7. Kovy se zaměřením na sodík a hliník

Transkript

1 7. Kovy se zaměřením na sodík a hliník o o o Obecná charakteristika kovů Sodík a jeho sloučeniny Hliník a jeho sloučeniny Obecná charakteristika kovů: Zatímco nekovů je pouze 18, většinově převládají kovy, kterých je přes 80. Můžeme je charakterizovat jako elektropozitivní, což znamená, že předávají valenční elektrony a tvoří jednoatomové kationty. Jsou jednoduše zpracovatelné, a proto jsou tolik využívány. Můžeme je rozdělit do několika skupin, ve kterých se dají najít v periodické tabulce: - Alkalické kovy (Např.: Na, K, Li, Fr) - Kovy alkalických zemin (Např.: Ca, Ba, Ra) - Přechodné kovy (Např.: Zn, Cr, V, Mo, W) - Ušlechtilé kovy (Např.: Cu, Ag, Au, Pt) - Kovy skupiny železa (Např.: Fe, Co, Ni) - Platinové kovy (Např.: Ru, Ir, Pd, Pt) - Lanthanoidy (Např.: Ce, Pr, Nd) - Aktinoidy (Např.: Pa, U, Np) (Toto rozdělení pravděpodobně není tak důležité, jen pro přehled pamatovat si kupříkladu ty nejdůležitější jako Alkalické, ušlechtilé nebo přechodné) Kovy se v přírodě vyskytují převážně jako oxidy, těžké kovy jsou výjimkou (např. Hg), vyskytují se jako sulfidy. Další výjimkou jsou některé ušlechtilé kovy, které jsou natolik stabilní, že se vyskytují v přírodě v ryzím stavu. Některé prvky se v přírodě nevyskytují vůbec, jelikož jsou radioaktivní a vymizely v důsledku radioaktivního rozpadu. Vlastnosti kovů: - Jsou kujné a lesklé - Obvykle mívají vysokou teplotu tání a varu - Jsou vysoce elektricky i tepelně vodivé - Oxidy mají většinou zásaditý charakter Kovy získáváme většinou redukcí z jejich oxidů např. uhlíkem. Dají se získávat také elektrochemickou redukcí nebo tepelným rozkladem solí za vzniku oxidu.

2 Sodík a jeho sloučeniny: Sodík Je nejběžnější z řady alkalických kovů. Je jedním z nejzastoupenějších prvů, co se sloučenin týče, které se nacházejí v zemské kůře (ve sloučeninách), dále je hojně zastoupený ve slané vodě a v tělech živých organismů. Jako samostatný prvek je to lesklý stříbrný kov, který se dá rozkrojit nožem, jak je měkký. Je lehčí než voda a plave na ní. Je velmi reaktivní, se vzduchem ihned reaguje a začíná hořet za vzniku vodíku, proto se s ním v přírodě setkáváme pouze ve sloučeninách a proto se samostatně musí uchovávat např. v petroleji. I s kontaktem s vodou vyvolává prudkou exotermní reakci je natolik reaktivní (spolu s draslíkem), že i vodu považují za kyselinu. Roztavený sodík se používá např. v jaderné energetice či v letadlech jako odvaděč tepla. Stojíc v Beketově řadě skoro úplně nalevo, má sodík také schopnost vyredukovat všechny následující kovy z jejich sloučenin. Ve sloučeninách se nachází pouze s koncovkou ný. 1. Anorganické sloučeniny sodíku Hydrid sodný NaH - Bezbarvá až šedá krystalická látka, která je hodně reaktivní a i na suchém vzduchu reaguje s kyslíkem. S vodou reaguje velmi bouřlivě za vzniku hydroxidu sodného a vodíku. - Používá se jako redukční činidlo a vzniká přímou reakcí kapalného vodíku a sodíku. Je to velmi silná zásada. Oxid sodný - Na 2 O - Je to jediný oxid sodíku. - Skupenství je pevné, je to bílá krystalická látka. Lze ho získat zahříváním peroxidu se sodíkem či zahříváním hydroxidu sodného se sodíkem. - Je to anhydrid hydroxidu sodného: Na 2 O + H 2 O 2NaOH Peroxid sodný Na 2 O 2 - Bledě žlutý prášek, sloučenina sodíku a kyslíku. Vyrábí se spalováním sodíku v hliníkových nádobách: 2 Na + O 2 Na 2 O 2 - Při rozpouštění ve vodě vzniká hydroxid sodný a peroxid vodíku Na 2 O 2 + H 2 O 2NaOH + H 2 O 2 - Při reakci s CO 2 vzniká mimo uhličitan také kyslík této reakce se potom využívá v dýchacích přístrojích pro hasiče a potápěče nebo také k obnově kyslíku v uzavřených prostorách ponorky apod. (2 Na 2 O CO 2 2 Na 2 CO 3 + O 2 ). - S vodou reaguje za vzniku velkého množství tepla. Při styku s organickými či redukčními látkami může reagovat až explozivně. Využívá se hlavně jako bělící činidlo. Hydroxid sodný - Jedna z nejsilnějších anorganických zásaditých sloučenin. - Bezvodý vypadá jako bílé pecičky nebo granulky, uchovávají se v hermeticky uzavřených obalech, jelikož na vzduchu reaguje s CO 2 přičemž vzniká Na 2 CO 3.

