Ocena brak

BERYLOWCE

Autor /Bernard Dodano /21.09.2011

Pierwiastki drugiej grupy głównej, to:

Berylowce, nazywane też metalami ziem alkalicznych, to lekkie i miękkie metale o srebrzystym połysku. Zgodnie z położeniem w układzie okresowym są bardzo aktywne, ponieważ mają w powłoce zewnętrznej 2 elektrony walencyjne (łatwo je oddają tworząc 2+ kationy) i występują w związkach tylko na +2 stopniu utlenienia. Łatwo ulegają utlenieniu (beryl i magnez pokrywają się ochronną warstwą tlenku). Rozkładają wodę (oprócz berylu), a pod jej wpływem przechodzą w silne zasady. Ich sole mają duże znaczenie praktyczne. W przyrodzie występują w stanie związanym-głównie jako minerały. Magnez i wapń należą do pierwiastków pospolitych, pozostałe są dosyć rzadkie.

- Beryl

Zajmuje 4 miejsce w układzie okresowym, z niedużą masą atomową 9u. W stanie wolnym wydzielił go

Lebeau w 1898, poddając elektrolizie wodny roztwór NaBeF3.

Praktycznie występuje tylko w formie czystej-brak izotopów. W odróżnieniu od innych berylowców jest to metal bardzo twardy. Jego gęstość to 1.84g/cm3, jest zatem o 30% lżejszy niż aluminium, dzięki temu mógłby go wyprzeć z przemysłu kosmicznego. Beryl ma jednak wysoką temperaturę topnienia (1300°C) i jest bardzo kruchy, co ogranicza jego zastosowanie jako materiału konstrukcyjnego. Za to w stopach z glinem, kobaltem, srebrem czy stalą podwyższa ich twardość, odporność na korozję. Stopy berylu z niklem przewyższają pod względem wytrzymałości najlepszą stal, są przy tym twarde i odporne na korozję. Produkuje się z nich między innymi narzędzia chirurgiczne. Jest to metal strategiczny, znalazł bowiem zastosowanie w budowie samochodów i samolotów.

Poza tym metaliczny beryl bombardowany cząstkami -> wysyła silne promieniowanie. Okazało się, że ma najmniejszy tzw. przekrój czynny, czyli pochłania najmniej neutronów, a najlepiej je odbija. Dlatego doskonale nadaje się do budowy reaktorów atomowych.

Pył i pary berylu stanowią silną truciznę dla organizmu człowieka. Jest go mało w skorupie ziemskiej- 0.00053%, co oznacza że pod względem rozpowszechnienia zajmuje 43 miejsce. W Polsce jego złoża znajdują się na Dolnym Śląsku.

Jest podstawowym składnikiem wielu kamieni szlachetnych takich jak szmaragd czy akwamaryna. Ciekawostką może być fakt, że beryl wytwarza podczas spalania najwięcej energii cieplnej ze wszystkich substancji. Mógłby być więc bardzo dobrym paliwem, gdyby nie jego wysoka temperatura topnienia.

- Magnez

Należy do metali lekkich, jego gęstość wynosi tylko 1.74g/cm3. Czysty magnez jest miękki i łatwo ulega korozji. Zapobiegają temu jego stopy z glinem, cynkiem i manganem. Są one jednymi z lżejszych, dlatego służą między innymi do produkcji samolotów.

Topi się w temperaturze 650°C, ogrzewany suchym powietrzem zapala się w 500°C i pali pięknym, jasnym płomieniem. Kiedyś wykorzystywany był do produkcji jednorazowych lamp fotograficznych. Magnez paląc się osiąga temperaturę do 2400°C, rozkłada wodę i dlatego należy gasić go piaskiem. Jest potrzebny do życia wszystkim roślinom zielonym (wchodzi w skład chlorofilu). Jego zawartość w glebach waha się od 0.5% do 3.2%. W przyrodzie występuje pospolicie, w postaci soli i minerałów.

Popularną techniką otrzymywania tego metalu jest przetwarzanie wody morskiej.

Najważniejsze związki to:

MgO-magnezja palona-biały, nierozpuszczalny w wodzie proszek wykorzystywany np. w ceramice;

MgCO3 –magnezyt-stosowany do produkcji cementu, jako wypełniacz do farb i papieru;

MgSO4-w medycynie jako środek przeczyszczający-sól gorzka;

E504-w przemyśle spożywczym używany jest jako środek spulchniający.

W Polsce występuje w złożach na Dolnym Śląsku (magnezyt).

- Wapń Ca

Wydzielony w 1808 z wapna gaszonego, przez H.Davy’ego, obecnie metodą Faradaya z CaCl2. Jest to metal barwy srebrzystej, łatwo utlenia się na powietrzu, musi być przechowywany w nafcie. Jest dosyć miękki; topi się w 850°C.

