Žemės paraminiai metalai

Žemės šarminiai metalai,tai 2A grupės metalai.Šie elementai periodinėje elementų lentelėje yra šalia šarminių metalų.Tai berilis,magnis,kalcis,stroncis,baris ir radis.Kiekvienas 2A grupės metalas nuo savo kaimyno iš kairės skiriasi tuo,kad branduolyje turi vienu protonu,o išoriniame elektronų sluoksnyje vienu elektronu daugiau.
2A grupės metalų(vieninių medžiagų)cheminis aktyvumas grupėje didėja šia kryptimiBe-Mg-Ca-Sr-Ba.Svarbiausios reakcijos su
1) deguonimi
2) halogenais
3) siera
4) anglimi
5) vandeniliu
6) vandeniu
7) rūgštimis
Svarbiausi 2A grupės metalų junginiai:
1) Mg ir Ca oksidai
2) kalcio hidroksidas
3) Mg ir Ca karbonatai
4) Mg ir Ca sulfatai
5) kalcio fosfatas
6) Mg ir Ca chloridai
7) kalcio nitratas
Būdingiausios cheminės reakcijos:
1) Su deguonimi:
a) Be ir Mg kaitinami sudega. Susidaro oksidai BeO ir MgO.
b) Caa,Sr,Ba ore apsitraukia oksido MeO plėvele.
c) Įkaitintas Ca ore sudega,skleisdamas ryškią,akinančią raudonų plytų spalvos liepsną.Susidaro CaO ir truputis kalcio peroksido CaO2.
d) Su halogenais metalai reaguoja tik pakaitinus.Reakcija intensyvėja Be-Ba kryptimi.Susidaro atitinkamos druskos-chloridai,bromidai ir kt.
e) Su siera metalai jungiasi medziagas šildant.
f) Su vandeniliu reaguoja tik pakaitintas metalas(Be nereaguoja).Susidaro hidridai MeH2.
2) Su vandeniu H2O:
a) Be ir Mg reaguoja tik su karštu vandeniu.Reakcija taip pat vyks,jei į šaltą vandenį įmerksime įkaitintą deginimo šaukštelyje magnį:

Mg+2H2O Mg(OH)2 +H2

Mg(OH)2 Mg(OH)+OH
b) Ca,Sr,Ba smarkiai reaguoja kambario temperatūroje

Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2

bazinės savybės stiprėja
3) Su rūgštimis:
a) Be ir Mg iš rūgščių (HCL ir H2SO4) vandeninių tirpalų išstumia vandenilį:

Mg+2H+2Cl Mg+2Cl+H2

Mg+2H Mg+H2
b) Šaltose koncentruotose HNO3 ir H2SO4(kaip ir Al) pasyvuojasi.
c) Mg nereaguoja su HF,H3PO4.
d) Mg smarkiai reaguoja su koncentruotomis rūgštimis.Susidaro įvairūs pr

roduktai-tai priklauso nuo rūgščių koncentracijos ir jų cheminio aktyvumo(prigimties).

PASTABA: Šarminių žemių metalai atpažįstami iš liepsnos spalvos:Ca jonai nudažo liepsną raudonų plytų spalva,Sr-raudona,Ba-žalsva.

2A GRUPĖS METALAI GAMTOJE
Laisvų šios grupės metalų gamtoje nėra.Jie randami įvairiuose mineraluose,uolienose.
Berilis Be3Al2(Si6O18)-berilas
Magnis KClxMgCl2x6H2O-karnalitas
Kalcis Daugiausia kalcio yra įvairių silikatų ir aliumosilikatų sudėtyje.

CaCO3-kalcitas.Iš jo sudaryta klintis,kreida,marmuras.
Stroncis SrCO3-stroncianitas
Baris BaCO3-viteritas

MAGNIO ATRADIMO ISTORIJA

Iki 18a. magnio junginiai buvo laikomi kalcio arba natrio junginių atmainomis.1695m. anglų gydytojas iš Epsomo šaltinio mineralinio vandens išskyrė karčią gydomųjų savybių turinčią druską.Vėliau paaiškėjo,kad sąveikaujant šiai druskai su “pastoviuoju šarmu”(taip buvo vadinama soda ir potašas)susidaro balti,purūs milteliai.Tokie pat milteliai buvo gauti ir kaitinant mineralą,randamąMagnesijoje.Dėl to panašumo jie buvo pavadinti baltąja magnezija.Taip buvo gautas bazinis magnio karbonatas,kuris ir dabar vadinamas baltąja magnezija.

