alebo fluór,
ktorý je ihneď ďalej spracovávaný v chemickej výrobe.
 Elementárny vápnik vykazuje veľmi silné redukčné
vlastnosti a jemne rozptýlený kov sa využíva na redukcie
v organickej
syntéze ale i redukčnej výrobe iných kovov, napr. uránu,
zirkónia alebo tória.
 Veľká reaktivita kovového vápnika
slúži v metalurgii na odstraňovanie
malých množstiev síry a kyslíka z
taveniny železa a pri výrobe ocele.

ZLÚČENINY A VÝSKYT V PRÍRODE






Schránky mäkkýšov, ulity amušle korýšov padali na dno mora,
spevneli na kriedové útvary svietivo bielej farby,vplyvom veľkých
tlakov prekryštalizovali na vápenec - uhličitan vápenatý , prípadne
na mramory.
Vápence a dolomity vytvorili celé pohoria.
Všetky uhličitanové horniny sa rozpúšťajú vo vode, obsahujúcej
malé množstvo oxidu uhličitého na rozpustný hydrogénuhličitan
vápenatý, ktorý sa znova mení na tuhý uhličitan vápenatý v
podzemných jaskyniach a krasových útvaroch.
Z horúcich minerálnych vôd sa usadzuje nestabilná modofikácia
uhličitanu vápenatého - aragonit.
Travertíny - pórovitý hnedo zafarbený vápenec, vznikli
usadzovaním vápencovej hmoty nasteblách machov a rastlín.
Veľké množstvo vápnika sa viaže v sadrovci - dihydrát síranu
vápenatého. Jeho úplne bielu odrodu alabaster spracovali talianski
renesanční sochári na umelecké diela.
Stroncium- Strontium











značka: Sr
oxidačné číslo: II
protónové číslo: 38
elektronegativita: 0,99
Konfigurácia: : [Kr]5s2
relatívna atómová hmotnosť: 87,62
Fyzikálne vlastnosti :
teplota topenia : 770
teplota varu : 1380
mäkký, ľahký kov, ktorý búrlivo reaguje s kyslíkom i vodou a v prírode sa
s ním preto stretávame iba vo forme zlúčenín.
Reaktivita je vysoká, že môže byť dlhodobo uchovávané iba pod vrstvou
alifatických uhľovodíkov (petrolej, nafta) s ktorými nereaguje.
Na vzduchu sa okamžite pokrýva vrstvou nažltlého oxidu, práškové
stroncium sa na vzduchu môže samovoľne vznietiť.
vo vysokých dávkach je Sr toxický, nahradzuje Ca v kostiach, čo
spôsobuje osteoporózu a kazivosť zubov.
POUŽITIE





Kovové stroncium nemá zatiaľ praktické upotrebenie.
Rádioaktívne stroncium je podstatou jadrových
elektrických batérií, ktoré poskytujú energiu 15-25 V.
Montujú sa do telefónov a rádioprímačov.
Priemyslovo je používaný k pyrotechnickým účelom
Švajčiarski hodinári používajú stronciové batérie do
hodiniek.
Uplatnenie zlúčeniny stroncia nachádzajú aj v
špeciálnych aplikáciách sklárskeho priemyslu, napr. v
katódových trubiciach pre výrobu obrazoviek farebných
televíznych prijímačov.
ZLÚČENINY A VÝSKYT V PRÍRODE






Zo zlúčenín sa uplatňuje v pyrotechnike dusičňan stroncnatý,
ktorý zafarbuje bengálske ohne a signálne rakety na
karmínovočerveno.
Sulfid stroncnatý je súčasťou svietivých farieba vhodným
depilátorom.
Uhličitan strontnatý je vhodný aj na odcukorňovaniemelasy v
cukrovaroch stronciánovým spôsobom.
Stronciumtitanát sa pre vysoký index lomu uplatňuje v
optickom priemysle.
Nachádza sa v niektorých minerálnych prameňoch a v
morskej vode, jeho ďalší dôležitý nerast je celestín, síran
stroncnatý.
Okrem toho je stroncium trvalým sprievodcom nerastov
vápnika.
Bárium- Baryum












značka: Ba
relatívna atómová hmotnosť: 137,327
oxidačné číslo:
protónové číslo: 56
elektronegativita:
Konfigurácia : [Xe] 6s2
Fyzikálne vlastnosti :
teplota topenia : 727
teplota varu : 1897 mäkký, reaktívny kov, patrí medzi kovy alkalických zemín.
Búrlivo reaguje s kyslíkom aj vodou, a preto sa s ním v prírode
stretávame len v podobe zlúčenín. Reaktivita bária je natoľko
vysoká, že môže byť dlhodobo uchovávané iba pod vrstvou
alifatických uhľovodíkov (petrolej, nafta), s ktorými nereaguje.
Na vzduchu sa môže samovoľne vznietiť. Soli bária farbia plameň
do zelena.
toxická dávka je 0,2g BaCl2, smrteľná je 2g.
Bárium objavil v roku 1774 Carl Scheel. Čisté bárium ako prvý
izoloval sir Humphry Davy v roku 1808 pomocou elektrolýzy.







