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)

využití tritia

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

potaš

• 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