ALKALICKÉ KOVY s 1 prvky - Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Transkript

1 strana z 7 s- PRVKY - atómy s prvkov majú vo valenčnom orbitále s jeden alebo dva elektróny I.A a II.A skupiny PT + He CHARAKTERISTIKA s a s prvky (= prvky - typické kovy ( alebo elektróny majú tiež H a He, ale nemajú vlastnosti kovov) - zo všetkých kovov sú najreaktívnejšie, najmenšie hodnoty ionizačnej energie ( v porovnaní s ostatnými prvkami tej istej periódy majú najväčší atómový polomer, preto ľahko odštiepujú valenčné elektróny) - oxidujú sa na katióny, ktoré majú konfiguráciu predcházajúceho vzácneho plynu s prvky sú silné redukčné činidlá - v prírode sa v dôsledku vysokej reaktivity vyskytujú ako katióny v zlúčeninách ALKALICKÉ KOVY s prvky - Li, Na, K, Rb, Cs, Fr CHARAKTERISTIKA - všetky alkalické kovy sú silne elektropozitívne, ich reaktívnosť stúpa s rastúcim Z - elektrónová konfigurácia valenčnej vrstvy ns stabilnú el. konfiguráciu získajú odtrhnutím I valenčného elektrónu vzniknú bezfarebné katióny M, s rastúcim Z klesá ionizačná energia (rastie atómový polomer) - zlúčeniny majú prevažne iónový charakter - s rastúcim Z: sa oslabujú väzby medzi atómamiklesá teplota topenia rastie schopnosť katiónov stabilizovať zlúčeniny s veľkými aniónmi ( KO ) stúpajú ich silné redukčné vlastnosti - na vzduchu sa oxidujú, sú samozápalné (uchovávajú sa pod petrolejom) - Li, Na, K majú menšiu hustotu ako voda "plávajú" - mäkké, dajú sa krájať nožom (najtvrdšie Li), na reze striebrolesklé - farbia plameň: Li karmínovočerveno, Na žlto, K - fialovo - Fr - rádioaktívne, malý polčas rozpadu, najelektropozitívnejší prvok VÝSKYT - sú vysoko reaktívne, preto sa vyskytujú výlučne v zlúčeninách Na, K - patria medzi najrozšírenejšie prvky zemskej kôry (kremičitany, živce, sľudy) NaCl - kamenná soľ KC - sylvín NaNO - čílsky liadok KNO - draselný liadok - dôležité biogénne prvky (metabolizmus buniek) vyskytujú sa v rastlinách obsiahnuté v morskej vode a v minerálnych vodách

2 VLASTNOSTI s-prvky strana z 7 - mimoriadne reaktívne, najreaktívnejšie Cs (ak zanedbáme Fr) - v Beketovovom rade napätia kovov umiestnené výrazne vľavo neušľachtilé kovy - všetky alkalické kovy majú veľkú snahu oxidovať sa sú silnými redukčnými činidlami: I M e M - s väčšinou prvkov reagujú priamo, takmer všetky reakcie môžeme označiť ako redukcie. s vodíkom reagujú pri miernom zahriatí - vznik hydridov: Na H NaH. s kyslíkom tvoria rôzne binárne zlúč., ktorých typ závisí od veľkosti katiónu alkal. kovu Li O LiO oxid O II Na O Na O peroxid O II K O KO superoxid I O (podobne aj Rb a Cs). s molekulovým dusíkom reaguje pri vyšších teplotách len Li : 6Li N LiN nitrid. reakcie s halogénmi prebiehajú búrlivo: Na Cl NaCl 5. z halogenidov ostatných kovov vyredukujú alkalické kovy príslušný kov: AlCl Na Al NaCl 6. na základe hodnôt štandardných elektródových potenciálov je zrejmé, že alkalické kovy z vody vyredukujú vodík: M H O M OH H reakcia prebieha najpomalšie u Li, Na sa v priebehu reakcie taví, ďalšie alkalické kovy pri reakcii horia ( horí uvoľňujúci sa vodík a pary alkalických kovov) 7. alkalické kovy redukujú vodík aj z mnohých ďalších zlúčenín: z alkoholov - vznik alkoholátov, z acetylénu - vznik acetylidov),... VÝROBA - elektrolýzou tavenín halogenidov alebo hydroxidov alkalických kovov (alkalické kovy sa vylučujú na zápornej elektróde = katóde) POUŽITIE Li - prísada do zliatin na zlepšenie vlastností, výroba LiH Na - výroba NaH, Na O, redukčné činidlo, sodíkové elektrické lampy zliatina K, Na - chladenie atómových reaktorov Rb, Cs - konštrukcia fotočlánkov ZLÚČENINY - väčšinou sú bezfarebné (farebnosť môže spôsobiť anión - napr. KMnO ) - majú prevažne iónový charakter - väčšinou rozpustné v polárnych rozpúšťadlách (s výnimkou LiF, Li CO, Li PO, KCO ) - sú silné elektrolyty BEZKYSLÍKATÉ HYDRIDY - I I M H iónové, tuhé látky, najvýznamnejší - LiH -používa sa pri výrobe LiAlH I I M X farebné, kryštalické látky, iónový charakter, vysoké body topenia a varu HALOGENIDY -

