MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA FYZIKY, CHEMIE A ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ Alkalické kovy Anorganická chemie 2 Nikola Reichmanová, 406866 Monika Machatová, 403254 Alkalické kovy - prvky 1. skupiny periodické soustavy prvků neboli s^1-prvky - patří sem lithium (Li), sodík (Na), draslík (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr) - v základním stavu - elektronová konfigurace ns^1 - výskyt pouze ve formě sloučenin - vždy oxidační číslo I - měkké, stříbrolesklé, neušlechtilé kovy s malou hustotou (plavou na vodě); malá mechanická pevnost, nízký bode tání, nestálost na vzduchu, značná reaktivita - uskladňování pod inertním rozpouštědlem (např. pod petrolejem); dobrými vodiči tepla a elektrického proudu - atomy ve valenční sféře 1 elektron, který odštěpují tím snadněji, čím vyšší je jejich protonové číslo - reaktivita roste směrem dolů od Li k Cs - kationty se vyznačují elektronovou konfigurací shodnou s elektronovou konfigurací nejbližšího vzácného plynu - mají malou ionizační energii - ve skupině klesá směrem dolů - nízká hodnota elektronegativity, ve sloučeninách převážně iontové vazby Chemické vlastnosti - na vzduchu se snadno oxidují a pokrývají vrstvou oxidačních produktů (oxidy, hydroxidy, uhličitany) - při spalování na vzduchu tvoří lithium Li[2]O (znečištěný peroxidem Li[2]O[2]) a sodík Na[2]O[2] (znečištěný Na[2]O). Ostatní alkalické kovy tvoří hyperoxidy (KO[2], RbO[2], CsO[2]), které obsahují anionty - mají silné redukční schopnosti, s vodíkem reagují za vzniku iontových hydridů: 2 M + H[2 ]→ 2 M^+H^- - prudce reagují s ostatními nekovy - se sírou za vzniku sulfidů M[2]S, s halogeny vznikají halogenidy MY: 2 M + X[2] → 2 MX - s uhlíkem a křemíkem reaguje pouze lithium (Li[2]C[2], Li[6]Si[2]), s alkoholy reagují za vzniku alkoholátů, s amoniakem amidů a vodíku. - s vodou reagují alkalické kovy bouřlivě za vzniku příslušného hydroxidu a vodíku: 2 M + 2 H[2]O → 2 MOH + H[2] Výroba a použití: V chemickém průmyslu a technice se uplatňují především sodné a draselné sloučeniny. Zdrojem pro výrobu sodných solí je zejména minerál halit NaCl a mořská voda, pro výrobu draselných solí sylvín KCl aj. Výroba NaOH a KOH - elektrolytickou cestou z vodného roztoku NaCl nebo KCl. Lithium (Li), Sodík (Na), Draslík (K): - mají menší hustotu než voda, tzn. plavou na vodě - jsou měkké (dají se krájet nožem (Li je z nich nejtvrdší)), lehké, stříbrolesklé kovy - jsou vysoce reaktivní, reagují s vodou bouřlivě až explozivně za vzniku hydroxidu: · hydroxid sodný: 2 Na + 2 H[2]O -> 2 NaOH + H[2] · hydroxid draselný: 2 K + 2 H[2]O -> 2 KOH + H[2] · hydroxid lithný: 2 Li + 2 H[2]O -> 2 LiOH + H[2] - Li, Na i K reagují s H za mírného zahřátí za vzniku příslušného hydridu: · hydridu lithný: 2 Li + H[2] -> 2 LiH · hydridu sodný: 2 Na + H[2] -> 2 NaH · hydridu draselný: 2 K + H[2] -> 2 KH - Charakteristicky barví plamen, důkaz zbarvení pomocí platinového drátku, na který se nanese malé množství zkoumané látky. Drátek se poté vloží do plamene a ten ho charakteristicky zbarví. V případě: Li ^+ – zbarvení karmínově červeně, Na ^+ - žlutě, K ^+ - světle fialově - Na a K: - Jsou z alkalických kovů nejrozšířenější (zastoupení ostatních prvků v přírodě z s^1 prvků velmi malé) - Vyskytují se v lidském těle (Na převážně v extracelulárním prostoru a K především uvnitř buněk). Jejich hlavní úlohou v organismu je udržovat osmotický tlak tekutin, acidobazickou rovnováhu a umožňovat svalovou a nervosvalovou aktivitu). Lithium (Li): - Objeven Arfwedsonem r. 1817 - Jako jediný z alkalických kovů reaguje za vyšších teplot s molekulovým dusíkem a vzniká nitrid lithný: 6 Li + N[2 ]-> 2 Li[3]N - Vyskytuje se ve formě sloučenin, např.: LiH – používá se k výrobě LiAlH[4] Li[2]S – rozpustný ve vodě, silně zásaditý charakter LiOH – málo hygroskopický (= málo rozpustný ve vodě) - Použití: Pro svou mimořádně nízkou hustotu se přidává do slitin s hliníkem – součástky letadel, z Li se také připravují anody miniaturních elektrochemických článků s dlouhou životností. Sodík (Na): - Objev: Sir Humphry Davy (1807) - Vyskytuje se v různých křemičitanech, živcích a slídách. Nejznámější minerál je: NaCl – sůl kamenná neboli halit, používá se v potravinářství NaNO[3] – dusičnan sodný neboli chilský ledek, používá se jako hnojivo případně pod označením E 251 se používá v potravinářství jako konzervační přísada u masných výrobků - Další významné sloučeniny: NaHCO[3] – jedlá soda je součást kypřícího prášku, neutralizace poleptání kyselinou, při překyselení žaludku, výroba hasicích přístrojů. NaOH – používá se na výrobu mýdel, léčiv, v laboratořích. Na[2]CO[3] – soda, používá se při výrobě skla, v textilním a papírenském průmyslu. Draslík (K): - Objev: Sir Humphry Davy (1807) - Je nezbytný pro růst rostlin…použití u dusičnanů! (NaNO[3], KNO[3]). - Vyskytuje se v různých křemičitanech, živcích a slídách. Nejznámější minerál je: KCl – chlorid draselný neboli sylvín KNO[3 ]– dusičnan draselný neboli draselný ledek, použití hnojivo a pyrotechnika, při rozpouštění ve vodě dochází k silnému ochlazení roztoku - Další významné sloučeniny: KOH – k výrobě mýdel, při výrobě léčiv. K[2]CO[3] – (potaš) při výrobě skla, v textilním a papírenském průmyslu. Literatura a zdroje BENEŠOVÁ, Marika, Erna PFEIFEROVÁ a Hana SATRAPOVÁ. Odmaturuj! z chemie. 2., přeprac. vyd. Brno: Didaktis, c2014, 192 s. Odmaturuj!. ISBN 978-80-7358-232-6. KLIKORKA, Jiří, Bohumil HÁJEK a Jiří VOTINSKÝ. Obecná a anorganická chemie. 2., nezměn. vyd. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1989, 592 s. MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 3., opr. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, c1998, 240 s. ISBN 8071820555.