Prvky I.A skupiny - alkalické kovy
description
Transcript of Prvky I.A skupiny - alkalické kovy
Prvky I.A skupiny - alkalické kovy
• charakteristika:
• zásadotvorné
• elektropozitivní prvky – jejich atomy mají nízké hodnoty elektronegativit, atomy tvoří snadno kationty
• s – prvky – valenční elektron(y) v orbitalech s
vodík (1H)
• výskyt:
• nejrozšířenější prvek ve vesmíru a třetí nejrozšířenější prvek na Zemi
• volný vodík se nachází např. v plynném obalu hvězd• na Zemi se volný vodík za běžných podmínek
nevyskytuje • významný biogenní prvek
Slunce
• laboratorní příprava:
• reakcí elektropozitivních kovů s vodou:2Na + 2H2O → NaOH + H2
• reakcí zředěných kyselin s elektropozitivními kovy:Mg + 2HCl → H2 + MgCl2
• elektrolýzou okyselené vody s platinovými elektrodami: (katoda – H2, anoda – O2)
• průmyslová výroba:
• reakcí vodní páry s koksem nebo methanem:H2O + C → CO + H2 (t = 1000°C)CH4 + H2O → CO + H2 (t = 1100°C)
• vedlejší produkt při výrobě chlóru a hydroxidu sodného
• fyzikální vlastnosti:
• v přírodě se vyskytuje jako směs tří izotopů: 1H, 2H,3H
• bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, 14,4 x lehčí než vzduch
• obtížně se zkapalňuje a přeměňuje na pevnou látku, uchovává se v tlakových lahvích s červeným pruhem
• chemické vlastnosti:
• molekulový vodík je málo reaktivní - vysoká vazebná energie
• zapálen na vzduchu shoří - reaguje se vzdušným kyslíkem za vzniku vody - exotermická reakce:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)
• při laboratorní teplotě oba plyny spolu nereagují (bez iniciace)
• při teplotě větší než 600°C probíhá slučování explozivně, tím prudčeji, čím je směs H2 a O2 blíže poměru 2:1,
(třaskavý plyn)
• redukční vlastnosti - výroba kovů:CuO + H2 → H2O + Cu
• elektrickým výbojem vzniká atomární vodík (H) (vodík ve stavu zrodu, nascentní vodík) – velmi reaktivní – nestálý - existuje velmi krátkou dobu a slučuje se na
molekulární vodík
1H• využití
• výroba amoniaku, methanolu, chlorovodíku • hydrogenace olejů • redukční činidlo - výroba kovů • řezání kovů • raketové palivo
motocykl využívající vodík jako palivo
2H• využití - výroba těžké vody pro jaderné reaktory
3H– vzniká působením kosmického záření na vzdušný
dusík
• využití - sledování pohybu spodních vod, tritiová barva (displeje hodinek)
sodík (11Na) - alkalický kov
• výskyt: • kamenná sůl - NaCl• chilský ledek - NaNO3• kryolit – Na3AlF6• borax - Na2B4O7·10H2O • glauberit - Na2SO4·CaSO4 • Glauberova sůl - Na2SO4·10H2O • mořská voda (NaCl)
• průmyslová výroba:
• elektrolýzou roztavené směsi 40% NaCl a 60% CaCl2 při teplotě 580 °C (CaCl2 snižuje teplotu tání)
• katoda: Na + + e- Na• anoda: Cl- - e- Cl (Cl2)
• fyzikální vlastnosti:
• měkký, nízkotající, stříbrolesklý kov, lze jej krájet nožem • krystalizuje v kubické soustavě
sodík
• chemické vlastnosti: • uchovává se pod vrstvou petroleje
• s kyslíkem reaguje za vzniku oxidu (Na2O) a peroxidu sodného (Na2O2)
• reaguje s vodou:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
• má redukční vlastnosti:
Al2O3 + 6Na → Al + 3Na2O
• barví plamen žlutě
reakce sodíku s vodou
hoření sodíku v chlóru – vzniká chlorid sodný
• sloučeniny:
• halogenidy
– bezbarvé, krystalické látky – mají vysokou teplotu tání
• chlorid sodný
– získává se z přírodního materiálu – kamenná sůl
