2 - Katedra chemie FP TUL

ACH 03
ALKALICKÉ KOVY
Katedra chemie FP TUL – www.kch.tul.cz
ALKALICKÉ KOVY
I
II
III
IV
V
VI
VII
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
VIII
I
II
III
1
H
ns
2
Li
Be
3
Na Mg
4
K
Ca
Sc
Ti
5
Rb
Sr
Y
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
In
6
Cs
Ba Lu
Hf
Ta
Tl
7
Fr
Ra
Rf
Ha
(n-1) d
Lr
La
V
Cr Mn Fe
W
Re
Os
Co
Ir
Ni
Pt
IV
1
s
V
VI
VII
VIII
He
np
B
C
N
O
F
Ne
Al
Si
P
S
Cl
Ar
Cu Zn Ga Ge
As
Se
Br
Kr
Sn
Sb
Te
I
Xe
Pb
Bi
Po
At
Rn
Au Hg
Ce
Pr
Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb
Ac Th
Pa
U
Np Pu Am Cm Bk
Cf
Es Fm Md No
ALKALICKÉ KOVY
Cs
Fr
1
s
ALKALICKÉ KOVY
kovy
Historie
120
Alkali – arab. Al-qili = popel ze slanobýlu
1939: Perey –
277Ac

223Fr
+a
H. Davy
počet známých prvků
100
80
60
1860-61: Bunsen, Kirchhof –
Rb, Cs spektrální analýzou
Li – řec. lithos = kámen
1807: Davy – K, Na elektrolýzou
potaše a sody
Na – soda, natron (nitron)
K – potash, kalium
Rb – lat. rubidus = červený
40
Cs – lat. caesius =
20
1817: Arfwedson – Li - kvalitativní
analýza petalitu, 1818: Davy – čisté Li
0
1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
rok objevu
Struktura a vlastnosti
Vlastnosti alkalických kovů
3
Tepelná vodivost alkalických
kovů
2
1,5
150
1
0,5
0
Li
Na
K
Rb
Cs
kovy
tepelná vodivost
[W/m.K]
elektrická vodivost
[S.m –1 ]x10 7
2,5
100
50
0
Elektrická vodivost alkalických
kovů
Li
Na
K
kovy
Rb
Cs
Výskyt – souhrn
Li
– železnato-hořečnaté minerály (nahrazuje
Mg, LiAlSi2O6 – spodumen)
www.mindat.org
Na –
Výskyt – souhrn
NaCl (halit),
Na2CO3.NaHCO3.2H2O (trona),
NaNO3 (ledek),
Na2B4O7.10 H2O (borax), kernit,
Na2SO4 (mirabilit)
www.mindat.org
Výskyt – souhrn
K
-
KCl (sylvín)
KMgCl3.6H2O (karnalit),
K2Mg2(SO4)3 (langbeinit)
Výskyt – souhrn
Rb, Cs - doprovází Li,
Cs4Al4Si9O26 (polucit)
www.mindat.org
Výroba – přehled
Li
– elektrolýza taveniny LiCl / KCl (55:45)
www,webelements.com
Výroba – přehled
Na – elektrolýza taveniny NaCl / CaCl2 (40:60)
www.webelements.com
Výroba – přehled
K
– KCl + Na  K + NaCl (580°C)
www.webelements.com
Výroba – přehled
Rb, Cs – RbCl, CsCl + Ca  Rb, Cs + CaCl2
www.webelements.com
Reaktivita
• + H2  H–,
• + NH3  NH2–, + ROH  RO–,
• + O2  oxidy, peroxidy, hyperoxidy,
• + X2  X–,
• + H2O  OH– + H2 (bouřlivá reakce)
• Li mísitelné jen s Na, ostatní dvojice mísitelné
Reaktivita
Na, K, Rb reagují s fullereny za vzniku
supravodivých materiálů
diagonální podobnosti: Li–Mg, Na–Ca
Roztoky v kapalném NH3
Alkalické kovy a Ca, Sr, Ba tvoří s NH3 (l)
metastabilní roztoky
jasně modrá barva
vodivost o řád vyšší než u vodných roztoků solí
paramagnetické
Mam  M+am (M 2+ ) + e-am
