1 / 61

1. CSOPORT (ia CSOPORT)

Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA. 1. CSOPORT (ia CSOPORT). Készítette: Varga István. EN Ei Top Tfp. H Li Na K Rb Cs Fr. A vegyértékelektronok általános elektronszerkezete. cs ö k k e n. cs ö k k e n. cs ö k k e n. cs ö k k e n.

elom
Download Presentation

1. CSOPORT (ia CSOPORT)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA 1. CSOPORT(ia CSOPORT) Készítette: Varga István

  2. EN Ei Top Tfp H Li Na K Rb Cs Fr A vegyértékelektronok általános elektronszerkezete cs ö k k e n cs ö k k e n cs ö k k e n cs ö k k e n A fémes jellem erősödik ns1

  3. nemfém H Li Na K Rb Cs Fr alkálifémek

  4. AZ ALKÁLIFÉMEK FONTOSABB ADATAI

  5. A NÁTRIUM (natrium, sodium, natrijum, натрий)

  6. A 6. leggyakrabban előforduló elem, de az alkálifémek közül a nátrium a legelterjedtebb a természetben.

  7. A nátriumot Davyangol kémikus fedezte fel 1807-ben miközben NaOH-ot elektrolizált. Fontosabb ásványai: • halit (kősó) NaCl • chilei salétrom NaNO3 • szóda Na2CO3 • glaubersó Na2SO4 • kriolit Na3[AlF6] • nátriumföldpát Na[AlSi3O6] Sir Humphry Davy (1778 – 1829)

  8. A nátrium ezüstfehér színű, erős fémfényű, puha (késsel vágható) paramágneses fém. • Elektromos és hővezető képessége a rézének kb. 40%-a. Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért levegőtől elzárva tárolják. • Kisebb mennyiségű nátriumot általában petróleumban célszerű tárolni. • A paramágnesesség párosítatlan elektronokat tartalmazó atomokban és molekulákban fordul elő, amelyek betöltetlen elektronhéjakkal rendelkező ionokat tartalmaznak.

  9. A nátrium izotópjai • 13 izotópja ismert. Ezek közül csak a 23-as tömegszámú stabil (a többi izotóp radioaktív). A két legjelentősebb radioaktív izotópja: • 22Na, felezési ideje 2,602 év, és a • 24Na, felezési ideje 15 óra.

  10. Emissziós színképe a látható tartományban

  11. Ipari előállítása NaCl vagy 40%-NaCl és 60% CaCl2 összetételű keverék megolvasztásával nyert olvadék elektrolízisével állítják elő. A tiszta NaCl 1100°C-on, míg az említett keverék 600°C-on olvad, ezért a keverékből való előállítás gazdaságosabb. katód (-) anód (+)

  12. Az elektrolízist tűzálló téglával bélelt medencében végzik. Az olvadékba két elektród merül úgy, hogy a grafitból készült anódot (+) gyűrű alakú vaskatód (-) veszi körül. A katódon leváló olvadt nátrium fölfelé áramlik és elvezetődik a medencéből. A klórgáz az anód fölött elhelyezett kürtőben gyűlik össze, és onnan vezetődik el.

  13. Élettani jelentősége • Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen. • A felnőtt ember szervezetében mintegy 83-97 g nátrium található. Ennek 60-65%-a test víztereiben, 35-40%-a kötött formában, a csontokban, a kötőszövetekben. • A káliummal szorosan összefüggve, fontos szerepe van a nátrium pumpának: a sejt negatív töltésű ionjai vonzzák a sejten kívül található pozitív nátrium ionokat, amelyek a sejtfalon áthaladnak, így semlegesíteni tudják a távozott kálium ionok hatását.

  14. Felhasználása • Redukálószerként más fémek előállításakor. Például: • TiCl4 + 4Na → Ti + 4NaCl • Repülőgépmotorok és nagy teljesítményű atomreaktorok hűtőközege (cseppfolyós állapotban). • Nátriumlámpákban (nagyon jó fényhasznosulás, de a színe miatt csak korlátozottan használható: pl. az erős narancssárga fényű utcai lámpákban). • Szerves vegyületek víztelenítésére. • Festék-, lakk- és műkaucsuk-gyártás során.

  15. Kémiai tulajdonságai Alacsony a standardpotenciálja, ezért jó redukálószer. Levegőben elégetve dinátrium-peroxid keletkezik. 2Na + O2 → Na2O2 Vízzel heves, exoterm reakció közben nátrium-hidroxid és H2-gáz fejlődik: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

  16. Híg savakkal reagálva H2-gázt fejleszt a következő reakció szerint: 2Na + 2HCl → H2 + 2NaCl A halogén elemekkel szintén hevesen reagál, miközben megfelelő nátrium-halogenid keletkezik. Klórral a reakcióban fehér NaCl keletkezik a következő reakció szerint: 2Na + Cl2 → 2NaCl A nátrium és vegyületei a lángot sárgára festik.