Jest na niego niewielkie zapotrzebowanie, za to jego związki są od dawna w masowym użytku. W przyrodzie występuje w ogromnych ilościach, głównie są to węglany (kreda), siarczany (gips), fosforany, krzemiany. Stanowi 3.4% chemicznego składu skorupy ziemskiej. Odgrywa dużą rolę w funkcjonowaniu organizmów żywych. W glebach zajmuje do 2%. Na ziemi o małej zawartości wapnia rośnie chaber i rumianek, zaś na ziemiach przesyconych tym metalem-mak, jaskier i oset. Służy do oczyszczania “zabrudzonych” wodą cieczy takich jak ropa, benzyna czy alkohol. Tlenek wapnia służy do produkcji szkła i cementu. Zasada wapniowa jest powszechnie stosowana w reakcjach zobojętniania. Kiedyś był stosowany jako biała farba. W Polsce obficie występują węglany i siarczany wapnia, są one surowcem dla wielu gałęzi przemysłu. W przemyśle spożywczym używany jest jako konserwant (E203, E213, E263).

- Stront

W czystej, metalicznej formie został uzyskany w 1855 roku przez Bunsena i Matthiessena, poprzez elektrolizę stopionych chlorków strontu i amonu.

Jest to lśniący metal, mało odporny na wpływy atmosferyczne. Na powietrzu szybko pokrywa się warstwą tlenku bądź wodorotlenku strontowego. Musi być przechowywany w toluenie. Działa na wodę, rozkłada ją wydzielając z niej wodór i tworząc zasadę strontową. Ma ciężar właściwy równy 2.6g/cm3, topi się w 770°C, wrze w 1360°C. Pierwiastek ten, jak i jego sole mają niewielkie zastosowanie, choć stront dość powszechnie występuje w przyrodzie (0.018%). Nie występuje w stanie wolnym, jego najbardziej znane związki to stroncjanit (węglan strontowy SrCO3) i celestyn (siarczan strontowy SrSO4). Celestyn służy jako biała farba malarska.

Zabarwia płomień na czerwony kolor, dlatego używany jest w przemyśle pirotechnicznym. Ani sam stront ani jego sole nie są trujące, a nawet wchodzi w skład wielu organizmów żywych, głównie morskich. Niebezpieczny jest za to jego izotop, stront90, gdyż może uszkodzić szpik kostny.

- Bar

Bar to metal nieco twardszy od ołowiu, ma barwę srebrzystą, podobna do magnezu i wapnia. Topi się w 725°C. Jest metalem lekkim, gdyż jego gęstość wynosi tylko 3.6g/cm3. Na powietrzu, w temperaturze pokojowej ulega korozji pod wpływem tlenu i dwutlenku węgla, traci połysk i ciemnieje. Burzliwie rozkłada wodę, dlatego tez trzeba przechowywać go w nafcie, jak wapń. Przy ogrzewaniu w powietrzu spala się, tworząc biały tlenek baru BaO oraz azotek baru Ba3N2. Bar i wszystkie jego związki zabarwiają płomień na zielony kolor. Roztwór soli baru ma silne własności trujące.

Bar nie znalazł dotąd poważniejszego zastosowania praktycznego. Nie ustalono jak dotychczas specyficznych jego własności. Stanowi on 0.04% chemicznego składu skorupy ziemskiej. Siarczan barowy (BaSO4) stosowany jest w medycynie, ponieważ silnie pochłania promienie rentgenowskie. Dzięki temu przy prześwietlaniu przewodu pokarmowego daje wyraźny jego obraz. Azotan ( Ba(NO3)2 ) i chloran ( Ba(ClO3)2 ) barowy stosowane są do wyrobu sztucznych ogni.

- Rad

Jest to dosyć miękki srebrzysty metal, o dosyć dużym ciężarze właściwym równym 5g/cm3. Topi się w temperaturze 960°C, wrze w 1140°C. Rad i jego sole zabarwiają bezbarwny płomień gazowy na karminowy kolor. Ma podobne własności do baru.

Maria Skłodowska-Curie wypromowała rad jako pierwiastek, który wspomaga leczenie raka. Obecnie rad otrzymuje się z rud uranu takich jak smółka uranowa, karnotyt, chalkolit. Odkryty w 1898 przez Marię Skłodowską-Curie i Piotra Curie jako pierwszy pierwiastek promieniotwórczy.

Promieniotwórczość polega na samoistnym rozpadzie jąder pierwiastka promieniotwórczego. Rad, pierwiastek o liczbie atomowej 88 i masowej 226 na skutek rozpadu -> traci 2 protony i 4 jednostki masy. Przemienia się w więc w radon, pierwiastek o masie 222 i liczbie atomowej 86.

W skorupie ziemskiej znajdują się jego śladowe ilości.

Podobne prace

Do góry