Alkalické kovy Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Historie – objev a izolace sloučeniny K a Na jsou známé od starověku 1807- Humpry Davy elektrolýzou roztaveného KOH izoloval K stejným způsobem připravil kuličky kovového Na sloučeniny Li objeveny začátkem 18. století 1817- J. A. Arfvedson – všiml si podobnosti mezi sloučeninami Li a Na a K Li poprvé izolováno z destičkovitého silikátového minerálu petalitu LiAlSi4O10

1818- H. Davy izoloval Li z Li2O 1861- Bunsen a Kirchhoff objevili Rb a Cs jako stopovou složku v lázeňských minerálních vodách (pomocí spektroskopu, který vynalezli)-názvy podle barev nejdůležitějších linií 1939- poprvé identifikováno Fr - Margueritt Perey-název podle rodné země

Lithium Sodík Draslík Cesium H Li Na K Rb Cs Fr 1 2,20 3 0,97 11 1,01 19 0,91 Rb 37 0,89 Cs 55 0,86 Fr 87 Lithium Sodík Draslík Cesium

Výskyt a rozšíření Li, Na, K se nenacházejí v přírodě společně (rozdíly v rozměrech) Li- v železnato hořečnatých minerálech Na-7.nejrozšířenější prvek v horninách zem.kůry, 5. nejrozšířenějším kovem (po Al, Fe, Ca a Mg) K-po sodíku další nejrozšířenější soli Na a K tvoří velká ložiska, která vznikla po odpaření vody pravěkých jezer Rb a Cs mnohem méně rozšířené získávají se jako vedlejší produkt při výrobě Li

Využití Li- stearát lithný – zahušťovadlo, k převedení olejů na mazací tuky uhličitan lithný – tavidlo při výrobě porcelánu, také při výrobě hliníku léky na maniodepresivní psychózu hydroxid lithný – adsorpce CO2 v uzavřených prostorech (kosm. kabiny)

Na- NaCl v 19. století- Leblancův proces- výroba NaOH z NaCl sodíkové výbojky- od 30. let 19. století výboj v parách sodíku intenzivní rezon. dublet ve žluté části spektra (vln. délka 589,0/589,6 nm - blíží se maximu spektrální citlivosti lidského oka) K- hnojiva (KCl-sylvín, K2SO4·KNO3) hydroxid draselný – tekuté mycí prostředky, výroba pryže KNO3 – pyrotechnika

Výroba Li- spodumen (LiAlSi2O6) se zahřívá na 1100 °C, změna modifikace (z alfa na beta)- ta se promývá kys.sírovou,u z výluhu se získává síran lithný-ten se dále zpracovává na uhličitan a chlorid lithný kovové Li elektrolýzou LiCl Na- elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého a 40 % chloridu sodného (eutektická směs) K- připravuje se obtížněji, výroba dražší nelze získat elektrolýzou, redukce KCl kovovým sodíkem při 580 °C (draslík těkavější, posun rovnováhy)

Rb, Cs- vedlejší produkt při výrobě Li Příprava kovů:- Rb- redukce RbCl s Ca, frakční destilace - Cs- termický rozklad CsN3

Vlastnosti

velmi reaktivní prvky elektronová konfigurace ns1 měkké, nízkotající (slabá vazba 1 valenč. elektronu způsobuje nízké body tání) stříbrobílé kovy čerstvý řez lesklý krystaly- prostorově centrované kubické mřížky velké atomové a iontové poloměry charakteristické zbarvení plamene:

Chemická reaktivita velmi reaktivní oxidační stupeň nepřekročí hodnotu 1 (hodnota ionizační energie do 2. stupně je vysoká) reagují s vodíkem, alkoholy, plynným amoniakem… silná redukovadla

Li- anomální velmi malé, jeho sloučeniny speciální hydroxid a uhličitan méně rozpustný než sloučeniny Na a K LiClO4-chloristan lithný více rozpustný než chloristany ostatních alkalických kovů Li se slučuje s kyslíkem za vzniku oxidů, ostatní alk. kovy poskytují peroxidy nebo hyperoxidy Li2CO3 -uhličitan lithný se při teplotě nad 900 °C rozkládá na LiO a CO2, ostatní alk. kovy se taví

Roztoky v kapalném NH3 alk.kovy rozpustné v kapalném amoniaku (nízká mřížková a ionizační energie kovu, vysoká solvatační energie kationtu) jasně modré roztoky, elektricky vodivé, vyšší koncentrace-bronzové „dutinový model“ redukční látky, jsou ale nestálé-rozkládají se za vzniku amidu: redukují i arom. látky (na cyklické mono nebo dialkeny), alkiny na trans-alkeny

Sloučeniny HALOGENIDY: vysoká tt, nejčastěji bílé krystalické látky reakcí MOH nebo M2CO3 s HX

2Na + H2 → 2NaH HYDRIDY: přímou reakcí kovu s vodíkem: Ca + H2 → CaH2 užití jako redukovadla tepelná stálost hydridů ve skupině klesá, reaktivita roste LiH + H2O → LiOH + H2 – přenosný zdroj vodíku NaH + H2O → NaOH + H2 – bouřlivější reakce než s Na

OXIDY, PEROXIDY, HYPEROXIDY a SUBOXIDY: nejvíce oxidů tvoří Cs (9) – stech. poměry Cs7O až CsO3 při hoření: Li→ Li2O, Li2O2 Na→ Na2O2 (peroxid) K, Rb, Cs→ MO2 (hyperoxidy) zbarvení oxidů se prohlubuje se vzrůstajícím atom.číslem (Li2O, Na2O-čistě bílé, K2O-žlutý, Rb2O-jasně žlutý, Cs2O-oranžový)

peroxidy Na2O2 – sodík se oxiduje malým množstvím suchého kyslíku (oxid), potom dále (peroxid) příprava dalších peroxidů je takto obtížná, proto jinak (oxidací v kapalném čpavku) Dýchací přístroje: Na2O2 + CO → Na2CO3 Na2O2 + CO2 → Na2CO3 + ½O2

hyperoxidy MO2 paramagnetický ion stálý jen s velkým kationtem, Li a Na obtížně seskvioxidy M2O3 termickým rozkladem MO2 oxidací kovů v kapalném amoniaku nebo oxidací peroxidů jsou považovány za peroxidy-oxidy ozonidy MO3 u Na, K, Rb a Cs reakcí O3 s práškovým bezvodým MOH za nízké teploty (potom extrakce kapalným amoniakem) ozonidy se zvolna rozkládají na kyslík a hyperoxid MO2, hydrolýzou přímo oxidy MO3 → MO2 + 1/2O2 4MO3 + 2H2O → 4MOH+ 5O2

DALŠÍ SLOUČENINY: dusičnany- přímou reakcí kyseliny dusičné s hydroxidem nebo uhličitanem LiNO3-v pyrotechnice do světlic (červené světlice) NaNO3-ledek (Chile) dusičnany (nízká tt) se nad teplotou 500 °C rozkládají dusitany- tepelným rozkladem MNO3 nebo reakcí NO s hydroxidem

FRANCIUM: v zemské kůře (celkem) asi 30 g nejvzácnější prvek nejstabilnější izotop 223Fr poločas rozpadu 22 min dosud nebylo připraveno vážitelné množství (rozpad β-)

Děkuji za pozornost