  17. Fontosabb vegyületei Vegyületeiben a nátrium oxidációs száma +1. • Nátrium-klorid (konyhasó, kősó) – NaCl: Színtelen, szagtalan, kristályos (ionrácsos), magas olvadáspontú, nem nedvszívó vegyület. Szilárd állapotban lapközepes kockarácsot alkot. Az ionrácsot pozitív nátrium (Na+) és negatív klorid (Cl−) ionok alkotják. Az ionokat erős elektrosztatikus vonzóerő - az ionkötés - tartja össze. Minden pozitíviont, hat negatívion, és minden negatíviont hat pozitívion vesz körül .

  18. Olvadáspont: 801°C Forráspont: 1465 °C Sűrűség: 2,16 g/cm3 Kősókristály Konyhasó Cl--ionok Na+-ionok

  19. Nátrium-karbonát (szóda, kalcinált szóda, sziksó) – Na2CO3:A természetben is előforduló nátriumvegyület. Vízmentes állapotban fehér porszerű vegyület (kalcinált szóda), amely vízben hőfejlódés közben oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású a karbonátion hidrolízise miatt.

  20. Olvadáspont: 854°C Forráspont: 1600 °C Sűrűség: 2,53 g/cm3

  21. Ipari előállítása • Solvay-féle (ammóniás) eljárással történik konyhasóból, ammóniából és szén-dioxidból úgy, hogy a telített NaCl-oldatba először ammóniát, majd CO2-gázt vezetnek. NH4HCO3 kelet-kezik, ami a konyhasóval reagálva NaHCO3-ot és NH4Cl-ot ad. • A NaHCO3 az oldat hűtésekor kikristályosodik, míg az NH4Cl oldatban marad.

  22. A kristályos NaHCO3-ot szűréssel elválasztják az oldattól, majd 180°C-on hevítve (kalcinálás) szódává alakítják. A hevítés során felszabaduló szén-dioxidotvisszavezetik a folyamatba. • Az NH4Cl-ot tartalmazó oldatból Ca(OH)2-oldat segítségével felszabadítják, regenerálják az ammóniát és visszavezetik a folyamatba.

  23. NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3(s) + NH4Cl(aq) 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2 + 2H2O 2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2 → CaCl2 +2NH3 + 2H2O • Felhasználása: • üveg-, • szappan-, • mosószer-, • papír- és festékgyártásnál, • a textiliparban, • bőrcserzésre, • vízlágyításra, stb.

  24. Nátrium-hidroxid (marónátron, zsírszóda, kőszóda) – NaOH: • Fehér színű, kristályos, higroszkópos vegyület. Levegőn tartva először elfolyósodik, majd a levegő szén-dioxidjával egyesülve nátrium-karbonáttá alakul.

  25. Vízben hőfejlődés közben feloldódik. • A kapott oldat erős bázis, maró és mérgező hatású. Ipari előállítása NaCl-oldat elektrolízisével történik.

  26. A katód- és az anódteret el kell választani egymástól, hogy a katódon képződött hidroxidionok ne reagálhassanak az anódon képződött klórral valamint, hogy a hidrogén és a klór ne képezzenek klórdurranógáz-keveréket. • A katód- és anódtér elkülönítésének módja alapján kétféle eljárást különböztetünk meg: - a diafragmás- és - higanykatódoseljárást.

  27. A diafragmás eljárásnál a katód- és anódteret azbesztszövetes diafragmával különítik el. Az anódon klórgáz fejlődik, a katódon pedig az azbeszten átszivárgó elektrolitból hidrogéngáz keletkezik. Itt az oldatban levő nátriumionok a szaporodó hidroxidionokkal NaOH-ot adnak, melyet folyamatosan elvezetnek. A higanykatódos eljárás során a katódot és az anódot két külön cellában helyezik el. Az egyik cellában képződött nátrium, amalgám formájában a másik cellába is átkerül. Itt a higany anódként működik és az amalgám: Hg, NaOH és H2-termékekre bomlik.

  28. Felhasználása: • timföldgyártás, • szappangyártás, • cellulóz-, műselyem- és papírgyártás, tisztítószerek gyártása, • kőolajtermékek tisztítása. • Híg vizes oldatát fertőtlenítésre is fel lehet használni.

  29. Nátrium-szulfát (glaubersó) – Na2SO4: • A természetben is előforduló színtelen, kristályos vegyület. +32°C alatt dekahidrát formájában, míg +32°C fölött vízmentes állapotban kristályosodik.

  30. Iparilag kősóból állítják elő magnézium-szulfát segítségével. 2NaCl + MgSO4 → Na2SO4 + MgCl2 • Felhasználása: Nagy mennyiségben használja az üveg-, papír- és textilipar.

