I. főcsoport ALKÁLI FÉMEK Flashcards
I. főcsoport tagjai
Li; NA; K; Rb; Cs; Fr
Alkálifémek
Elektronkonfiguráció: ns1
csak sóikban fordulnak elő
ásványaik léteznek
Fizikai tulajdonságok
-könnyű, puha fémek; vághatóak; sűrűségük kicsi (Li-K “úszik a vízen”
-olvadáspontja alcsony; a rendszám növekedésével csöken pl.: op (Cs)=28,5°C
-jó elektromos- és hővezetők
-térben centrált kockarácsban kristályosodnak
-lángfestés:
Li: kárminpiros
Na: tűzsárga
K: halványlila
Rb: sötétvörös
Cs: kék
Lángfestés lépései:
(Zn por; 1:1-es sósav; izzítótégely)
1. a só elpárolog (ált. klorid, ami illékony)
2. a molekula homolitikusan elbomlik atomjaira NaCl=Na+ +Cl- (kivéve LiOH)
3. a fématom vegyértékelektronja termikusan gerjesztődik Na=Na*
4. a gerjesztett állapot megszűnése fotonemisszióval Na=Na+ frekvrenciaPlank-állandó
-ionizációs energia kicsi; oszlopban lefelé csökken Li=>Cs csökken
-elektródpotenciál NAGY negatív érték => erős redukálószerek (Li a legnegatívabb; oka a Li+ ion nagy szolvatációs energiája)
-fotoelektromos hatást mutatnak (fotoelektron sokszorozók)
- DIAGONÁL-szabály miatt Li hasonlít Mg-re
Kémiai tulajdonságok
-nagy reaktivitás (petróleum alatt tárolandók)
-gyors oxidáció
-oxidos, hidroxidos (páratartalom miatt); karbonátos bevonat; Li esetén nitrides réteg
-vegyületeik főleg ionosak, jól oldódnak vízben (kivétel Li vegyületek)
-halogénekkel robbanásszerű hevesség (halogenidek)
-oxidok oxigénfeleslegben
Li2O oxid
Na2O2 peroxid
KO2EbO2; CSO2 szuperoxid
-Li 100°C felett nitrogénnel nitridet képez; Li3N, de már szobahőmérsékleten nitridesedik (diagonálszabály miatt)
-prótikus oldószerekben kémiailag oldódnak, saverősség függvényében heves reakció
-savakkal robbanásszerű hevességgel:
Na+HCl=NaCl+H2
K+H2O=KOH+H2
Na+EtOH=EtONa+H2
-K esetén MeOH robban, kevésbé illékony alkohol
-ammóniával:
Na+NH3=NaNH2+H2 (katalizátor)
Az alkálifémek (és az alkáliföldfém triád és Eu; Yb) koncentrációfüggő kék színnel paramágneses oldatot adv reverzibilisen oldódnak ammóniában => ez az oldat alakul át aminná; H2 fejlődéssel
az oldás: kation+szolvatált elektron kialakulása miatt van
a SZOLVATÁLT aniont H-hidas ammónium klaszter veszi fel (NH3)n-
További kémiai reakciók
Higannyal:
*nagyon stabil amalgám, ez csökkenti a reaktivitást
Fémorganikus Li vegyületek:
*MeLi; BuLi
*erősen poláris kovalens vegyületek
*éteres közegben oldódnak (3 éter koordinálódik)
*szilárd fázisban polimer
*előállítás: BuBr+2Li=BuLi+LiBr
*Grignard-típusú vegyületek, de reaktívabbak
*Li-ciklopentadienid; aromás anion 6Pí
Sók oldhatósága:
-jobban oldódnak, mint a karbonátok, foszfátok
-kivétel Li (diagonál)
-karbonát lúgosan hidrolizál (hidroxid karbonátosodik)
Előállítás
Halogenidek olvadék elektrolízise (sok, olcsó)
-op csökkentő adalék
-Na előállítása Down-cellában; CaCl2 op pnt csökkentő (60%)
-A: Na; Ca
-hűtéskor Ca kikristályosodik, visszakerül
NaOH előállítása
NaCl vizes oldatának elektrolízise
-diafragma elj.
-membrán lj. Nafion
-harang elj.
-Hg katódos elj amalgámcella
Diafragma:
K: H2O+2e-=H2+2OH-
A: 2Cl-=Cl2+2e-
Hg-katód:
xHg(l)=Na+(aq)+e-=NaHgx(l)
Bontócella:
2NaHgx(l)+2H2O(l)=(grafit)2NaOH(aq)+H2(g)+2xHg(l)
SOLVAY-eljárás, Na2CO3 előállítás
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3(hvítés)=Na2CO3+H2O+CO2
2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O
Bemenő anyagok:
NaCl; CaCO3
-CaCO3-at hevítik, CaO; CO2
-CO2 visszaforgatott ammóniával és tömény NaCl-el NaHCO3 (kb. rosszul oldódó) csapadékot ad, szűrhető;hevítve a termék NaCO3+CO2 (CO2 visszaforgatható)
-melléktermék CaCl2