1808m.H.Deivis,elektrolizuodamas sudrėkintą baltosios magnezijos ir gyvsidabrio oksido mišinį,gavo nežinomo metalo ammalgamą.Iš jos išskirtas metalas buvo pavadintas magniu.
BERILIS -1798m. buvo atrastas BeO.Jį atrado L.Voklenas(Prancūzija).1828m. buvo atrastas grynas berilis.Jį atrado F.Vėleris(Vokietija).
KALCIS-1808m.H.Deivis(D.Britanija) atrado kalcio amalgamą.1855m.R.Bunzenas(Vokietija)atrado gryną kalcį.
STRONCIS-1808m.H.Deivis atrado stroncio amalgamą.
BARIS-1774m.K.Šelė(Švedija)atrado BaO.1808m.H.Deivis atrado bario amalgamą.
RADIS-1898m.M. ir P.Kiuri(Prancūzija)atrado radį.

MAGNIO SAVYBĖS IR NAUDOJIMAS

Ore Mg pamažu apsitraukia oksido plėvele.Įkaitintas iki 600-650 C užsidega ir dega, skleisdamas akinančią šviesą.Mg lengvai atima deguonį iš visų kitų oksidų.Daug magnio sunaudojama magnio lydiniams lydyti.Magnio lydiniai 4-6 kartus lengvesni už plieną,apie 2 kartus už aliuminį.Nelabai atsparūs korozijai(ypač jei yra drėgmės) ir nelabai stiprūs.Legiruojantieji elementai pagerina Mg

g lydinių savybes:Al ir Zn padidina stiprumą,Mn-atsparumą korozijai,Ce-plastiškumą ir stiprumą,La,Nd,Y-atsparumą kaitrai.Nepageidautinos priemaišos Mg lydiniuose yra geležis ir nikelis(mažina atsparumą korozijai).
Dėl lengvumo,atsparumo smūgiams,didelės šiluminės talpos Mg lydiniai naudojami aviacijos,automobilių,raketų pramonėje,fotografavimo,kino aparatūros,radijo,optinių prietaisų gamyboje.Nemažai magnio sunaudojama ruošiant degiuosius ir šviečiančiuosius pirotechninius mišinius.

Magnis būtinas augalams,gyvūnams,žmogui.Mg sudaro biologiškai svarbų kompleksinį junginį chlorofilą.Tai žaliasis augalų pigmentas,absorbuojantis šviesos energiją,kuri reikalinga fotosintezei.Magnio yra pektininių medžiagų sudėtyje.Jis skatina nukleorūgščių sintezę,ląstelių dalijimąsi,aktyvina daugelį fermentų,ilgina augalų vegetaciją,padeda jiems iš dirvožemio įsisavinti fosforą,stiprina stiebą.Jei augalams trūksta magnio,jie suserga chloroze.

Dėl magnio trūkumo pašaruose,žolėje galvijai suserga tetanija-atsiranda raumenų traukuliai,dažnai pasitaiko priepuoliai.

Jei trūksta magnio žmogaus maiste,sutrinka nervų sistemos veikla,o kartu ir raumenų susitraukimas,galima susirgti ateroskleroze,odos ligomis.

Magnio yra žaliose daržovėse(gūžiniuose,žiediniuose kopūstuose,bulvėse,pomidoruose),duonoje,kruopose,džiovintuose vaisiuose,riešutuose)