3 - Vodný roztok vypadá jako bezbarvá, viskózní kapalina při teplotě pod 10 C krystalizuje. Získává se silnou exotermní reakcí sodíku s vodou za vzniku vodíku (Na + H2O > NaOH + H 2 ), sodík také na vzduchu sám vzplane za vniku oxidu sodného (bílý prášek). - Jedna z nejsilnějších anorganických zásaditých sloučenin. Velmi široce se využívá v chemickém průmyslu výroba mýdel, ve vodárnách při úpravě pitné vody, při zpracovávání tuků a olejů v potravinářství, doma ho můžeme používat na čištění potrubí. - Silně leptá veškeré tkáně v organismu, z tkání odnímá vodu, zmýdelňuje tuky. Sodné soli Sodné soli jsou, až na pár výjimek, dobře rozpustné ve vodě. Když anion soli není barevný (jako např. u manganistanu či chromanu), jsou bílé barvy. Velmi často a snadno vytváří podvojné soli. Chlorid sodný NaCl Sůl kamenná nebo také kuchyňská, detaily o ní jsou zpracovány Evinkou v kapitole 1 (2). Uhličitan sodný Na 2 CO 3 - Též soda nebo soda na praní - Její vodné roztoky jsou silně zásadité (v důsledku hydrolytického štěpení silná zásada x slabá kyselina) - Ve velkém množství se vyrábí z chloridu sodného za použití Solvayova procesu (použitím amoniaku) - Používá se: při výrobě skla, papíru; jako prostředek na vytvoření zásaditého prostředí, v domácnosti ke změkčování vody - Je rozpustná ve vodě, ale objevuje se na místech vyschlých jezer už od pradávna se využívala např. v Egyptě k mumifikaci či k výrobě skla. - (Vyskytuje se v podobě monohydrátu, dekahydrátu a heptahydrátu) Hydrogenuhličitan sodný NaHCO 3 - Neboli jedlá soda - Při Solvayově procesu na vznik sody, vzniká v 1. kroku právě jedlá soda, odkud se také získává - Používá se jako součást kypřícího prášku do pečiva, součást šumivých prášků a nápojů, pro neutralizaci poleptání kyselinou či k neutralizaci žaludečních šťáv při překyselení, pro bělení zubů či jako náplň do hasících přístrojů - Při tepelném rozkladu vzniká soda: 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 Dusičnan sodný (NaNO 3 ) - Též známý jako Chillský ledek - V přírodě se vyskytuje jako nerost Nitronatrit - Dusíkaté hnojivo; E251 užívá se ke konzervaci masa