(dolování) nebo vyluhováním některých ložisek vodou – mořská sůl (odpařování)
– kuchyňská sůl vlhne (obsahuje malé množství nečistot, které jsou hygroskopické - hlavně MgCl2)
krystal halitu na jílovci
• využití:
• výchozí látka pro přípravu řady anorganických sloučenin, např. hydroxidu sodného, sody, chlóru, sodíku
• sulfid sodný
– bílá krystalická látka, činidlo v analytické chemii
• hydroxid sodný
– výroba elektrolýzou roztoku chloridu sodného
a) amalgámovým způsobem:od tohoto postupu se v současné době již upouští
NaCl → Na+ + Cl-
K : Na+ + e- → Na Na + Hg → NaHg
2NaHg + 2H2O → 2NaOH(aq) + 2Hg + H2
A : Cl- - e- → Cl 2Cl → Cl2
b) diafragmovým způsobem:
NaCl → Na+ + Cl-
K : 2H2O + 2e - → 2OH - + H2Na + + OH - → NaOH
A : Cl- - e- → Cl
2Cl → Cl2
pozn.: prostor katody a anody je oddělen porézní přepážkou, aby se zabránilo reakci hydroxidu sodného a chlóru – vznikal by tak chlornan sodný nebo chlorečnan sodný
– bezbarvá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě,hygroskopická,silná zásada
– absorbuje oxid uhličitý: 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
– absorbuje sulfan:
2NaOH + H2S →Na2S + H2O
• thiosíran sodný
– ve vodě dobře rozpustný – bezvodý nebo pentahydrát (Na2S2O3·5H2O)– využívá se v analytické chemii (odměrná analýza)
• uhličitan sodný (bezvodá soda)
– výroba – E. Solvay:
NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2, t = 150C (v pecích)
– bezvodá soda – bílý prášek, dobře rozpustný ve vodě – krystalová soda – krystalický dekahydrát (Na2CO3·10 H2O), na
vzduchu větrá (ztrácí molekuly vody) – heptahydrát (Na2CO3·7 H2O) až monohydrát (Na2CO3·H2O)
• využití - výroba mýdel, skla
• hydrogenuhličitan sodný (jedlá soda)
• využití - šumivé prášky k přípravě limonád, lékařství (proti překyselení žaludku)
• dusičnan sodný
• získává se z přírodních ložisek – chilský ledek
• využití - hnojivo
• dusitan sodný – příprava tepelným rozkladem dusičnanu sodného– bílá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě
• využití – výroba azobarviv
• síran sodný
– vedlejší produkt při výrobě kyseliny chlorovodíkové:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + HCl
draslík (19K)
• výskyt:
• sylvín - KCl• mořská voda (0,06 % KCl)
sylvín
draslík
• fyzikální vlastnosti:
• stříbrobílý,měkký kov • dobře vede teplo a elektrický proud • krystalizuje v kubické soustavě
• chemické vlastnosti:
• reaktivnější než sodík, s vodou prudce reaguje:• 2K + 2H2O → H2 + 2KOH
• barví plamen fialově, redukční vlastnosti
• sloučeniny:
• hydroxid draselný
– bezbarvá krystalická látka, dobře rozpustná ve vodě,
hygroskopická, silná zásada – vyrábí se elektrolýzou roztoku chloridu draselného
– absorbuje oxid uhličitý:
2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O
– absorbuje sulfan:
2KOH + H2S → K2S + H2O
• uhličitan draselný (potaš)
– bílá hygroskopická látka
• využití - výroba tabulového skla
• dusičnan draselný
• využití - silné oxidační činidlo (střelný prach, pyrotechnika)
• chlorečnan draselný
– příprava zaváděním chloru za tepla do roztoku
hydroxidu draselného:
6KOH + 3Cl2 → KClO3 + 5KCl +3H2O– bílá hygroskopická látka
• využití - v malém množství v zápalkách a výbušninách
• síran draselný
– bílá, hygroskopická látka – dobře rozpustná ve vodě
• využití - hnojivo