2 M+am + 2 e-am  (M+am )2(e-am)2
vyšší koncentrace - párování  snížení vodivosti,
pokles paramagnetismu, změna barvy na bronzovou
Vazebné možnosti
Oxidační číslo jedině
+
Prakticky jen iontová vazba, sloučeniny lithia díky
malému kationtu jsou nejméně iontové
Hydridy
NaH – krystalická látka, prudce reaktivní,
vzniká přímou syntézou, výchozí látka pro přípravu
komplexních hydridů
www.webelements.com
Oxidy, peroxidy, hyperoxidy
• Li + O2  Li2O (Li2O2)
• Na2O2 + 2 Na  2 Na2O
• Li2O2  Li2O + 1/2O2
• LiCO3  Li2O + CO2
• Na + O2  Na2O2
www.webelements.com
Oxidy, peroxidy, hyperoxidy
Li + O2  Li2O2
http://www.ccp14.ac.uk/ccp/webmirrors/crystalimpact/diamond/gallery.htm
Oxidy, peroxidy, hyperoxidy
www,webelements.com
•K, (Rb, Cs) + O2  KO2 + (RbO2, CsO2)
Oxidy, peroxidy, hyperoxidy
dýchací přístroje:
• 4 KO2 + 2 H2O  4 KOH + 3 O2
• 4 KO2 + 2 CO2  2 K2CO3 + 3 O2
• 4 KO2 + 2 CO2 + 2 H2O  4 KHCO3 + 3O2
• Na2O2 + CO2  Na2CO3 + O2
• Na2O2 + CO  Na2CO3
Hydroxidy
• LiOH, LiOH.H2O
• NaOH.nH2O , n=1, 2, 3.5, 4, 5, 7
• nízké tepoty tání (klesají od Li k Cs)
• velmi silné zásady
– absorbují CO2 a H2S
– s amfoterními prvky reagují na
hydroxokomplexy
Kaustifikace sody:
Na2CO3 + Ca(OH)2  2 NaOH + CaCO3
Uhličitany
Na2CO3 – bezvodá soda
• sklářský průmysl, odsiřování, náhrada NaOH, mýdla,
potravinářství, farmacie
Solvayův (amoniakový) způsob:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O  NaHCO3 + NH4Cl
2 NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O
Leblancův způsob:
Na2SO4 + 2 C  Na2S + 2 CO2
Na2S + CaCO3  Na2CO3 + CaS
NaHCO3 – potravinářství - prášek do pečiva
Na2CO3 + CO2 + H2O  2 NaHCO3
Uhličitany
K2CO3 – potaš
•sklářský průmysl, výroba mýdla, výroba KCN
2 KOH + CO2  K2CO3 + H2O
Stassfurtský způsob:
2 KCl + 3 MgCO3.3H2O + CO2  2 KHCO3.MgCO3.4H2O + MgCl2
2KHCO3.MgCO3.4H2O  K2CO3 + 2 MgCO3.3H2O + CO2
Sírany
Na2SO4 –
NaCl + H2SO4  NaHSO4 + HCl
NaHSO4 + NaCl  Na2SO4 + HCl
K2SO4 –
MgSO4 + 2 HCl  K2SO4 + MgCl2
Disírany –
2 MHSO4  M2S2O7 + H2O
2 M2S2O7  M2SO4 + SO3
t > 250°C
Dusičnany
KNO3 –
NaNO3 + KCl  KNO3 + NaCl
NaNO3 –
Na2CO3 + NO + NO2 + O2  2 NaNO3 + CO2
Halogenidy
NaCl
chemická surovina,
potraviny
IR a UV optika
LiF
IR a UV optika
Halogenidy
KCl
surovina pro další
draselné soli
hnojivo
KI
medicinální využití
analytická chemie
Špatně rozpustné sloučeniny
Li: fluorid,
fosforečnan,
uhličitan
Na:hexahydroxoantimoničnan sodný,
hexafluorofosforečnan sodný
K: chloristan draselný,
hexanitritokobaltitan draselný
Barevnost sloučenin
závisí pouze na aniontu
Chromany žluté,
dichromany oranžové,
manganistany fialové …
Příští přednáška
II. skupina periodické soustavy
Kovy alkalických zemin