Alkalijski metali Flashcards
Koje su karakteristične boje plamena za alkalijske metale?
Li - crvena
Na - žuta
K - ljubičasta
Rb - tamnocrvena
Cs - plava
Kakva je veza litij-litij i kako je uopće detektirana?
Moguće je detektirati dvoatomne molekule metala pri ekstremnim uvjetima
Jačina Li-Li veze je 1/4 jačine veze H-H (koja je dosta jaka)
Zašto se litij koristi u medicinske svrhe?
Kao lijek protiv psihičkih poremećaja
Koji su jedini metali lakši od vode?
Litij (najniža gustoća), natrij i kalij
Kakva je reaktivnost alkalijskih metala i zašto?
Jako su reaktivni jer imaju samo jedan valentni elektron koji jako lagano otpuštaju (mala Ei) -> zato su dobri reducensi
Kakvi su koordinacijski brojevi kod alkalijskih metala?
Svi imaju K.B.=6 osim cezija koji je dovoljno velik da ima K.B.=8
Kako se mogu dobiti alkalijski metali?
Li i Na -> elektrolizom talina njihovih soli
K, Rb i Cs -> redukcija parama natrija
Kako se može dobiti spektroskopski čisti natrij? Koja primjena te reakcije ti je poznata?
Raspadom natrijevog azida
2 NaN3(s) -> 2Na(s) + 3 N2(g)
Ovom reakcijom se napuhuju zračni jastuci u autima -> 50mg NaN3 je dovoljno
Azidi su osjetljivi na fizičke podražaje
Zašto je opasno koristiti natrij za sušenje kloroforma?
Iako se natrij inače koristi za sušenje organskih otapala, reakcija natrija i kloroforma je jako opasna i eksplozivna zbog cijepanja C-Cl veza
Zašto je opasno koristiti natrij za sušenje kloroforma?
Iako se natrij inače koristi za sušenje organskih otapala, reakcija natrija i kloroforma je jako opasna i eksplozivna zbog cijepanja C-Cl veza
Kako se skladište natrij cezij te zašto?
Zbog svoje reaktivnosti -
Natrij - u petroleju te nastaje zaštitni sloj
Cezij - u ampulama
Zašto litij ima jače izražen kovalentni karakter veze?
Slično kao kod berilija -> posljedica velike gustoće naboja
Ioni alkalijskih metala su kakve Lewisove kiseline?
Tvrde -> mali ionski radijusi, veliki pozitivni naboj, dobro solvatirani, prazne valentne orbitale s LUMO visokih energija
Koja je posljedica/primjeri razlike litija i ostalih alkalijskih metala?
1.Litijeve soli su podložne hidrolizi -> zbog udjela kovalentnog karaktera u vezi
LiOH(s) + 3 H2O(l) → [Li(H2O)3(OH)] (aq) + H2O(l) ⇄[Li(H2O)4]+(aq) + OH−(aq)
Soli ostalih metala će samo disocirati
2. LiOH je slabija baza -> u reakciji s CO2 koji se raspada (ostali alk. M imaju stabilne karbonate) -> dijagonalna sličnost s magnezijem
3. Litij ne može reducirati vodik iz alkina, a drugi alk. M mogu
Koji su primjeri dijagonalne sličnosti litija i magnezija?
Karbonati litija i magnezija nisu stabilni
Li2CO3 (i MgCO3) → Li2O(s) + CO2(g) {i MgO(s) + CO2(g)}
Nirati litija i magnezija se raspadaju do N2O4
4 LiNO3(s) {i Mg(NO3)2} → 2 Li2O(s) +2 N2O4(g) + O2(g) {i MgO(s) + N2O4(g) + O2(g)
za razliku od nitrata drugih alk M
2 MNO3(s)→ 2MNO2(s) + O2(g)
Kako alkalijski metali reagiraju s kisikom? Objasni zašto?
