Kovy alkalických zemin - je to skupina chemických prvků, které zahrnují berylium, hořčík, vápník, stroncium, barium a radium. Jsou důležitými složkami v různých průmyslových odvětvích a mají širokou škálu aplikací. Pro výrobu těchto kovů existují různé způsoby, včetně reakcí, které jim umožňují získat je s vysokou čistotou a účinností.
Jedním z nejběžnějších způsobů, jak získat kovy alkalických zemin, je elektrolýza. Tento proces je založen na použití elektrické energie k rozkladu kovových sloučenin na ionty a jejich následnému ukládání na elektrody. K výrobě hořčíku se například používá chlorid hořečnatý, který se rozpouští ve vodě a podléhá elektrolýze. V tomto případě se na katodě ukládá hořčík a na anodě se tvoří chlór. Elektrolýza tak umožňuje získat kov s vysokou čistotou.
Tepelný způsob - další běžná metoda získávání kovů alkalických zemin. Tento proces je založen na použití vysokých teplot k rozkladu kovových sloučenin. Například beryllium lze získat zahřátím jeho fluoridu nebo chloridu draselného. Výsledkem reakce je beryllium a odpovídající chlorid nebo fluorid draselný. Tepelná metoda umožňuje získat kovy s nízkým stupněm čistoty, ale je jednodušší a levnější ve srovnání s elektrolýzou.
Způsoby získávání kovů alkalických zemin mají tedy své výhody a nevýhody. Výběr konkrétní metody závisí na požadované čistotě kovu, jeho nákladech a specifikách výrobního procesu.
Elektrolýza solí alkalických zemin kovů
K vedení elektrolýzy se používá elektrolytický článek složený z anodové a katodové Komory. Anodová komora obsahuje anodu z inertního materiálu a katodová komora katodu, která ukládá kov. Sůl alkalického zeminy se rozpouští v elektrolytu, který zajišťuje vodivost elektrického proudu.
Elektrolýza je ekonomicky výhodný způsob, jak získat kovy alkalických zemin, protože umožňuje získat vysoce kvalitní produkty s vysokou čistotou. Vyžaduje však také velké energetické náklady, takže jeho aplikace je omezená a závisí na ceně elektřiny.
Tepelná redukce oxidů
Při tepelné redukci oxidů kovů pod vlivem vysokých teplot dochází k procesu dekompozice oxidů a uvolňování kyslíku. V důsledku obnovy se vytvářejí vhodné kovy alkalických zemin.
Například tepelnou redukci oxidu vápenatého (CaO) lze provést vysokoteplotním zahříváním pomocí redukčního činidla, jako je uhlí:
Tepelná redukce oxidů je tedy účinnou metodou pro výrobu kovů alkalických zemin, která je široce používána v průmyslu a vědeckém výzkumu.
Reakce hydroxidů s čpavkem
Hydroxidy alkalických zemin se rozpouštějí ve vodě za vzniku hydroxidových iontů (OH -) a kovových iontů (m2+ nebo M3+). Amoniak(NH3) je amfoterní sloučenina a tvoří komplexní ionty s hydroxidovými ionty: M(OH)42-, M(OH)3nh3+ a M (OH)2nh42-.
Reakce hydroxidů s čpavkem může probíhat následujícím mechanismem:
| Reakce: | Rovnice: |
|---|---|
| Tvorba hydroxidového iontu: | M (OH)n (pevná látka) + H2O → M (OH)n-1OH - (roztok) |
| Tvorba složitého iontu: | M(OH)n−1OH− + NH3 → M(OH)n−1OH−NH3+ |
| Oxidace amoniaku na povrchu kovu: | M(OH)n−1OH−NH3+ → M(OH)n−1OH + NH4+ |
Reakce hydroxidů alkalických zemin s amoniakem tedy umožňuje komplexní kovové ionty, které se po oxidaci přeměňují na rozpustné soli alkalického zeminy a amonia.
Reakce chemické interakce s hliníkem
Jednou z takových reakcí je reakce hliníku s alkalickými oxidy nebo hydroxidy alkalických zemin. Například při zahřátí hliníku s hydroxidem vápenatým (známým také jako vápno) dochází k reakci:
V důsledku této reakce vzniká hydroxid vápenatý (známý jako vápno), stejně jako oxid hlinitý a uvolňuje se vodík. Oxid hlinitý lze dále zpracovat pro výrobu kovů alkalických zemin.
Reakce hliníku s hydroxidy nebo oxidy alkalických zemin je jednou z metod pro výrobu těchto kovů. Je založena na použití reakce, při které hliník vytlačuje z roztoku nebo sloučeniny kovy alkalických zemin.
Reakce s nekovem
Kovy alkalických zemin mohou také reagovat s nekovinami a vytvářet sloučeniny. Například hořčík může reagovat s chlorem a vytvářet chlorid hořečnatý:
Hliník může reagovat sírou a vytvářet sulfid hlinitý:
Vápník může reagovat s kyslíkem a vytvářet oxid vápenatý:
Takové reakce se používají v různých oblastech, včetně metalurgie a výroby chemických sloučenin.