Zlepšování podmínek pro výuku technických oborů a řemesel Švehlovy střední školy polytechnické Prostějov registrační číslo : CZ.1.07/1.1.26/

Alkalické kovy a kovy alkalických zemin Ing. Eva Gefingová

ALKALICKÉ KOVY 1) Charakteristika: PRVEKZNAČKAZELEKTRONOVÁ KONFIGURACE ELEKTRONEGATIVITA LITHIUMLi3[He] 2s 1 0,97 SODÍKNa11[Ne] 3s 1 1,0 DRASLÍKK19[Ar] 4s 1 0,91 RUBIDIUMRb37[Kr] 5s 1 0,89 CESIUMCs55[Xe] 6s 1 0,86 FRANCIUMFr87[Rn] 7s 1 0,86

 prvky 1. (I.A) skupiny) PSP neboli s 1 – PRVKY, mají 1 valenční elektron (ns 1 )  nazýváme je ALKALICKÉ KOVY, protože tvoří s vodou silné hydroxidy neboli alkálie  ve svých sloučeninách mají vždy oxidační číslo I  ke snadnějšímu zapamatování lze použít pomůcku: Hanu Líbal Na Koleno Robustní Cestář Franc  vodík má také 1 valenční elektron, ale nemá vlastnosti kovů  francium je radioaktivní a bylo objeveno až ve 20. století

2) Výskyt v přírodě:  vyskytují se pouze ve formě svých sloučenin:  sodík: a) KAMENNÁ SŮL = NaCl (halit) sůl kamenná b) GLAUBEROVA SŮL = Na 2 SO 4 * 10H 2 O c) CHILSKÝ LEDEK = NaNO 3

 draslík: a) DRASELNÝ LEDEK = KNO 3 b) SYLVÍN = KCl sylvín  sloučeniny cesia a rubidia v malém množství provázejí ostatní alkalické kovy  sodík a draslík jsou biogenní prvky

3) Vlastnosti a reakce:  měkké, stříbrolesklé, neušlechtilé kovy s malou hustotou (plavou na vodě)  jsou dobrými vodiči tepla a elektřiny  nízká hodnota elektronegativity způsobuje, že ve sloučeninách mají převážně iontové vazby  jsou velmi reaktivní, mají silné redukční schopnosti  dají se krájet nožem, nejměkčí z nich je cesium  charakteristicky barví plamen: Li - karmínově červeně Na - žlutě K - světle fialově (podobně Rb, Cs)

4) Výroba:  Na a Li se vyrábějí elektrolýzou tavenin svých chloridů: 2 Na e - → 2 Na (redukce na katodě) 2 Cl - → Cl e - (oxidace na anodě)  K se vyrábí redukcí KCl sodíkem a následnou destilací draslíku ze směsi 5) Použití:  Li, K: příměs do slitin  Na: redukční činidlo, chladivo jaderných reaktorů, sodíkové výbojky  Rb, Cs: fotočlánky

6) Sloučeniny: a)Hydridy  sloučeniny alkalických kovů s vodíkem, patří mezi iontové hydridy  za normálních podmínek bílé krystalické látky  jejich stálost se snižuje od LiH k CsH  v roztaveném stavu vedou elektrický proud

b) Peroxidy, superoxidy  hořením sodíku vzniká peroxid, hořením ostatních prvků superoxidy  Peroxid sodný Na 2 O 2 = má bělící účinky, jeho reakce s vodou se využívá při výrobě peroxidu vodíku: Na 2 O H 2 O → 2 NaOH + H 2 O 2  superoxidy jsou barevné (draselný je žlutý)

c) Halogenidy  bezbarvé, krystalické látky dobře rozpustné ve vodě  Chlorid sodný NaCl = sůl kamenná, používá se v potravinářském, konzervárenském a chemickém průmyslu, solná ložiska vznikla vypařováním mořské vody v zátokách nebo solných jezerech  Chlorid draselný KCl = součást draselných hnojiv  Jodid draselný KI = laboratorní činidlo

d) Hydroxidy  bílé, krystalické látky, snadno rozpustné ve vodě na roztoky silných zásad  hygroskopické, leptají sklo i porcelán, snadno tavitelné  velmi agresivní, silně korozivní  používají se k výrobě mýdel, celulózy, oxidu hlinitého z bauxitu, k čištění ropných produktů a v laboratořích

Hydroxid sodný NaOH: - vyrábí se elektrolýzou roztoku NaCl:  Metodou amalgámovou: Na + se slučuje na rtuťové katodě se rtutí na amalgám, který se rozkládá teplou vodou na hydroxid, vodík a rtuť, na grafitové anodě se vylučuje chlor (amalgámy = kapalné nebo tuhé slitiny rtuti s jedním nebo několika kovy)  Metodou diafragmovou: na grafitové anodě se vylučuje chlor a na katodě vodík, anodový a katodový prostor jsou odděleny diafragmou (polopropustná přepážka), oba plyny se odděleně jímají, v roztoku zůstávají pouze sodné a hydroxidové ionty

e) Uhličitany, hydrogenuhličitany  bílé, krystalické látky, dobře rozpustné ve vodě  hydrogenuhličitany se při žíhání mění na uhličitany  známé jako bezvodé i v podobě hydrátů Uhličitan sodný Na 2 CO 3  soda se vyrábí Solvayovou metodou:  roztok NaCl se sytí amoniakem a oxidem uhličitým, čímž vzniká nerozpustný hydrogenuhličitan sodný: NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2 O → NaHCO 3 + NH 4 Cl  hydrogenuhličitan se po odfiltrování termicky rozkládá na uhličitan: 2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O  spolu s uhličitanem draselným (potaš) se používá k výrobě skla a pracích prostředků

f) Dusičnany  bezbarvé, krystalické látky dobře rozpustné ve vodě, snadno tavitelné  při vyšších teplotách se rozkládají na dusitany  CHILSKÝ a DRASELNÝ LEDEK se používají jako průmyslová hnojiva

KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN 1) Charakteristika: PRVEKZNAČKAZELEKTRONOVÁ KONFIGURACE ELEKTRONEGATIVITA BERYLLIUMBe4[He] 2s 2 1,5 HOŘČÍKMg12[Ne] 3s 2 1,2 VÁPNÍKCa20[Ar] 4s 2 1,0 STRONCIUMSr38[Kr] 5s 2 0,99 BARYUMBa56[Xe] 6s 2 0,97 RADIUMRa88[Rn] 7s 2 0,97

 prvky 2. (II.A) skupiny) PSP neboli s 2 – PRVKY, mají 2 valenční elektrony (ns 2 )  Ca, Sr, Ba, Ra nazýváme KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN (název je podle oxidů a hydroxidů, které se podobají svou zásaditostí alkalickým kovům)  ve svých sloučeninách mají vždy oxidační číslo II  ke snadnějšímu zapamatování lze použít pomůcku: Běžela Magda Caňonem, Srážela Banány Rádiem  všechny izotopy radia jsou radioaktivní

2) Výskyt v přírodě:  vyskytují se pouze ve formě svých sloučenin:  beryllium: BERYL (hlinitokřemičitan), jeho odrůdou je např. zelený smaragd  hořčík: a) MAGNEZIT = MgCO 3 b) DOLOMIT = CaCO 3 * MgCO 3 beryl magnezit

baryt celestin  vápník: a) VÁPENEC = CaCO 3 b) SÁDROVEC = CaSO 4 * 2H 2 O c) ANHYDRIT = CaSO 4 d) KAZIVEC = CaF 2  stroncium: CELESTIN = SrSO 4  baryum: BARYT = BaSO 4

 radium: součást smolince (UO 2 )  vápník a hořčík jsou biogenní prvky 3) Vlastnosti a reakce:  stříbrolesklé, neušlechtilé kovy  jsou tvrdší, méně reaktivní a mají vyšší hustotu než alkalické kovy  kovy alkalických zemin charakteristicky barví plamen: Ca = cihlově červeně Sr = karmínově červeně Ba = zeleně

4) Výroba:  elektrolýzou tavenin chloridů  redukcí halogenidů sodíkem: CaCl Na → 2 NaCl + Ca 5) Použití:  Be: do slitin, k výrobě okének do RTG lamp  Mg: do slitin  Ca: do slitin, redukční činidlo v metalurgii  Ba: povlaky elektrod  Ra: k ozařování zhoubných nádorů (radioterapie)

6) Sloučeniny: a)Hydridy  bílé krystalické látky s iontovými vazbami  CaH 2 = hydrid vápenatý, silné redukční činidlo, sušící prostředek b) Oxidy  bílé krystalické látky s iontovými vazbami Oxid vápenatý CaO  tzv. PÁLENÉ VÁPNO  vyrábí se pálením vápence: CaCO 3 → CaO+ CO 2  používá se ve stavebnictví, hutnictví, jako hnojivo

c) Hydroxidy Hydroxid vápenatý Ca(OH) 2  tzv. HAŠENÉ VÁPNO  vzniká hašením páleného vápna (jeho reakcí s vodou): CaO + H 2 O → Ca(OH) 2  používá se ve stavebnictví k výrobě malty (směs vody, písku a hašeného vápna), jeho vodní suspenze se nazývá VÁPENNÉ MLÉKO  reakce hašeného vápna s oxidem uhličitým je podstatou procesu tvrdnutí malty: Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O d) Halogenidy  CaF 2 = kazivec, používá se v metalurgii a v optice, surovina pro výrobu HF

e) Uhličitany, hydrogenuhličitany Vápenec CaCO 3  používá se jako stavební kámen, k výrobě vápna a cementu  Ca(HCO 3 ) 2, Mg(HCO 3 ) 2 = způsobují přechodnou tvrdost vody f) Sírany  sádrovec CaSO 4 * 2H 2 O = používá se jako přísada do cementu, jeho zahřátím na 100°C vzniká pálená sádra CaSO 4 * 1/2H 2 O  CaSO 4 = způsobuje trvalou tvrdost vody  BaSO 4 = používá se v lékařství jako kontrastní látka při RTG žaludku

Děkuji za pozornost

Literatura a zdroje: 1)BENEŠOVÁ, M., SATRAPOVÁ, H.: Odmaturuj z chemie. Nakladatelství DIDAKTIS spol. s.r.o., Brno, ISBN )VACÍK, J. a kol.: Přehled středoškolské chemie. SPN Praha, ISBN )MAREČEK, A.,HONZA, J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia. Nakladatelství Olomouc s.r.o., ISBN )Banýr, J., Beneš, P.: Chemie pro střední školy. SPN Praha, ISBN ) 6) 7) 8)