3 strana z 7 najvýznamnejší - NaCl - (kamenná soľ, halit) Použitie: potravinársky priemysel, výroba NaOH, Na CO, Na KI - používa sa v lekárenstve: KI I KI Lugolov roztok SULFIDY - I II M S dajú sa pripraviť priamou syntézou, rozpustné vo vode, majú silne zásaditý charakter KYSLÍKATÉ Binárne zlúčeniny s kyslíkom: OXIDY nemajú väčší praktický význam, výnimka PEROXIDY NaO SUPEROXIDY - KO - oxidačné činidlo O Li Všetky tieto zlúčeniny reagujú s vodou: M O H O MOH oxidy M O H O MOH H O peroxidy MO H O MOH H O O superoxidy HYDROXIDY - MOH - bezfarebné, hygroskopické, silne leptavé, rozpustné vo vode, silné zásady, leptajú sklo a porcelán VÝROBA NaOH - elektrolýzou vodného roztoku NaCl : vo vodnom roztoku sú prítomné ióny: Na, Cl, H O, katóda: HO e H H O anóda: Cl Cl e ióny Na a OH zostávajú v roztoku celkový zápis reakcie: NaCl H O NaOH Cl H - z uhličitanov tzv. kaustifikáciou - NaOH, KOH OH CaCO NaOH OH CaCO KOH Na CO Ca CO Ca K OH nerozpustný CaCO sa odfiltruje a získa sa vodný roztok hydroxidu POUŽITIE HYDROXIDOV ALKALICKÝCH KOVOV - výroba mydiel, celulózy, papiera, umelého hodvábu UHLIČITANY - M I CO Na CO - (sóda, sóda na pranie) - kryštalizuje z vodných roztokov ako dekahydrát NaCO 0H O - kryštalická sóda" - alkalická (zásaditá) reakcia v dôsledku hydrolýzy VÝROBA Na CO - zo soľanky Solvayovým spôsobom, ktorý je založený na nízkej rozpustnosti NaHCO vo vode NaCl NH CO NaHCO NH Cl 50 C NaHCO Na CO CO H O

