Alkáli földfémek

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.

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 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.