I.A skupina – s1 prvky, II.A skupiny – s2 prvky

 

   Otázka: I.A skupina – s¹ prvky,  II. A skupiny – s² prvky

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): net

 

 

 

 

I.A skupina – s¹ prvky

• Li, Na, K, Rb, Cs, Fr (radioaktivní) = ALKALICKÉ KOVY
• valenční sféra ns¹– snaží se získat EK vzácného plynu a odštěpí jeden elektron – kationy M⁺
• silně elektropozitivní, malá izonizační E, (nízká hodnota elektrononegativity – ve sloučeninách převážně iontové vazby)
• měkké, stříbrolesklé, malá hustota
• na vzduchu snadno oxidují a pokrývají se vrstvou oxidačních produktů
• dobří tepelní a električtí vodiči
• uvolněné elektrony jsou poskytnuty atomům nebo iontům jiných prvků, které se tím redukují → SILNÁ REDUKČNÍ ČINIDLA
• velmi reaktivní – uchovávají se pod petrolejem
• Li → Cs = nárůst elektropozitivity, reaktivity, rozpustnosti, síly bazí, iontového charakteru vazby (LiOH – nejslabší hydroxid; RbOH – nejsilnější hydroxid)

 

• Výskyt: ve formě solí (jsou většinou rozpustné ve vodě)

→       NaCl – halit, sůl kamenná

→       KCl – sylvín

→       KCl * MgCl₂ * 6H₂O – karnalit

→       KCl * MgSO₄ * 3H₂O – karnit

→       NaNO₃ – chilský ledek

→       Na₂CO₃ – trona

→       Li, Rb, Cs – vzácné, rozptýlené

→       Na⁺, K⁺ – nezbytná součást těl rostlin a živočichů

 

• Výroba: z halogenidů elektrolýzou tavenin; t. t. se snižuje přidáním např. CaCl₂

katoda (Fe): 2Na + 2e^–  → 2Na

anoda (C): 2Cl^– → Cl₂ + 2e^–

celkově: NaCl → (elektrolýza taveniny) 2Na + Cl₂

• Chemické vlastnosti: prudká reakce s vodou (nejpomaleji Li)

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

 

• SLOUČENINY:

→       ve sloučeninách oxidační číslo +I – tvoří kationty M⁺ a vlastnosti sloučenin jsou dány chováním aniontů

→       mají iontový charakter, jsou dobře rozpustné ve vodě

→       úplně disociují na kationty a anionty

→       páry těkavých sloučenin charakteristicky zbarvují plamen:

Li⁺ – purpurově červeně

Na⁺ – žlutě

K⁺ – fialově (nutno pozorovat přes žluté kobaltové sklo, „odfiltruje“ žluté zbarvení Na+)

Rb⁺ – fialově červeně

Cs⁺ – azurově modře

→       HYDROXIDY: bezbarvé, hydroskopické, leptavé, rozpustné

▪   NaOH: průmyslová výroba elektrolýzou vodného roztoku chloridu sodného amalgámovou metodou

1. anoda: 2Cl^– – 2e^– → Cl₂ vyvíjí se plynný Cl
2. katoda (Hg): 2Na⁺ + 2e^– + Hg → 2NaHgn sodík se sloučí s Hg a vzniká Amalgám
3. amalgám reaguje s vodou – přitom vzniká:

2NaHgn + H₂O →2NaOH + H₂ + Hg zregenerovaná uvolněná rtuť se vrací do elektrolyzéru

produkty jsou: H₂, Cl₂, NaOH

▪   Hydroxidy alkalických kovů – ve vodě dobře rozpustné, ve vodě plně disociují na ionty př. Na⁺ a OH^– → silné zásady

▪   široké použití: výroba mýdel, celulózy a papiru, umělého hedvábí

 

→       UHLIČITANY: nejvýznamnější Na₂CO₃ a K₂CO₃

▪   Na₂CO₃ (soda), výroba: ze Solanky Solvayovým způsobem (založen na malé rozpustnosti NaHCO₃ v H₂O)

1. do roztoku nasyceného za chladu NH₃ se zavádí CO₂

NaCl + NH₃ + H₂O + CO₂  → NaHCO₃ + NH₄Cl

1. po odfiltrování NaHCO3 se rozkládá na kalcinovanou sodu

2NaHCO₃ → (150°C) Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ (zpět do výroby)

1. uvolní se zpět do výroby: NH₃, účinkem Ca(OH)₂

2NH₄ + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + NH₃ + 2H₂O

 

▪   Uhličitan vápenatý krystalizuje z vodných roztoků jako Na₂CO₃ * 10H₂O ( = krystalová soda; Glauberova sůl)

▪   NaHCO3: „užívací soda“, ve vodě omezeně rozpustný; používá se k tlumení kyselosti žaludečních šťáv; prášek do pečiva

▪   K₂CO₃: potaš; vyrábí se z melasy (odpad při výrobě cukru); výroba mazlavého mýdla; chemického skla (simax)

▪   uhličitany alkalických kovů (s výjimkou Li₂CO₃) reagují s vodou zásaditě v důsledku hydrolýzy: CO₃^2- + H₂O →  HCO₃^– + OH^–

 

→       HALOGENIDY

▪   krystalické látky, dobře rozpustné

▪   iontová struktura př. NaCl

 