POUŽITIE
Nahrádza sa ním antimón v tvrdom olove.
Zo zliatiny niklu a bária sa vyrábajú elektrónky a
röntgenové trubice.
Pre veľkú zlúčivosť bária s plynmi sa ním odstraňujú
posledné zvyšky kyslíka a dusíka z elektrónok a výbojok.
Využíva sa pri výrobe výbojek, motorových sviečok a ako
prísada k výrobe ložiskových kovov.
Využíva sa pri ťažbe ropy, umožnuje kompletné
vyťaženie vrtu.
Síran bárnatý slúži v gumárenskom
priemysle ako plnivo kaučukových výrobkov,
ktoré súčasne zafarbuje výsledný produkt
na bielo.
Uhličitan bárnatý BaCO3 je zložkou
otravných návnad na hlodavce.
ZLÚČENINY A VÝSKYT V PRÍRODE






Výskyt bária v prírode a vesmíre je pomerne vzácny.
Vzhľadom na svoju vysokú reaktivitu sa v prírode stretávame
prakticky len so zlúčeninami bária. V nich sa vyskytuje iba v
mocenstve Ba+2.
Najznámejším minerálom bária je síran bárnatý, barit alebo ťaživec
BaSO4. Vyskytuje sa na mnohých miestach vo svete, známe sú
ložiská v Rumunsku, Anglicku, Taliansku, USA, na Ukrajine, v Česku
a na Slovensku.
V prírode sa nachádza v nerastoch baryte a witherite.
Zlúčeniny bária sú jedovaté a farbia plameň na zeleno.
Práškovým síranom bárnatým sa plní kriedový papier na umeleckú
tlač, ale aj lepenka.
Dusičnan bárnatý zafarbuje ohnivé iskry a hviezdy slávnostných
ohňostrojov na zeleno.
Rádium- Radium












značka: Ra
relatívna atómová hmotnosť: 226,0254
oxidačné číslo: II
protónové číslo: 88
elektronegativita: 0,97
Konfigurácia : [Rn] 7s2
Fyzikálne vlastnosti :
teplota topenia : 700
teplota varu : 1737
silný rádioaktívny kov, ktorý sa nachádza v stopových množstvách v
uránovej rude.
Jednotlivé izotopy rádia vyžarujú všetky druhy radioaktivneho
žiarenia – alfa, beta a gama.
Je takmer biely, ale na vzduchu rýchlo oxiduje a mení zafarbenie na
čiernu.
Soli rádia farbia plameň sýto červeno.
Rádium bolo objavené v roku 1898 Mariou Curie-Skłodowskou a jej
manželom Pierom. Až v roku 1910 izolovali nepatrné množstvo
čistého prvku Maria Curie-Skłodowska a André Luis Debierne.
VYUŽITIE A RIZIKÁ


V minulosti sa pri rádioterapeutickej liečbe
rakovinných nádorov vpravovali do nádoru malé
množstvá solí rádia.
Je známy prípad smrteľného rakovinového
ochorenia stoviek žien, ktoré pracovali v továrni
vyrábajúcej náramkové hodinky. Na ciferníky
týchto hodiniek sa tenkým štetcom nanášalo
farbivo s obsahom rádia, ktoré v tme
svetielkovalo Robotníčky občas oblizli špičku
štetca, aby ju udržali dokonale ostrú. Mnoho z
nich v nasledujúcich rokoch zomrelo na rakovinu
hrtanu, štítnej žľazy a nádory v ústnej dutine.
ZLÚČENINY A VÝSKYT




obsah rádia v prírode je mizivo malý
Pretože všetky izotopy rádia podliehajú pomerne
rýchlo ďalšiemu rádioaktívnemu rozpadu, je
obsah rádia v prírode mizivo malý.
Všetky lokality s vyšším obsahom rádia sú
pritom spojené so zvýšeným výskytom uránu a
tória.
Známou lokalitou je Jáchymov v Česku (kde sa
v siedmich tonách uránovej rudy nachádza
približne gram rádia) a tiež napr. Kolorádo,
africké Kongo a v oblasť Veľkých jazier v
Kanade.
Pokus


Vajce vo fľaši
Vajíčko ponoríte do octu a necháte ho tam jeden a pol
dňa, prípadne tak dlho aby škrupina zmäkla. Prebieha
reakcia kyseliny octovej s uhličitanom vápenatým v
škrupine. Potom vajíčko opatrne prestrčíme cez hrdlo
fľaše. Zmäknutú škrupinu necháme znova stvrdnúť
pôsobením roztoku sódy.
Farebný plameň
Rozpustite 10g chloridu strontnatého v 35 g liehu.
Takto pripravený roztok horí červeným plameňom. Ak
použijeme dusičňan meďnatý dostaneme zelený, ak
chlorečňan draselný fialový a ak chlorid sodný žltý
plameň.
Záver

V tejto práci môžete nájsť informácie o prvkoch, v akých
zlúčeninách sa nachádzajú, ich výskyt v prírode a využitie a
tiež dva zaujímavé pokusy.
zdroje:
http://sk.wikipedia.org/wiki/Ber%C3%BDlium
http://people.ksp.sk/~yoyo/prvky/prvok004.htm
http://sk.wikipedia.org/wiki/Hor%C4%8D%C3%ADk
http://people.ksp.sk/~yoyo/prvky/prvok012.htm
http://sk.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1pnik
http://people.ksp.sk/~yoyo/prvky/prvok020.htm
http://sk.wikipedia.org/wiki/Stroncium
http://people.ksp.sk/~yoyo/prvky/prvok038.htm
http://sk.wikipedia.org/wiki/B%C3%A1rium
http://people.ksp.sk/~yoyo/prvky/prvok056.htm
http://sk.wikipedia.org/wiki/R%C3%A1dium
http://people.ksp.sk/~yoyo/prvky/prvok088.htm
CD- výuka chémie
Vypracovala:

Petra Urblíková, Kvinta