I.A skupina.

Prezentace na téma: "I.A skupina."— Transkript prezentace:

1 I.A skupina

2 Které prvky patří k I.A skupině?
Vodík H Lithium Li Sodík Na Draslík K Rubidium Rb Cesium Cs Francium Fr Helenu Libal Na Kolenou Robustní Cestář Frank

3 Alkalické kovy Lithium: [He] 2s1 Sodík: [Ne] 3s1 Draslík: [Ar] 4s1
Rubidium: [Kr] 5s1 Cesium: [Xe] 6s1

4 Výskyt Li: se vyskytuje ve formě křemičitanů, např. lepidolit LiAlSi2O6 Na: složité křemičitany NaCl - halit, sůl kamenná NaNO3 - chilský ledek

5 Výskyt K: KCl – sylvín : KCl·MgCl2·6H2O – karnalit
Rb a Cs: poměrně vzácné kovy, v malém množství doprovázejí sloučeniny draslíku.

6 Fyzikální vlastnosti Stříbrolesklé měkké kovy
Velmi lehké (Li, Na, K mají menší hustotu než voda) Velké atomové poloměry, které rostou se Z Dobré vodiče elektřiny a tepla

7 Chemické vlastnosti Reakce s vodou - alkalické kovy reagují s vodou velice prudce za vzniku H2 a alkalického hydroxidu např.: Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 Nejpomaleji reaguje lithium

8 Chemické vlastnosti Výrazná redukční činidla
Patří mezi nejreaktivnější prvky Vytvářejí iontové vazby

9 Výroba kovů Elektrolýzou taveniny solí. Při elektrolýze chloridů vzniká na grafitové anodě chlor a na železné katodě alkalický kov.

10

11

12 Výroba Na elektrolýzou taveniny NaCl
Katoda K - : 2 Na e - → 2 Na Anoda A+ : 2 Cl - → Cl2 + 2 e – Elektrolytem může být . vodný roztok chloridu sodného NaCl (kuchyňská sůl), jenž je disociován na kladné ionty sodíku Na+ a záporné ionty chloru Cl−. Elektrody mohou být např. uhlíkové. Elektrické napětí mezi elektrodami usměrní pohyb Na+ k záporné elektrodě, ze které si iont H+ vezme elektron a změní se na elektricky neutrální částici - atom vodíku H, který se sloučí s jiným atomem vodíku za vzniku molekuly H2. Záporné ionty Cl− jsou přitahovány ke kladné elektrodě, které odevzdají svůj přebytečný elektron, a po dvou se sloučí do elektricky neutrální molekuly chloru Cl2. Na záporné elektrodě se z roztoku nevylučuje pevný sodík (to by se stalo, kdybychom místo vodného roztoku soli, použili její taveninu - tímto procesem také lze s úspěchem kovový sodík vyrobit), ale probíhá zde redukce vodíku. Sodíkové kationty zůstávají v roztoku spolu s hydroxidovými anionty - jedná se o výrobu hydroxidu sodného.

13 a a

14

15

16 Sloučeniny alkalických kovů
Hydroxidy Kromě LiOH jsou velmi silné zásady NaOH a KOH se získávají elektrolýzou vodných roztoků NaCl a KCl.

17 NaOH Silná zásada Dřívější název louh sodný
pevná bílá látka ve formě peciček silně hygroskopická a pohlcující oxid uhličitý ze vzduchu, proto musí být uchovávána v dobře uzavřených obalech.

18 Výroba NaOH Elektrolýzou roztoku NaCl Diafragmová metoda
Amalgámová metoda

19 Diafragmová metoda Diafragma Anoda: 2 Cl - → Cl2 + 2 e -
Katoda: 2 H3O+ + 2 e - → H2 + OH - Při druhé, tzv. „diafragmové metodě“, jsou v Griesheimově článku (1885) anodový a katodový prostor vzájemně odděleny polopropustnou stěnou, která sice dovolí putovat v elektrostatickém poli malým iontům Na+ a molekulám vody, ale zabrání prostupu molekul vznikajícího chlóru Cl2. Do prostoru anody se kontinuálně přivádí roztok (solanka),.Na anodě ionty chloru odevzdávají elektron a mění se na atomární chlor a následně na molekulární chlór, tedy 2 Cl- - 2 e- → 2 Cl → Cl2, zatímco na katodě se redukují přibráním elektronu oxoniové kationty na vodík a vodu 2 H3O+ + 2 e- → 2 H2O + 2 H → 2 H2O + H2. V katodovém prostoru se hromadí sodné ionty Na+ a jejich kladný náboj je kompenzován růstem koncentrace záporných hydroxylových aniontů OH-, čímž zde efektivně vzniká hydroxid sodný. Odpouštěný roztok obsahuje vedle sebe zbytky rozpuštěného chloridu sodného a vzniklého hydroxidu sodného, které je nutno následně oddělit. Diafragma (polopropustná stěna) je většinou zhotovována z azbestu, který je však ekologicky nevhodný a proto se hledají a zkoušejí jeho jiné náhrady. Nicméně tímto postupem se produkuje asi 75 % hydroxidu sodného v USA.