Litij s kisikom stvara Li2O, u malim tragovima je prisutan peroksid (Li2O2)
Natrij stvara peroksid, a pri ekstremnijim uvjetima i s viškom kisika nastaje superoksid
Kalij, rubidij i cezij s kisikom stvaraju superokside
Razlog različitosti je zbog veličine kationa alkalijskih metala i veličine aniona kisika i stabilnosti konačnih spojeva
S ozonom K, Rb i Cs stvaraju ozonide
Kako alkalijski metali reagiraju s vodikom?
2 M(s) + H2 (g) -> 2MH(s)
To su ionski hidridi -> struktura analogna NaCl
Kako alkalijski metali reagiraju s dušikom?
Litij i natrij stvaraju nitride
6 Li(s) + N2(g) →2 Li3N(s)
Litij je jedini dovoljno jak reducens da pocijepa trostruku vezu u dušiku, a natrij to može pri ekstremnim uvjetima
Li3N(s) + 3 H2O(l) →3 LiOH(aq) + NH3(aq) + E
Natrij, kalij, rubidij i cezij stvaraju azide
npr. KN3
Kako alkalijski metali reagiraju s halogenim elementima?
2M (s) + X2(g) -> 2MX(s)
Kako raspoznati okside, superokside i perokside?
Pomoću različitih produkata reakcije s vodom
Oksidi s vodom stvaraju hidroksidne ione
Peroksidi s vodom stvaraju hidroksidne ione i vodikov peroksid
Superoksidi s vodom stvaraju hidroksidne ione, vodikov peroksid i kisik
Kakvi su ozonidi alkalijskih metala?
K, Rb i Cs ozonidi su nestabilni i reagiraju eksplozivno
3 MO3(s) → O3(g) + 3 MO2(s)
Li i Na ozonidi su izrazito nestabilni i moraju biti sintetizirani iz CsO3 pri niskim temperaturama
Kako se etanol suši pomoću elementarnog natrija?
Natrij i etanol se kuhaju dok ne nastane etoksid te se doda još etanola
Natrijev etoksid reagira s vodom te nastaju etanol i natrijev hidroksid
Što su amalgami?
Legura žive i nekog drugog metala
Korisni su kao reducensi
Hg(l) + M(s) → AMALGAMI
Zašto samo litij i natrij imaju hidratizirane soli?
Zbog male veličine iona, imaju veliku polarizacijsku moć i mogu polarizirati vodu tj vezati ju na sebe tijekom formiranja soli
Kako se mijenja gustoća naboja u nizu Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+?
Opada zato što je gustoća naboja obrnuto proporcionalna s veličinom atoma/iona
O čemu ovisi entalpija hidratacije?
O veličini iona -> što je manji, to je veća polarizacijska moć pa je entalpija veća
O naboju iona -> što je veći naboj, to je lakše privući molekule vode pa je entalpija veća
Koji su neki primjeri kompleksnih spojeva alkalijskih metala i o čemu ovisi njihova stabilnost?
Polidentatni ligandi s velikim brojem donornih (kisikovih) atoma: kruna eteri, kaliksareni, kriptandi
Stabilnost ovisi:
o omjeru veličine kationa i veličine šupljine
broju donornih atoma i njihovoj raspodjeli (simetričnosti)
prisutnosti elektron odvlačećih skupina -> zbgo smanjenja bazičnosti donornih atoma
Zašto valinomicin specifično veže kalijev ion?
Natrij kompleksira 10^5 puta slabije s valinomicinom od kalija zbog razlike u veličini iona
Valinomicin je prirodni ionofor -> prenosi kalijeve ione u biološkim sustavima
Koji je kation najstabilniji pri kompleksiranju s 18-kruna-6-eterom?