4 strana z 7 vylučuje sa málo rozpustný NaHCO pri vyššej teplote rozkladá na Na CO tzv. "kalcinovaná sóda" CO, H O a NH ( uvoľní sa z NH Cl účinkom haseného vápna) sa vracia späť do výroby OH NH CaCl H O NH Cl Ca POUŽITIE UHLIČITANOV ALKALICKÝCH KOVOV - výroba skla, pracích prostriedkov, chemické technológie HYDROGÉNUHLIČITANY - M I HCO NaHCO - "jedlá sóda, sóda bikarbóna" - vo vode obmedzene rozpustný - používa sa: na neutralizovanie žalúdočných štiav (antacidum) šumivý nápoj ako kypriaci prášok do pečiva: 50 C NaHCO Na CO CO H DUSIČNANY - M I NO NaNO, KNO - "čílsky liadok, draselný liadok" - dobre rozpustné vo vode, dôležité priemyselné hnojivá M I SO a M I HSO - dobre rozpustné vo vode - najväčší význam: Na SO. 0H O tzv. Glauberova soľ používa sa: pri výrobe papiera a v textil. priemysle SÍRANY a HYDROGÉNSÍRANY - DUSITANY - M I NO KNO, NaNO - toxické látky - používajú sa v organickej chémii (diazotácia, výroba farbív) O s prvky Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra KOVY ALKALICKÝCH ZEMÍN (žieravých zemín) CHARAKTERISTIKA - elektrónová konfigurácia valenčnej vrstvy - ns dvojnásobný počet väzb. e a menšie atóm. polomery ako - vyššie ionizač. energie ako s prvky valenčné s prvky vyšší bod topenia, hustota, tvrdšie, krehké e sú pevnejšie pútané menej reaktívne ako s - silne elektropozitívne - odtrhnutím elektrónov vznikajú bezfarebné katióny M stabilnú elektrónovú konfiguráciu predchádzajúceho vzácneho plynu II, ktoré majú

5 strana 5 z 7 - so stúpajúcim Z: rastie zásaditý charakter oxidov MO a hydroxidov M(OH) klesá rozpustnosť síranov a uhličitanov - chemicky reaktívne - v Beketovovom rade napätia sú umiestnené vľavo od vodíka neušľachtilé kovy - Be - menší atóm. polomer a vyššie ionizač. energie v porovnaní s ostatnými prvkami tejto skupiny, preto má aj odlišné vlastnosti: vytvára prevažne kovalentné väzby, podobne ako susedný B snaží sa zaplniť aj ostatné prázdne p orbitály, preto sú niektoré zlúčeniny Be polymérne svojimi vlastnosťami sa podobá Al - je amfotérny - rozpúšťa sa v kyselinách aj hydroxidoch - povrch berýlia je chránený ochrannou vrstvičkou BeO - Mg - tvorí prechod medzi správaním Be a správaním kovov alkalických zemín - niektoré zlúčeniny Mg majú kovalentný charakter - Ra - rádioaktívne VÝSKYT Ca, Mg biogénne prvky: Ca kosti, krv - vysoko reaktívne vyskytujú sa v prírode len v zlúčeninách Mg v chlorofyle patria medzi 0 najrozšírenejších prvkov v zemskej kôre: MgCO magnezit CaCO. MgCO dolomit MgCl. KCl. 6H O - karnalit Ba BaSO baryt Sr SrSO - celestýn VLASTNOSTI CaCO kalcit CaF fluorit (kazivec) CaSO. H O - sádrovec Ca (PO ) fosforit (súčasť kostí) Ca 5 F(PO ) - apatit - striebrolesklé kovy, Be, čiastočne aj Mg sa trochu odlišujú od KAZ, ktoré sú veľmi reaktívne. reakcia s vodíkom vznikajú hydridy: Ca H CaH. reakcia s kyslíkom: Ca O CaO oxid Sr, Ba - tvoria peroxidy. reakcia s dusíkom, sírou a halogénmi pri vyšších teplotách: Ca N CaN nitrid Ca S CaS sulfid Ca Cl CaCl halogenid. reakcia s vodou: Be, Mg reagujú len pri zvýšenej teplote (lebo majú povrch chránený vrstvou oxidov) KAZ reagujú už pri bežnej teplote za vzniku hydroxidu a uvoľnenia vodíka Ca H O CaOH H 5. reakcia s kyselinami - pomerne ľahko reagujú so zriedenými kyselinami: Ca HCl CaCl H Be reaguje pomaly s HNO - ľahko reaguje s alkalickými hydroxidmi: Be OH BeO H VÝROBA - elektrolýza roztavených chloridov - Ba nie je možné vyrobiť elektrolýzou, vyrába sa aluminotermickou redukciou BaO pri vysokej teplote