→       DUSIČNANY A SÍRANY

▪   rozpustné v H2O, krystalické látky

▪   použití jako hnojiva: KCl, K₂SO₄

▪   KNO₃ – výroba výbušnin

 

II. A skupiny – s² prvky

• Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra (radioaktivní) = KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN
• EK: ns² → 2VE → II. A skupina
• ve srovnání s s¹ prvky – méně reaktivní – 2VE, které jsou v menších atomech pevněji vázání →  větší ionizační E
• vyšší teploty tání, jsou tvrdší a křehké; stříbrolesklé
• Be → Ba = stoupá elektropozitivita, stoupá bazicita (Ba(OH)2 – silná báze, nejreaktivnější, svými vlastnostmi se blíží vlastnostem alkalických kovů)
• Výskyt:

→       3BeO * Al₂O₃ * 6SiO₂ – beryl, vytváří polodrahokamy – zelený smaragd a modrý aquamarin

→       MgCO₃ – magnezit

→       MgCO₃ * CaCO₃ – dolomit

→       CaCO₃ – kalcit (česky – mramor!)

sírany:

→       CaSO₄ * 2H₂O – sádrovec

→       BaSO₄ – baryt

 

→       CaF₂ – kazivec (fluorit)

 

→       součást fosforečnanů (apatit, fosforit), křemičitanů

→       Ca(kosti) + Mg(vázán v chlorofylu) = biogenní prvky

→       ostatní prvky jsou méně běžné a velmi vzácné

• Výroba: elektrolýzou tavenin příslušných chloridů, popřípadě aluminotermicky ( 3BaO + Al → Al₂O₃ + 3Ba)
• Vlastnosti:

→       Be: lehký tvrdý kov, vysoké tt, používá se do speciálních slitin pro výrobu nejiskřivých nástrojů, ložisek a chirurgických nástrojů; sloučeniny jsou jedovaté

→       Mg: lesklý, lehký kov, po zapálení na vzduchu hoří oslnivě bílým plamenem  (2Mg + O_{2 –} 2MgO); 3Mg + N₂ – Mg₃N₂ (přímo se slučuje s dusíkem)

→       lehké slitiny: magnalium, duraluminium

→       dají se dokázat charakteristicky zbarveným plamenem:

Ca²⁺ – cihlově červeně

Sr²⁺ – karmínově červeně v chemické analýze (zbarvení způsobí anionty)

Ba²⁺ – zeleně

• Reakce:

→       schopny tvořit HYDRIDY

BaH₂: BeCl₂ + 2LiH → BeH₂ + 2LiCl (kovalentní vazba)

CaH₂: Ca + H₂ → CaH₂ (iontová vazba)

→       OXIDY

▪   MgO – bílý prášek, přímou syntézou, „pálená magnézie“, používá se k výrobě žáruvzdorného materiálu, vznik termickým rozkladem (MgCO₃ → MgO + CO₂)

▪   CaO – získává se pálením vápence (v pecích – „vápenkách“)

▪   CaCO₃ → CaO (pálené vápno – stavebnictví) + CO₂

▪   reaguje s vodou za uvolňování tepla

CaO + H₂O →  Ca (OH)₂ (hašené vápno – na přípravu malty = směs vápna, vody a písku)

▪   Tvrdnutí malty: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

▪   Ca(OH)2 – ve vodě rozpustný,  jeho vodná suspenze = vápenné mléko

▪   BaO, BeO, SrO

→       HYDROXIDY

▪   Mg(OH)₂: ve vodě téměř nerozpustný, v lékařství se používá jako polysan (gen na spáleniny) a gastrogel (antacidum) – neutralizuje přebytek kyselin v zažívacím traktu

▪   Ba(OH)₂: silná zásada; BaO + H₂O → Ba(OH)₂ – „barytová voda“

→       SOLI VÁPENATÉ

▪   CaCO₃: v přírodě nejrozšířenější sloučenina Ca; vyskytuje se ve 2 krystalových modifikacích (kalcit, aragonit)

• mramor: technické označení pro vápence, které je možno leštit
• nerozpustný CaCO₃ se účinkem vodného roztoku oxidu uhličitého mění na hydrogenuhličitan; CaCO₃ + H₂O + CO₂  → Ca (HCO₃)₂  – vznik krápníků; reakce může probíhat oběma směry – je podstatou krasových jevů

▪   Ca(HCO₃)₂: způsobuje přechodnou tvrdost vody, lze ji odstranit povařením ( Ca(HCO₃)₂  → CaCO₃ + H₂O + CO₂)

▪   z vápence a hlín (obsahujících křemičitany hlinité) se pálením vyrábí CEMENT (práškovitá směs látek – po smísení s vodou vzniká beton)

▪   CaSO₄: ve vodě málo rozpustná látka, příčinou trvalé tvrdosti vody; odstraníme ji přidáním sody (CaSO₄ + Na₂CO₃  → CaCO₃ + Na₂SO₄)

▪   v přírodě známý minerál (bílá odrůda – úběl = alabastr) sádrovec (CaSO4 * 2H2O)  → sádra (CaSO₄ * ½ H₂O) – smísením opět s vodou hydratuje, tvrdne a zvětšuje svůj objem asi o 1%

→       VÁPENATÁ HNOJIVA:

▪   Ca(NO₃)₂– ledek vápenatý

▪   CaCN₂ – kyanid vápenatý

▪   Ca(H₂PO₄)₂ – superfosfát