20 Amalgámová metoda Anoda - grafitová 2 Cl - → Cl2 + 2 e –
Katoda - kovová rtuť 2 Na+ + 2 nHg + 2 e - → 2 NaHgn (amalgám) 2 NaHgn + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + 2 nHg Při tzv. amalgamové metodě se používá Castner-Kellnerův elektrolyzér (vynalezený v roce 1892), kde jako katoda slouží kovová rtuť. Na ní proběhne redukce sodných iontů na elementární sodík Na+ + e- → Na, který se ve rtuti rozpustí za vzniku kapalného amalgámu. Tím se zabrání okamžité reakci kovového sodíku s vodou na hydroxid sodný; tento rozklad probíhá následně v oddělené reakční prostoře nazývané rozkladač, kam se kapalný amalgam přečerpává. Rtuť zbavená sodíku v rozkladači se pak vrací do elektrolyzéru. Tento postup užívají naši dva největší výrobci hydroxidu sodného, Spolana, a. s., Neratovice a Spolek pro chemickou a hutní výrobu, a. s., Ústí nad Labem a také více než polovina výrobců chlóru a hydroxidu sodného v Evropské unii (EU). Nevýhodou tohoto postupu je potřeba velmi čisté suroviny, relativně vysoký rozkladný potenciál (a tedy i vyšší nároky na elektrickou energii) a použití jedovaté rtuti. Amalgámy Používají se jako velmi odolná výplň zubu po odstranění zubního kazu. Jde o slitinu rtuti se stříbrem, mědí a cínem v poměru 1 dílu rtuti ku 1 dílu ostatních kovů. Dentální amalgám musí splňovat řadu přísných kritérií: Rychlost tuhnutí musí být taková, aby lékař měl dostatek času plombu do zubu správně zasadit a mechanicky upravit, současně by však již po hodině až dvou měla být natolik tvrdá, že ji pacient může používat (kousat na ošetřený zub). Celkově amalgám tvrdne po dobu přibližně 24 hodin. Během tvrdnutí nesmí docházet k velkým rozměrovým změnám amalgámu – při expanzi by hrozilo roztržení zubu, při zmenšení objemu by plomba vypadávala. Amalgám musí být co nejvíce chemicky odolný vůči prostředí v lidských ústech, aby nedocházelo k uvolňování rtuti a zbylých kovů do organismu. V dnešní době se hodně uvažuje o zrušení zubních amalgámů, protože si vědci nejsou jisti, jestli poškozují zdraví nebo ne. Je sice zjištěno, že to není zdroj pomalé otravy organismu, který v masovém měřítku způsobuje určitý typ chronického či akutního onemocnění, ale může být zodpovědný za spoustu spolu nesouvisejících příznaků jako jsou deprese, únava apod. Proto se hledají náhrady jako například plastické polymery, skloinomerní cementy a novější materiál ARISTON pHc. Paradoxně zubní amalgámy nejvíce ohrožují lidi, kteří bydlí v okolí krematorií. Rtuť se totiž za běžně teploty z používaných zubařských slitin prakticky neuvolňuje a riziko pro samotného pacienta je tak minimální. Naopak při značně vysokých teplotách, které jsou potřebné pro dokonalé zpopelnění zemřelého, se do atmosféry dostává rtuť z amalgámu prakticky kvantitativně. Dochází tak k postupnému narůstání obsahu rtuti v blízkém okolí krematoria, protože vypařená rtuť po ochlazení opět kondenzuje a sorbuje se atmosférický prach, ukládá se v půdě a dostává se tak i do potravního řetězce při konzumaci rostlin. V současné době proto zdravotní pojišťovny v některých státech plně hradí výměnu amalgámových zubních plomb za polymerní, plastické.

21 Sloučeniny alkalických kovů
Uhličitany Na2CO3 soda K2CO3 potaš

22 Výroba sody Solvayova metoda NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl
Z roztoku NaCl Založena na malé rozpustnosti NaHCO ve vodě NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 tzv.kalcinace Technicky se postupuje tak, že se do téměř nasyceného roztoku NaCl zavádí nejprve amoniak a poté oxid uhličitý Vzniklý hydrogenuhličitan sodný se odfiltruje a zahříváním(kalcinací) převede na uhličitan sodný (kalcinovanou sodu): t

23 Výroba sody 2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3 + CaCl2 + 2H2O Hašené vápno
Jediným odpadem je CaCl2 Soda z vody krystalizuje jako dekahydrát = Glaserova sůl

24 Sloučeniny alkalických kovů
Sírany Na2SO4 bezvodý vzniká reakcí: 2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4 Na2SO4 · 10H2O se nazývá Glauberova sůl