6 POUŽITIE s-prvky strana 6 z 7 Be - prísada do zliatin zlepšuje ich mechanické vlastnosti tvrdosť, pevnosť Mg - silné redukčné činidlo, príprava Grignardových činidiel Ca - prísada do zliatin, redukčné činidlo BEZKYSLÍKATÉ Hydridy - Halogenidy - ZLÚČENINY I M II H, CaH - silné redukčné činidlo II I M X CaF - kazivec, minerál, ktorý sa vyskytuje v prírode CaCl, CaBr, BaCl, - rozpustné vo vode Sulfidy - II II M S - pripravujú sa redukciou príslušných síranov uhlíkom - málo rozpustné vo vode Nitridy - II III M N - vznikajú priamym zlučovaním kovu s N pri zvýšenej teplote - tvrdé, tažko taviteľné - vodou sa rozkladajú a vzniká NH Acetylidy (karbidy) CaC - vyrába sa v elektrických peciach zo zmesi CaO a uhlíka Oxidy - - používa sa pri výrobe acetylénu - pri vyšších teplotách reaguje s dusíkom: CaC N CaCN C kyánamid vápenatý CaCN - dusíkaté vápno" hnojivo - účinkom vody a pôdnych baktérií sa pomaly rozkladá: CaCN H O CaCO NH KYSLÍKATE II II M O - biele kryštalické látky s prevažne iónovými väzbami, všetky reagujú s vodou CaO (pálené vápno) - najvýznamnejší oxid C - vyrába sa tepelným rozkladom vápenca: CaCO CaO CO - použitie: hnojivo, stavebníctvo na prípravu haseného vápna, výroba sódy Peroxidy - MO, najväčší význam BaO, Hydroxidy - všetky hydroxidy KAZ sú vo vodnom prostredí silnými zásadami zásaditosť stúpa od Ca(OH) k Ba(OH) - menej rozpustné ako hydroxidy alkalických kovov Ca(OH) (hasené vápno) - vzniká reakciou páleného vápna s vodou silne exotermická reakcia: CaO s H O l CaOH s H 6,8kJ mol - použitie: stavebníctvo na prípravu vápennej malty (hasené vápno, voda, piesok) OH CO CaCO H O Ca rovnica tvrdnutia malty

7 Sírany - M II SO - BeSO a MgSO vo vode rozpustné - KAZ vo vode prakticky nerozpustné s-prvky strana 7 z 7. CaSO H O minerál sádrovec - zohrievaním nad 00ºC sa dehydratuje na CaSO H O -tzv. pálená sádra, ktorá sa zmiešaním s vodou hydratuje (zväčšuje svoj objem o %) a tvrdne - rozpustenie CaSO v pramenitých vodách je príčinou trvalej tvrdosti vody BaSO - kontrastná látka v lekárstve Ba SO BaSO - dôkaz síranových iónov - Uhličitany a hydrogénuhličitany - M II CO a M II HCO I - KAZ sú tuhé, vo vode nerozpustné látky CaCO - v prírode najrozšírenejšia zlúčenina vápnika - vyskytuje sa v modifikáciách - kalcit, aragonit - mramor - vápenec, ktorý sa dá leštiť - krieda - uhličitan vápenatý, ktorý vznikol zo schránok morských živočíchov - rozpúšťa sa vo vode, ktorá obsahuje CO na tejto reakcii je založený: obeh vápnika v prírode a vznik krasových javov CaCO CO H O CaHCO nerozpustný rozpustný Ca(HCO ) - rozpustný vo vode - spôsobuje prechodnú tvrdosť vody - zohriatím alebo povarením sa vylučuje CaCO : Ca HCO CaCO H O CO Fosforečnany - v prírode: fosforit, apatit, hydroxylapatit Ca 5 (PO ) (OH) - nerozpustné vo vode, ALE:!!!!! Ca(H PO ) vo vode rozpustný!!!!! CaHPO rozpustný len v kyslých roztokoch - mení sa na Ca(H PO ) - používajú sa ako priemyselné hnojivá Dusičnany - M II NO I Ca(NO ) - priemyselné hnojivo