Kalij -> zbog svoje veličine
Navedi i objasni karakteristike otopine nastale uvođenjem alkalijskih metala u tekući amonijak
Razrijeđene otopine - plave boje, umjereno stabilne na temperaturama kad je amonijak tekućina
Otopine iznad 3M - brončana boja i metalni sjaj (slično M(l)
M(s) ⇄M(am.) ⇄M+(am.)+ e–(am.)
vode struju i paramagnetične su -> zbog nesparenih i slobodnih elektrona u otopini
Otopina ima manju gustoću nego čisto otapalo -> zato što se elektroni i nespareni elektroni na dušiku odbijaju te se povećava volumen otopine -> manja gustoća -> “MODEL ŠUPLJINE”
Nestabilne otopine -> uz FeCL3 ili svjetlost
Na(s) + NH3(l) → NaNH2(s) + ½ H2(g)
Kationi u amonijaku su jaki reducensi
2 K2[Ni(CN)4] + M(am)+ → K4[Ni2(CN)6] + 2 MCN
Što su zintlove faze i opiši karakteristike
To su intermetalni spojevi alkalijskih metala
npr. Na4Pb9 -> dobiven tako da je olovo stavljeno u tekući amonijak s prisutnim natrijem -> Na u NH3(l) je toliko jak reducens da nastane Pb9(4-)
Na(s) + NH3(l) → plava otopina + Pb → zelena otopina
Pb9(4-) je dokazan elektrolizom -> na anodi nastaje olovo
Veze u anionskim klasterima (Pb9(4-)) su između ionske, metalne i kovalentne
Većina poslijeprijelaznih metala i polumetala (grupe 13-16) tvori nabijene klastere -> i kationske (Bi9(5+)) i anionske (Sb5(3-))
anionski klusteri najčešće nastaju reakcijom elemenata s amonijačnim otopinama alkalijskih i zemnoalkalijskih metala.
Što su elektridi?
Neprozirni kristali metalnog sjaja koji su dobri vodiči -> dobiveni dodavanjem liganda koji može vezati alkalijski kation u plavu otopinu alkalijskog metala u amonijaku te otparavanjem viška otapala
M(s) ⇄M(am.) ⇄M+(am.)+ e–(am.) + 18-kruna-6 → ELEKTRID
npr. Cs ne ulazi u šupljinu kruna etera (zbog veličine) nego povezuje dva kruna etera
Što su alkalidi?
To su anioni alkalijskih metala
Iako je nastajanje takvih aniona (Na-) jako endotermno, dolazi do kompenzacije zbog stvaranja kristalne rešetke -> jako egzotermna reakcija
2 Na(s) + CH3CH2NH(l) + 222-crypt(s) → [Na(222-crypt)]+Na-(s) (Ispod -10°C)
Koje su karakteristike interkalacijskih spojeva alkalijskih metala s grafitom?
Dobiveni su umetanjem iona alkalijskih metala između slojeva grafita
Spojevi opće formule CxM -> kationi M+ između slojeva s delokaliziranim nabojem
-ako je M = K, x= 8, 24, 36, 48 i 60
KC8 (crveno smeđe)→ KC24→ KC36→ KC60(plavo)
-ako je M = Na, jako nestabilni
NaC64
-ako je M = Li, x= 6, 12, 18
razmak među slojevima u grafitu 3,25 Å→ u C8K 5,43 Å
svojstva - poluvodiči, supravodljivi pri niskim temperaturama; reaktivni (s vodom eksplodiraju)
Navedi neke značajke organometalnih spojeva alkalijskih metala (organolitijevih spojeva)
Organometalni spoj - veza metal-ugljik
Veza M-C je 2,5 puta slabija od veze M-O ili M-N
Organolitijevi spojevi :
-primjena u organskoj i anorganskoj kemiji -> jaki nukleofili/baze
-reaktivni -> na zraku ili u kontaktu s vlagom se zapale -> pirofroni
-imaju jači kovalentni karakter veze od npr. organonatrijevih spojeva (vode struju)
dobivanje - RCl(s) + 2 Li(s) → RLi(s) + LiCl(s)
CH3Br + Li -> CH3-Li (kovalentno) ili CH3(-)Li(+) (ionski)
Jači je udio kovalentnog karaktera u vezi -> zato nema disocijacije
Koordinacijski brojevi su 2-6 ali najčešće 4
(LiCH3)n –> može biti teramer (kocka) ili heksamer (oktaedar)
