Vypracovala: Mgr. Zuzana Szocsová
Prvky s zahŕňajú prvky I.A a II.A skupiny
Prvky I.A skupiny nazývame aj alkalické kovy.
Patria sem Li - lítium, Na - sodík, K . draslík, Rb - rubídium a Fr – francium
Alkalické kovy majú vo valenčnej sfére jeden elektrón v orbitale s a preto ich voláme s1 prvky, elektrónová konfiurácia valenčnej sféry je ns1( číslo periódy)
Prvky II.A skupiny nazývame aj kovy alkalických zemín.
Patria sem Be - berílium, Mg - horčík, Ca - vápnik, Sr - stroncium, Ba - bárium, Ra – radón
Kovy alkalických zemín majú vo valenčnej sfére dva elektróny v s orbitale, preto ich nazývame aj s2 prvky, elektrónová konfigurácia valenčnej sféry je ns2 ( číslo periódy)
Fyzikálne a chemické vlastnosti s prvkov
s1 - prvky
- majú veľké atómové polomery( rastú priamo úmerne protónovému číslu Z)
- do väzby poskytujú svoj jediný valenčný elektrón
- sú veľmi reaktívne
- sú to veľmi mäkké kovy,dajú sa krájať nožom
- strierbolesklé kovy
- majú nízku teplotu topenia - klesá od li po Cs
- majú malú hustotu ( Li, Na, K majú menšiu hustotu ako voda)
- reakcie sú búrlivé až výbušné , preto sa alkalické kovy uskladňujú v petroleji ( nereaktívne prostredie)
s2 prvky
- majú menšie atómové polomery ako s1 prvky
- majú dva valenčné elektróny, ktoré poskytujú do väzby a ťažšie sa odtrhnú z elektrónového obalu, a preto sú s2 prvky menej reaktívne ako s1 prvky
- sú tvrdšie ako alkalické kovy
- majú vyššiu teplotu topenia ako alkalické kovy
- sú krehké
- prvky s sú najreaktívnejšie kovy, pretože valenčné elektróny sa štiepia pomerne jednoducho a ľahko.
- ionizačná energia týchto prvkov je veľmi malá, ľahko odovzdávajú valenčné elektróny čím nadobúdajú konfiguráciu najbližšieho vzácneho plynu a tvoria tak ióny.
Alkalické kovy : M → M+ + e-
Kovy alkalických zemín : M → M2+ + e-
- sú silné redukovadlá, veľmi dobre reagujú s vodou, kyslíkom, halogénmi.
- katióny s prvkov charakteristicky sfarbujú plameň:
K - fialová
Na - žltá
Li - karmínovočervená
Mg - oslnivá
Ca - tehlovočervená
Sr - karmínovočervená
Ba - zelená
Výskyt
Ca, Na, K, Li sú veľmi rozšírené v zemskej kôre (najrozšírenejšie), ostatné s prvky sa vyskytujú v malých množstvách. Zastúpenie Ra a Fr je veľmi vzácne.
Prvky s sú veľmi reaktívne a v prírode sa nachádzajú v podobe zlúčenín. Keďže veľká časť alkalických kovov je rozpustná vo vode, prvky s1 sa vyskytujú v jazerách ,v moriach, v minerálnych vodách a v soľných ložiskách. Katióny Na, Ca a K sú dôležitou súčasťou ľudských, rastlinných aj živočíšnych tiel.
Kovy alkalických zemín sú vo vode rozpustné v menšej miere ako alkalické kovy, a vyskytujú sa v prírode v podobe minerálov a hornín. Mg je významný biogénny prvok, je súčasťou chlorofylu.
Príprava
Priemyselne sa vyrába najmä Na, Mg hlavne elektrolýzou ich roztavených chloridov. Elektrolýza NaCl - chloridu sodného sa realizuje v elektrolyzéry. Anódu tvorí grafit a katóda je zo železa. Anóda aj katóda sú napojené na zdroj jednosmerného napätia. Katióny sodíka ( majú kladný elementárny náboj) sa pohybujú ku záporne nabitej katóde. Na katóde dochádza k ich redukcii - prijímajú elektrón a tvoria atóm sodíka.
Na + e- → Na
Chloridové anióny( majú záporný elementárny náboj) sa pohybujú ku kladne nabitej anóde, kde dochádza k ich oxidácii, t.j. chloridové anióny prijímajú elektrón a vzniká atóm chlóru. Atóm chlóru je veľmi reaktívny a tvoria sa molekuly chlóru.
