Ročníková práca z chémie

1. Ročníková práca z chémie Téma: prvky II.A skupiny Petra Urblíková 2007/2008 Kvinta

2. 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.

3. Obsah • II.A skupina • Berýlium • Horčík • Vápnik • Stroncium • Bárium • Rádium

4. 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

6. 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.

7. 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. 

8. 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).

9. 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

10. 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. 

11. 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 horečnato-vápenatý 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.

12. 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

13. 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.

14. 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. 

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. Pokus • Vajce vo fľašiVajíčko 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 plameňRozpustite 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. 

25. 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.

26. 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

27. Vypracovala: • Petra Urblíková, Kvinta