Alkalické kovy Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

1. Alkalické kovy Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

2. Historie – objev a izolace • sloučeniny Ka Na jsou známé od starověku • 1807- Humpry Davy elektrolýzou roztaveného KOH izoloval K • stejným způsobem připravil kuličky kovového Na • sloučeniny Liobjeveny 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

3. 1818- H. Davy izoloval Li z Li2O • 1861- Bunsen a Kirchhoff objevili Rb aCs 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

4. Lithium Sodík Draslík Cesium

5. 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

6. 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)

7. 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

8. 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)

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

10. Vlastnosti

11. 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:

13. 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

14. 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

15. 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

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

17. HYDRIDY: • přímou reakcí kovu s vodíkem: 2Na + H2 → 2NaH 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

18. 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)

19. 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

20. 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

21. 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

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

23. Děkuji za pozornost