Cl- + e- → Cl
Cl + Cl → Cl2
Použitie
Na, Mg sa používajú pri organických syntézach a pri výrobe zliatin.Dôležitou súčasťou zliatin je aj Li - spôsobuje ich tvrdosť a odolnosť. Na sa používa na výrobu peroxidu. Cs sa používa pri výrobe fotočlánkov.
Zlúčeniny
Prvky s1
V zlúčeninách tvoria jednomocné katióny. Majú oxidačné číslo plus I. Katión alkalických kovov sú bezfarebné. Vytvárajú iónové zlúčeniny a sú všetky okrem Li2CO3 rozpustné vo vode.
Uhličitany - s vodou reagujú ako zásady za vzniku hydrogén uhličitanov a hydroxidu.
K2CO3 - potaš, používa sa pri výrobe skla a mydla.
Na2CO3 - sóda, používa sa na zmäkčovanie vody, pri výrobe skla a mydla.
Dusičnany - bezfarebné a vo vode nerozpustné látky.
NaNO3 - dusičnan sodný, používa sa ako priemyselné hnojivo.
KNO3 - dusičnan draselný, používa sa ako hnojivo a na výrobu výbušnín.
Sírany - bezfarebné a vo vode nerozpustné látky.
K2SO4 - síran didraselný, používa sa ako hnojivo
Halogenidy - sú bezfarebné kryštalické látky, ktoré majú iónový charakter.
NaCl - chlorid sodný, používa sa ako kuchynská soľ v potravinárstve a domácnostiach, má konzervovacie účinky
KCL - chlorid draselný(silvýn)
Priemyselne najrozšírenejšie sú NaOH - hydroxid sodný a Na2CO3 - uhličitan sodný.
Hydroxid sodný sa vyrába elektrolýzou soľanky( vodný roztok NaCl)
Elektrolýza prebieha nasledovne:
Dej na katóde :
2Na+ + 2e- → 2Na
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
H2 sa v podobe plynu uvoľňuje
Dej na anóde :
2Cl- - 2e- → Cl2
Produkty elektrolýzy soľanky sú Cl2 - plynný chlór, NaOH - hydroxid sodný, H2 - plynný vodík
Prvky s2
V zlúčeninách vystupujú s oxidačným číslom + II, pretože do väzby poskytujú dva elektróny. Väčšina zlúčení kovov alkalických zemín je nerozpustná vo vode. Kovy alkalických zemín tvoria rôzne horniny a minerály napríklad CaCO3 - vápenec, ktorý vytvára pohoria. Mramor je kryštalická forma vápenca, je leštiteľný a využíva sa v stavebnom priemysle.
Oxidy - biele látky, ktoré majú vysokú teplotu topenia, reagujú s vodou za vzniku hydroxidov.
CaO - oxid vápenatý (pálené vápno) sa vyrába tepelným rozkladom ( pri teplote asi 900 až 1000 °C) CaCO3 vo vápenkách.
CaCO3 → CaO + CO2
CaO - používa sa hlavne v sklárskom priemysle, metalurgii, alebo ako hnojivo a tiež v stavebnom priemysle. Pri reakcii s vodou sa uvoľňuje teplo a vzniká hydroxid vápenatý Ca(OH)2 ( hasené vápno)
CaO + H2O → Ca(OH)2
Hasené vápno sa používa pri príprave malty v stavebníctve. Malta na vzduchu tvrdne. Podstatou toho tvrdnutia je , že hydroxid vápenatý viaže CO2 - oxid uhličitý so vzduchu. Toto prebieha za vzniku CaCO3 a prítomná voda sa vyparí
Uhličitany - sú vo vode nerozpustné, tuhé.
CaCO3 - uhličitan vápenetý.
MgCO3 - uhličitan horečnatý (magnezit)
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Sírany - vo vode nerozpustné.
Ca(HCO3)2 - hydrogén uhličitan draselný, spôsobuje prechodnú tvrdosť vody
CaSO4 - síran vápenatý, spôsobuje trvalú tvrdosť vody
CaSO4 . H2O - sadrovec. po jeho zahriatí sa stráca časť kryštalickej vody a vyniká sadra CaSO4.1/2 H2O - Sadra sa po zmiešaní s vodou hydratuje pričom tvrdne a zväčšuje svoj objem.
Dusičnany
Ca(NO3 ) - liadok vápenatý (dusičnan vápenatý)
BaSO4 - baryt
Použitá literatúra:
Chémia pre 1. ročník gymnázií, Kolektív autorov, SPN, 2003