BERILIS

FIZIKINĖS IR CHEMINĖS SAVYBĖS:
Be yra sidabriškai pilkos (plieninės)spalvos metalas.Lengvas(1,5 karto lengvesnis už aliuminį),labai kietas,tačiau labai trapus.Tvirtumu pralenkia kai kuriuos plienus.
Lengvai sudaro lydinius su kitais metalais.Tokie metališkieji junginiai vadinami berilidais.Jie yra labai kieti,tvirti,atsparūs kaitrai ir korozijai.
8K(-265 C)temperatūroje berilis tampa superlaidininku.
Ore ir vandenyje metalas apsitraukia oksido BeO plėvele,todėl tampa matiniu,neblizga.Oksido plėvelė labai sumažina berilio cheminį aktyvumą.
Kaitinamas reaguoja su deguonimi (1200 C temperatūroje sudega),siera,azotu,halogenais.Su fluoru reaguoja kambario temperatūroje.Per šias reakcijas išsiskiria labai daug šilumos.
Koncentruotose azoto bei sieros rūgštyse berilis,kaip ir aliuminis,pasyvuojasi.Iš 2A grupės elementų tik berilis turi amfoterinių savybių.
APIE BERILIO ATRADIMĄ:Berilis-vienas iš elementų,kurio buvo ilgai ieškota.Daug 18a. ch

hemikų tyrinėjo svarbiausią berilio mineralą berilą Be3Al2(Si6O18),bet jiems nesisekė įrodyti,kad ten esama naujo elemento.Pagrindinė kliūtis buvo ta,kad berilio ir jo junginių savybės buvo labai panašios į aliuminio ir jo junginių savybes.

Tirdamas berilą ir smaragdą(berilo atmainą)prancūzų mokslininkas Lui Nikola Voklenas 1798m. atrado naują nežinomą oksidą-“žemę”,kuri buvo labai panaši į molžemį(aliuminio oksidą).Tačiau kai kurios jų savybės skyrėsi:nežinomas oksidas tirpo amonio karbonate,o aliuminio oksidas-ne,naujo elemento sulfatas nesudarė alūno su kalio sulfatu,o aliuminio sulfato ir kalio sulfato mišrioji druska yra kalio aliuminio alūnas KAI(SO4)2 x12 H2O.Junginių savybių skirtumai ir padėjo nustatyti,kad minerale yra nežinomo elemento.Dėl saldaus berilio druskų skonio elementas buvo pavadintas “gliciniu”.Nors kai kurie mokslininkai šiam pavadinimui nepritarė,tačiau elementas taip buvo vadinamas iki 19a. vidurio.Dabar taip Be vadinamas tik Prancūzijoje.

Po 30-ties metų(1828m.) buvo gautas metalinis berilis.Jį gavo vokiečių chemikas Frydrichas Vėleris,kaitindamas berilio chloridą su metaliniu kaliu.Gauti berilio milteliai turėjo daug priemaišų.

Elektrolizuojant natrio berilio fluoridą 1898m. buvo gautas grynas berilis.
Sunkų galvosūkį dėl berilio vietos periodinėje elementų sistemoje sprendė ir rusų mokslininkas D.Mendelejevas.Dėl Be ir Al savybių panašumo berilis buvo laikomas trivalenčiu metalu,kurio atominė masė 13,8.Tačiau patalpinus jį tarp anglies ir azoto visiškai sutrinka elementų savybių kitimo periodiškumas.D.Mendelejevas buvo įsitikinęs,kad berilis yra ne trivalentis ,o dvivalentis elementas ir kad jo atominė masė nustatyta neteisingai.Atsižvelgdamas į berilio ir jo ju
unginių savybes D.Mendelejevas jį perkėlė į 2 grupę ir ištaisė atominę masę iš 13,8 į 9.1870m.pabaigoje švedų mokslininkai Larsas Fredrikas Nilsonas ir Oto Petersonas nustatė.,kad Be atominė masė 9,1.Taip galutinai buvo įteisinta berilio vieta periodinėje elementų lentelėje.
BERILIS GAMTOJE:Žemės plutoje berilio yra 6×10 %(pagal masę).Laisvo berilio gamtoje nerandama.Didžiausios berilio rūdų radimvietės yra Brazilijoje,Argentinoje,Afrikoje,Indijoje.Skaidrūs,bespalviai arba gražios spalvos kristalai yra brangakmeniai.Jų vertė nustatoma pagal masę,spalvą,kietumą,formą,blizgesį,skaidrumą.Skiriamos trys brangakmenių klasės.Vertingiausi yra 1 klasės brangakmeniai.3 klasės brangakmeniai vadinami pusbrangiais akmenimis.Priklausomai nuo priemaišų,kurios pusbrangius akmenis paverčia brangakmeniais,skiriamos kelios berilo atmainos.
SMARAGDAS-sodrios žalios spalvos,skaidrus 1 klasės brangakmenis.Smaragdai,kurie sveria daugiau kaip 5 karatus,vertinami kaip briliantai.
AKVAMARINAS-skaidrus,žalsvai žydras arba tamsiai mėlynas 1 klasės brangakmenis.
VOROBJEVITAS-rožinė,raudona berilo atmaina,1 klasės brangakmenis.
HELIODORAS-skaidrus,geltonos lyg auksas arba oranžinės spalvos 1 klasės brangakmenis.