  31. Nátrium-nitrát (chilei salétrom) – NaNO3: • Színtelen, vízben jól oldódó kristályos vegyület, amely a természetben is megtalálható.

  32. Ipari előállítása szódából és salétromsavból történik a következő reakció szerint: Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2 • Elsősorban nitrogéntartalmú műtrágya gyártására használják, de egyes robbanóanyagok gyártásánál is fontos nyersanyag.

  33. A kÁlIUM (kallium, potassium, kalijum, калий)

  34. A 7. leggyakrabban előforduló elem.

  35. Humphry Davyállított elő 1807-ben, KOH- olvadék elektrolízisével. • Nagy reakcióképessége miatt csak vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő, mint amilyenek a: • káliumföldpát K[AlSi3O8] • muszkovit KAl2[AlSi3O10](OH,F)2 • szilvin KCl • karnalit KMgCl3·6H2O • glaserit K3Na(SO4)2

  36. A kálium ezüstfehér színű (a nátriumnál kissé sötétebb), erős fémfényű, puha (késsel vágható) paramágneses, jó elektromos- és hővezető fém. • Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért levegőtől elzárva tárolják. • Kisebb mennyiségű káliumot általában petróleumban célszerű tárolni.

  37. A kálium izotópjai • A káliumnak 24 ismert izotópja van. Ebből három fordul elő a természetben: • 39K - 93,3%-ban, • 40K - 0,0117%-ban (radioaktív felezési ideje 1,25·109 év) és • 41K - 6,7%-ban.

  38. Emissziós színképe a látható tartományban

  39. Ipari előállítása • KOH-olvadék elektrolízisével. • KCl redukálásával magas hőmérsékleten kb. 870°C-on elemi nátrium segítségével a következő reakció szerint: KCl + Na → K + NaCl • KF-ból kalcium-karbiddal 1000-1100°C-on: 2KF + CaC2 → CaF2 + 2K + 2C

  40. Élettani jelentősége • Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen. • A szervezetben az ingerület-átvitelben van elengedhetetlen szerepe a nátriummal együtt. • Ezen kívül fontos még az izomműködéshez, a sejtek energiaellátásában és a sav-bázis egyensúly fenntartásában. • Az emberi szervezetben körülbelül 150 gramm kálium található. Hiánya ritkán alakul ki (például hányás, hasmenés esetén), akkor izomgyengeség, szívműködési problémák léphetnek fel és a vesék is károsodhatnak.

  41. Felhasználása • A 42-es tömegszámú K-izotópot az orvosi diagnosztikában • Egyes szerves vegyületek szintézisénél • KO2 előállítására • Más káliumvegyületek előállítására.

  42. Kémiai tulajdonságai Reakcióképesebb a nátriumnál. Oxigénnel közvetlenül KO2 (kálium-szuperoxidot) képez a következő reakció szerint: K + O2 → KO2 Vízzel heves, exoterm reakció közben kálium-hidroxid és H2-gáz fejlődik: 2K + 2H2O → 2KOH + H2

  43. Peroxid és oxid a következő reakciók szerint keletkezik: 2K + 2O2 → K2O4 K2O4 + 6K → 4K2O  A halogén elemekkel szintén hevesen reagál, miközben megfelelő kálium-halogenid keletkezik. Klórral a reakcióban fehér KCl keletkezik a következő reakció szerint: 2K + Cl2 → 2KCl

  44. A hidrogénnel, mint más alacsony standardpotenciálú fémek, kálium-hidridet (KH) képez. 2K + H2 → 2KH • Savakkal nagyon heves exoterm reakcióban megfelelő sók keletkeznek és hidrogéngáz szabadul fel. Például, sósavval: 2K + 2HCl → 2KCl + H2 A kálium és vegyületei a lángot fakóibolyaszínűrefestik.

  45. Fontosabb vegyületei Vegyületeiben a kálium oxidációs száma +1. • Kálium-klorid(szilvin) – KCl: Fehér, kristályos vegyület. Gazdasági szempontból ez a legfontosabb káliumsó. Nagy mennyiségű KCl-ot használnak káliumműtrágyaként, mert a kálium a növényeknövekedésiütemétnagybanbefolyásolja. • Előállítása karnalitból történik (KCl·MgCl2·6H2O) frakcionált kristályosítással.

  46. K+Cl− Olvadáspont: 776°C Forráspont: 1500 °C Sűrűség: 1,98 g/cm3

  47. Kálium-karbonát (hamuzsír) – K2CO3: Fehér, porszerű, higroszkópos anyag. Vízben jól oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású. Ipari előállítása KOH-ból történik CO2 segítségével. 2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O • Kenőszappanok és káliumüveg előállításánál használják.

More Related