Litowce i berylowce.pdf

Część XXIX Litowce i berylowce

I . Litowce

1. Ogólna charakterystyka

 Pierwiastki bardzo reaktywne chemicznie i dlatego nie występują w przyrodzie w

stanie wolnym. Są srebrzystobiałe, lekkie i miękkie - można je kroić nożem. Ze

względu na ich dużą reaktywność przechowuje je się w nafcie, która z nimi nie

reaguje i chroni je od kontaktu z powietrzem i wilgocią.

 Konfiguracja elektronowa najpopularniejszych litowców jest następująca :

 [ 3 Li] = 1s 2 2s 1

 [ 11 Na] = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

[ 19 K ] = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Wszystkie litowce posiadają jeden elektron walencyjny i dlatego tworzą jony

typu M + , na przykład: Li + , Na + , K + .

 Związki litowców barwią płomień palnika :

lit - na karminowo

sód - na żółto-pomarańczowy

potas - na fioletowo

rubid - na jasnofioletowo

 Jeden elektron walencyjny litowców znajduje się w orbitalu s. Poczynając od litu,

u każdego następnego litowca elektron ten znajduje się coraz dalej od jądra

atomowego. Oderwanie więc tego elektronu jest coraz łatwiejsze. Dlatego

reaktywność litowców wzrasta wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastka.

 Elektroujemność - litowce mają najmniejszą elektroujemność wśród

pierwiastków układu okresowego :

Li 1,0; Na - 0,9; K - 0,8; Rb - 0,8; Cs - 0,7

przy czym zmniejsza się ona w miarę wzrostu odległości elektronu walencyjnego

od jądra.

2. Rekcje litowców

 z tlenem dając tlenki i nadtlenki :

4Na + O 2  2Na 2 O (tlenek)

2Na + O 2  Na 2 O 2 (nadtlenek) Na - O --- O - Na

K + O 2  KO 2 (podtlenek ) K - O --- O *

W nadtlenkach występuje tzw. mostek tlenowy , a tlen ma stopień utlenienia -1 , w

podtlenkach -1/2 .

 z wodą:

2Li + 2H 2 O  2LiOH + H 2

 z kwasami:

2K + 2HCl  2KCl + H 2

 z niemetalami:

2Na + H 2  2NaH (wodorek)

2Na + Cl 2  2NaCl (sól )

Tlenki, nadtlenki, wodorki i wodorotlenki litowców mają charakter zasadowy:

K 2 O + H 2 O  2KOH

2Na 2 O 2 + H 2 O  2NaOH + O 2

KH + H 2 O  KOH + H 2

NaOH + HCl  NaCl + H 2 O

NaOH  Na + + OH -

Wodorotlenki litowców są mocnymi zasadami z wyjątkiem LiOH , który jest zasadą

średniej mocy.

II. Berylowce - charakterystyka

1. Wiadomości ogólne

Wszystkie pierwiastki 2 grupy nie występuje w przyrodzie w stanie wolnym,

jedynie w związkach (spowodowane jest to ich dużą reaktywnością. Berylowce są

srebrzystobiałymi metalami. Reaktywność berylowców, mimo, iż mniejsza niż

litowców, jest znaczna i wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej. Beryl jest

kruchy, ale reszta berylowców daje się kroić nożem, twardość maleje wraz ze

wzrostem liczby atomowej. Temperatury topnienia i wrzenia oraz gęstość są

wyższe niż w przypadku litowców, ale mniejsze niż metali ciężkich. Wszystkie

berylowce występują na +II stopniu utlenienia.

Barwienie płomienia przez jony berylowców :

Beryl - nie barwi

Magnez - nie barwi

Wapń - ceglasto-czerwony

Stront - karminowy

Bar - intensywnie zielony

2. Reakcje berylowców

z tlenem : wszystkie berylowce utleniają się do tlenków MeO, bar tworzy nadtlenek

BaO 2

- z wodą: Me + 2H 2 O  Me(OH) 2 +H 2

- z kwasami: Me+HCl  MeCl 2 +H 2

 Amfoteryczność berylu

Beryl, jest jedynym pierwiastkiem bloku s wykazującym charakter

amfoteryczny , pozostałe wykazują charakter zasadowy .