STRONCIS.SVARBESNIEJI JUNGINIAI,SAVYBĖS IR

NAUDOJIMAS
Stroncio junginiai pirotechnikoje pradėti naudoti daug anksčiau negu buvo atrastas pats metalas.Net ir labai maži stroncio junginių kiekiai liepsną nudažo raudonai.
Metalinis stroncis,kaip ir kiti šarminių žemių metalai,buvo gautas 1808m.H.Deivis elektrolizuodamas sudrėkintą stroncio hidroksidą iš pradžių gavo stroncio amalgamą,o ją iškaitinęs-gryną stroncį.
Stroncis-minkštas,sidabriškai baltas(su neryškiu gelsvai auksiniu atspalviu)metalas.Jo savybės labai panašios į kalcio ir bario savybes:
ore labai greitai oksiduojasi-gaunamas oksidas SrO,
>200 C temperatūroje reaguoja su vandeniliu(SrH2),
>400 C temperatūroje reaguoja su azotu(Sr3N2),fosforu(SrP),siera(SrS),halogenais(SrCl2,SrBr2),su Al,Mg,Zn,Pb sudaro metališkuosius junginius.
Stroncis gaunamas vakuume stroncio oksidą redukuojant aliuminiu:

3SrO+2Al 3Sr+Al2O3
NAUDOJIMAS:
1) kaip geteris elektrovakuuminiuose prietaisuose
2) kaip aliuminiolydinių,ketaus,plieno modifikatorius(medžiaga,kurios nedidelis kiekis pagerina metalo,lydinioar kitos medžiagos struktūrą ir savybes)

BARIS
Metalinį barį 1808m.gavo H.Deivis elektrolizuodamas drėgną BaO.1774m. švedų chemikas Karlis Vilhelmas Šelė tirdamas sunkųjį mineralą BaSO4 atrado BaO-“sunkiąją žemę”.Iki to meto taip pat buvo mėginama “atskleisti” tą mineralą, išgauti iš jo “žemę”. Dar alchemikai kaitindami mineralą su medžio anglinus gaudavo fluorecuojančius “prabangius akmenis”. Tačiau tai buvo ne BaO, bet Ba sulfinas, kuris nuo Bi, Pd, Mo ir kt. ir kitų mineralų druskų priemaišų švyti ( grynas BaS nešvyti ).
Baris- blizgantis, šviesios, sidabriškai baltos spalvos minkštas metalas. Chemiškai labai aktyvus, todėl laikomas alyvoje arba žibale. Jo cheminės savybės panašios į kalcio ir stroncio savybes. Ore greitai apsitraukia plėvele sudaryta iš BaO, BaO2 ir Ba3N2, o pakaitintas užsidega ir dega geltonai žalia liepsna. Aukštesnėje nei 500 C temperatūroje BaO2 skyla į BaO ir O2. Labai smarkiai reaguoja su H2O ir išstumia iš jo H. Susidaręs Ba hidroksidas yra pati stipriausia bazė iš visų II A grupės elementų hidroksidų. Sotusis BaOH tirpalas vadinamas barito vandeniu
Naudojimas: 1) lydiniai su Al, Mg- kaip geteriai elektroniniuose vakuuminiuose prietaisuose.
2) antifrikcinių tipografinių lydinių priedas padaro kietesnius.
3) kaip priedas lydant Cu, Pb- šalinamos nereikalingos priemaišos (siera ir dujos)

Leave a Comment