4 Síran sodný (Na 2 SO 4 ) - Minerál zvaný Thenardid - Dekahydrát označován jako Glauberova sůl, dále jako heptahydrát - Jedna z hlavních světových chemikálií, vyrobí se ho až 6 mil. tun ročně - Je to také jedna z nejškodlivějších solí z hlediska staveb když v pórech kamene krystaly rostou, může kámen dosáhnou tlak vysokého tlaku a kámen praská. - Hlavně při výrobě čistících prostředků, dekahydrát je také vhodný jako termoregulační médium Sulfid sodný (Na 2 S) - Při technickém zpracování žluté zabarvení, čistá látka je bezbarvá - Rozkládá se za uvolňování sulfanu (charakteristický zápach) - Vyrábí se redukcí síranu sodného vodíkem - Nejvíce se využívá v papírenství při extrakci celulózy, také jako redukční činidlo 2. Organické sloučeniny sodíku Benzoát sodný (C 7 H 5 NaO 2 ) - Přidává se do hořčice jako konzervační prostředek - Od kyseliny benzoové Ethoxid sodný (C 2 H 5 NaO) - Též ethanolát sodný - Bílá tuhá látka - Používá se jako silné organické redukční činidlo Hliník a jeho sloučeniny Hliník Velmi lehký kov bělavě šedé barvy, který je dobrý po vedení elektrického proudu a velmi hojně používaný v elektrotechnice. Jeho slitiny jsou používány také v leteckém průmyslu. V přírodě se vyskytuje zejména ve formě sloučenin. V těch se vyskytuje pouze v mocenství Al +3. Taje až při 660 C. Hliník je velmi reaktivní kov, na vzduchu se rychle pokrývá tenkou vrstvičkou Al 2 O 3, která ho poté chrání před další oxidací. Tato účelná reakce, která snižuje reaktivitu, se nazývá PASIVACE KOVŮ. U hliníku můžeme tuto vrstvičku narušit působením rtuťnaté soli (pokus č. 14, hliníkový moc). Je dobře rozpustný v kyselinách, jen kyselina dusičná mu stejně jako kyslík vytvoří na povrchu onu vrstvičku. Hydroxidy jej také dobře rozpouští za vzniku hlinitanů. Amfoterní chování chová se stejně s kyselinami i zásadami. Je to třetí nejvíce zastoupený prvek v zemské kůře hlavně tedy ve formě sloučenin. Slouží jako hlavní materiál při výrobě drobných mincí, příborů, nádobí, tence rozválená fóliealobal; Ve stavebnictví se používají lisované profily k výrobě oken a dveří. Ve formě slitin se nejčastěji vyskytuje spolu s hořčíkem, mědí a manganem, známý jako dural. Má větší pevnost a tvrdost, ale zachovává hliníkovskou lehkost.

5 1. Anorganické sloučeniny hliníku Oxid Hlinitý (Al 2 O 3 ) - se vyskytuje v několika různých modifikacích s odlišnými vlastnostmi Krystalický oxid hlinitý Korund - tvrdý a velmi odolný - Drahé kameny, jejichž je základem, se liší podle příměsi, která dává drahokamu barvu. Patří sem např. safír (modrý příměs železa a titanu) či rubín (červený příměs chromu). - Uplatnění nalezá při výrobě laseru nebo při osazování vrtných hlavic geolog. souprav Chemicky připravený Alumina - Základní typy označovány jako alfa, beta a gama různé fyzikál.vlastnosti - Používá se hlavně v chemickém průmyslu Chlorid hlinitý (AlCl 3 ) - Hlavní součást přípravků proti pocení až 20% na trhu - Bezvodý bouřlivě reaguje s vodou a se zásadami při náhlém kontaktu s vodou může až explodovat - Je pravděpodobně nejčastější Lewisovou kyselinou, také pravděpodobně jednou z nejsilnějších - Uplatňuje se také jako katalyzátor či při polymeračnícha izomeračních reakcích uhlovodíků Fluorid hlinitý (AlF 3 ) - Využívá se primárně jako aditivum při výrobě hliníku (pomáhá při jeho výrobě) pomocí elektrolýzy - Společně s kryolitem snižuje bod tání pod 1000 C - Také se používá při zabraňování kvašení Bauxit (H 2 O. Al 2 O 3 ) - Obsahuje kromě dihydrátu oxidu měďnatého také jiné minerály, hydroxid hlinitý, diaspor ad. - Charakterizován jako hornina; vzniká zvětráváním a rozpadem hornin, které v sobě obsahují silikáty hliníku - Jeho vlastnosti se měni v závislosti na procentuálním zastoupení různých prvků - Nejdůležitější průmyslová ruda na získávání hliníku, také se v něm nachází vzácné kovy jako Gallium či Germanium

6 2. Organické sloučeniny hliníku Octan hlinitý Al(CH 3 COO) 3 - Též acetát hlinitý, název pro hlinité soli kyseliny octové - 3 druhy: monooctan, dioctan a Tristan - Špatně rozpustné látky - Používá se v lékařství hojivá látka v mastičkách na otoky