- Be + 2HCl  BeCl 2 + H 2

- Be + 2NaOH + 2H 2 O  Na 2 [Be(OH) 4 ] + H 2

- Na 2 [Be(OH) 4 ] (s)  Na 2 BeO 2(s) +2H 2 O ( podwyższona T )

3. Twardość wody

Obecność różnych soli, głównie wodorowęglanów, chlorków i siarczanów wapnia

i magnezu wywołuje tzw. twardość wody, która utrudnia pienienie się mydła i

innych środków piorących. Przy gotowaniu wody wodorowęglany przechodzą w

znacznie trudniej rozpuszczalne węglany, które strącają się w postaci tzw.

kamienia kotłowego:

Ca(HCO 3 ) 2  CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

Twardość wody wywołana obecnością wodorowęglanów zwana jest twardością

przemijającą, którą poza gotowaniem wody, da się usunąć poprzez

wprowadzenie roztworu zasadowego:

Ca(HCO 3 ) 2 + 2Ca(OH) 2  2CaCO 3 + 2H 2 O

gdy w wodzie znajduje się wodorowęglan magnezu, strąca się jeszcze

wodorotlenek magnezu:

Mg(HCO 3 ) 2 + 2Ca(OH) 2  2CaCO 3 + Mg(OH) 2 + 2H 2 O lub

Mg(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2  CaCO 3 + MgCO 3 + 2H 2 O

Usuwanie twardości wody trwałej (nieprzemijającej)

Trwała twardość wody (czyli taka, która spowodowana jest obecnością chlorków

lub siarczanów ), usuwana jest poprzez destylację lub demineralizację za pomocą

jonitów ( wymieniaczy jonowych ). Jonity to substancje wielocząsteczkowe , o

skomplikowanej budowie, które można przedstawić schematycznie Kt-H (wodór

połączony z zespołem atomów Kt ) lub An-OH (grupa OH połączona z zespołem

An ). Jonity Kt-H to wymieniacze kationowe czyli katonity , a An-OH -

wymieniacze anionowe, czyli anionity . Kationity mają zdolność do wymiany

kationów z roztworu na jony H + :

2Kt-H + Ca 2+  (Kt) 2 Ca + 2H +

Nasycony jonami wapnia katonit, należy regenerować w celu "wyciągania"

kolejnych kationów, poprzez przepuszczenie go przez roztwór kwasu:

( Kt) 2 Ca + 2HCl (aq)  2Kt-H + CaCl 2(aq)

Anionity służą do usuwania anionów:

2An-OH + SO 4 2-  (An) 2 SO 4 + 2OH -

Regenerację anionitu przeprowadza się roztworem mocnej zasady:

(An) 2 SO 4 + 2NaOH  Na 2 SO 4 + 2AN-OH

Pozostałe metody tradycyjne:

 metoda sodowa: Ca(HCO 3 ) 2 + Na 2 CO 3  CaCO 3 + 2Na+ + 2HCO 3 -

metoda fosforanowa: 3Ca(HCO 3 ) 2 + 2Na 3 PO 4  Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6Na + + 6HCO 3 -

 za pomocą mydła:

2C 17 H 35 COONa + Ca(HCO 3 ) 2  (C 17 H 35 COO) 2 Ca + 2Na+ + 2HCO 3 -

4. Wapno palone i wapno gaszone

Wapno palone - CaO, to higroskopijny, biały proszek. Jest powszechnie

stosowany w budownictwie do produkcji zapraw wiążących. Zaprawę murarską

stanowi woda, piasek (SiO 2 ) i wapno gaszone (Ca(OH) 2 ). Gaszenie wapna, czyli

przeprowadzenie wapna palonego w gaszone przebiega w następujący sposób:

CaO + H 2 O  Ca(OH) 2

Zastyganie (twardnienie) zaprawy murarskiej powodowane jest odparowaniem

wody, a wieloletni proces twardnienia przebiega przy udziale atmosferycznego

dwutlenku węgla:

Ca(OH) 2 + CO 2  CaCO 3 + H 2 O

5. Gips

Gips to dwuhydrat siarczanu wapnia (CuSO 4 · 2H 2 O), jest to biała, trudno

rozpuszczalna, krystaliczna substancja. Produktem handlowym jest tzw. gips

palony (półhydrat otrzymywany w temperatucze 100° C):

2(CuSO 4 · 2H 2 O)  (CaSO 4 ) 2 · H 2 O + 3H 2 O

Zaprawa gipsowa powstaje w wyniku zmieszania gipsu palonego z wodą, która

dość szybko twardnieje, na skutek tworzenia się kryształu dwuhydratu (reakcja

odwrotna do palenia gipsu)

6. Zjawiska krasowe

CaCO 3 - bezbarwna krystaliczna substancja występująca jako kreda, marmur

czy wapień, trudno rozpuszczalna w wodzie. Zjawiska krasowe, czyli

rozpuszczanie się skał wapiennych i osadzanie się wapienia w innym miejscu

spowodowane jest tym, że skały wapienne, składają się głównie z węglanu

wapnia, który rozpuszcza się w wodzie zawierającej dwutlenek węgla:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2(aq)  Ca(HCO 3 ) 2(aq)

Wodorowęglan wapnia rozpuszczony w wodzie przemieszcza się w inny rejon i

przy obniżeniu ciśnienia, lub wzroście temperatury następuje proces odwrotny .

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: