Periodiek systeem/Aardalkalimetalen, verbindingen

Aardalkalimetalen, verbindingen

Oxides

De oxides van de aardalkalimetalen zijn erg hygroscopisch en worden daardoor niet in de natuur aangetroffen. De synthese vindt plaats via de thermische ontleding van de carbonaten. Uit calciumcarbonaat ontstaat op deze manier calciumoxide, dat als ongebluste kalk al eewenlang in de bouw gebruikt wordt.

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{900{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Op laboratoriumschaal kunnen ook hydroxides en nitraten op vergelijkbare manier in de oxides worden omgezet.

$\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\uparrow$

$\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+2\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

• oxide met water

De oxides hebben een basisch karakter. Met water reageren ze allemaal in een exotherme reactie tot de overeenkomstige hydroxides. Bij ongebluste kalk wordt dit "blussen" genoemd:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}\stackrel{\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}_{\mathrm{a}\mathrm{q}}^{2+}2\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{m}\mathrm{t}\mathrm{e}$

• oxide met koolstof

Met koolstof reageert calciumoxide tot het acetilide, beter bekend als carbid

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}+3\mathrm{C}\stackrel{2500{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{o}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}o}\mathrm{C}}{\to }\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{O}$

Op zijn beurt kan carbid met stikstsofgas worden omgezet in calciumcyaanamide. Historisch is dit een van de eerste sytheseroutes naar ammoniak (Frank Caroproces). Tegenwoordig wordt daarvoor het Haber-Boschproces gebruikt.

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$

Hydroxides

De hydroxides worden allemaal gevormd door de reactie van het oxide met water. Behalve berylliumhydroxide dat amfoteer reageert zijn de hydroxides echte basen: ze kleuren fenolftaleïne paars en lakmoes blauw.

$\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{B}\mathrm{e}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}[\mathrm{B}\mathrm{e}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_3]$

Zouten

Calcium- en magnesiumzouten worden veel aangetroffen in de natuur. Ze vormen daar carbonaatgesteente. Voorbeelden zijn: dolomiet, aragoniet (beide calcium), en magnesiet.

Calcium- en magnesium-ionen komen voor in hard water. Hard water veroorzaakt een groot aantal problemen. Door het verwijderen van deze ionen ontstaat zacht water. Dit kan gerealiseerd worden met behulp van calciummhydroxide, natriumcarbonaar of natriumfosfaat. Een alternatief wordt gevormd door ionenwisseling met aluminosilicaten of speciale harssoorten die $\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}$ en $\mathrm{M}\mathrm{g}{\phantom{A}}^{2+}$ vervangen door $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}$.

$\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\cdot \mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\cdot 6\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}\cdot \mathrm{A}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\cdot 6\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}$