Transcript 06_1.(IA)_csoportx - Vegyészeti
Slide 1
1. CSOPORT
(IA CSOPORT)
Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola
CSÓKA
Készítette: Varga István
1
Slide 2
EN
Ei
Top
Tfp
A fémes jellem erősödik
Rb
cs ö k k e n
K
cs ö k k e n
Na
cs ö k k e n
Li
cs ö k k e n
H
A
vegyértékelektronok
általános
elektronszerkezete
1
ns
Cs
Fr
2
Slide 3
H
nemfém
Li
Na
K
Rb
alkálifémek
Cs
Fr
3
Slide 4
AZ ALKÁLIFÉMEK FONTOSABB ADATAI
Fontosabb adatok
Elektronegativitás
Pauling szerint
Ei (I.) [kJ/mol]
Olvadásponti
hőmérséklet [°C]
Forrásponti
hőmérséklet [°C]
Sűrűség [g/cm3]
Lángfestés
A bázisok erőssége
a nyíl irányában
növekszik
Li
0,98
Na
0,96
K
0,82
Rb
0,82
Cs
0,79
Fr
0,77
520
180,5
502
97,8
420
63,5
400
38,9
380
28,7
380
27
1330
892
760
688
670
677
0,534 1,0066 0,863 1,532 1,886 1,87
piros
sárga
lila
vörös
kék
-
4
Slide 5
5
Slide 6
Relatív atomtömeg
22,9897
Rendszám
Na
11
502 kJ/mol
Az atom felépítése
Elektronkonfiguráció:
Elektronegativitás
0,9
Első ionizációs energia
p+ = 11
e- = 11
n0 = 12
1s22s22p63s1
vegyértékszint
A 6. leggyakrabban előforduló elem, de az
alkálifémek közül a nátrium a legelterjedtebb a
természetben.
6
Slide 7
A nátriumot Davy angol kémikus
fedezte fel 1807-ben miközben
NaOH-ot elektrolizált.
Fontosabb ásványai:
Sir Humphry Davy
(1778 – 1829)
halit (kősó) NaCl
chilei salétrom NaNO3
szóda Na2CO3
glaubersó Na2SO4
kriolit Na3[AlF6]
nátriumföldpát Na[AlSi3O6]
7
Slide 8
A nátrium ezüstfehér színű, erős fémfényű, puha
(késsel vágható) paramágneses fém.
Elektromos és hővezető képessége a rézének kb.
40%-a. Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért
levegőtől elzárva tárolják.
Kisebb mennyiségű nátriumot általában petróleumban
célszerű tárolni.
A paramágnesesség párosítatlan elektronokat
tartalmazó atomokban és molekulákban fordul elő,
amelyek betöltetlen elektronhéjakkal rendelkező ionokat
tartalmaznak.
8
Slide 9
13 izotópja ismert. Ezek közül csak a 23-as
tömegszámú stabil (a többi izotóp
radioaktív). A két legjelentősebb radioaktív
izotópja:
22Na, felezési ideje
2,602 év, és a
24Na, felezési ideje 15 óra.
9
Slide 10
Emissziós színképe a látható tartományban
10
Slide 11
NaCl vagy 40%-NaCl és 60% CaCl2 összetételű
keverék megolvasztásával nyert olvadék
elektrolízisével állítják elő.
A tiszta NaCl 1100°C-on, míg az említett keverék 600°C-on
olvad, ezért a keverékből való előállítás gazdaságosabb.
o
N aC l ( s )
Na
olvasztás 1100 C
katód (-)
anód (+)
(l )
Cl
(l )
2 N a(l ) 2 e 2 N a(l )
2 C l( l ) C l2 ( g ) 2 e
11
Slide 12
Az elektrolízist tűzálló téglával bélelt medencében végzik. Az olvadékba két
elektród merül úgy, hogy a grafitból készült anódot (+) gyűrű alakú vaskatód (-)
veszi körül. A katódon leváló olvadt nátrium fölfelé áramlik és elvezetődik a
medencéből. A klórgáz az anód fölött elhelyezett kürtőben gyűlik össze, és onnan
vezetődik el.
12
Slide 13
Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen.
A felnőtt ember szervezetében mintegy 83-97 g
nátrium található. Ennek 60-65%-a test víztereiben, 3540%-a kötött formában, a csontokban, a
kötőszövetekben.
A káliummal szorosan összefüggve, fontos szerepe
van a nátrium pumpának: a sejt negatív töltésű ionjai
vonzzák a sejten kívül található pozitív nátrium ionokat,
amelyek a sejtfalon áthaladnak, így semlegesíteni tudják
a távozott kálium ionok hatását.
13
Slide 14
Felhasználása
Redukálószerként más fémek előállításakor. Például:
TiCl4 + 4Na → Ti + 4NaCl
Repülőgépmotorok és nagy teljesítményű atomreaktorok
hűtőközege (cseppfolyós állapotban).
Nátriumlámpákban (nagyon jó fényhasznosulás, de a
színe miatt csak korlátozottan használható: pl. az erős
narancssárga fényű utcai lámpákban).
Szerves vegyületek víztelenítésére.
Festék-, lakk- és műkaucsuk-gyártás során.
14
Slide 15
Kémiai tulajdonságai
Alacsony a standardpotenciálja, ezért jó
redukálószer.
Levegőben elégetve dinátrium-peroxid
keletkezik.
2Na + O2 → Na2O2
Vízzel heves, exoterm reakció közben nátriumhidroxid és H2-gáz fejlődik:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
15
Slide 16
Híg savakkal reagálva H2-gázt fejleszt a következő
reakció szerint:
2Na + 2HCl → H2 + 2NaCl
A halogén elemekkel szintén hevesen reagál,
miközben megfelelő nátrium-halogenid keletkezik.
Klórral a reakcióban fehér NaCl keletkezik a
következő reakció szerint:
2Na + Cl2 → 2NaCl
A nátrium és vegyületei a lángot sárgára festik.
16
Slide 17
17
Slide 18
Fontosabb vegyületei
Vegyületeiben a nátrium oxidációs száma +1.
Nátrium-klorid (konyhasó, kősó) – NaCl: Színtelen,
szagtalan, kristályos (ionrácsos), magas olvadáspontú,
nem nedvszívó vegyület. Szilárd állapotban
lapközepes kockarácsot alkot. Az ionrácsot pozitív
nátrium (Na+) és negatív klorid (Cl−) ionok alkotják. Az
ionokat erős elektrosztatikus vonzóerő - az ionkötés tartja össze. Minden pozitíviont, hat negatívion, és
minden negatíviont hat pozitívion vesz körül .
18
Slide 19
Olvadáspont: 801°C
Forráspont: 1465 °C
Sűrűség: 2,16 g/cm3
Kősókristály
Konyhasó
Cl--ionok
Na+-ionok
19
Slide 20
Nátrium-karbonát (szóda, kalcinált szóda,
sziksó) – Na2CO3:
A természetben is előforduló nátriumvegyület.
Vízmentes állapotban fehér porszerű vegyület
(kalcinált szóda), amely vízben hőfejlódés közben
oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású a
karbonátion hidrolízise miatt.
20
Slide 21
Olvadáspont: 854°C
Forráspont: 1600 °C
Sűrűség: 2,53 g/cm3
21
Slide 22
Solvay-féle (ammóniás) eljárással történik
konyhasóból, ammóniából és szén-dioxidból
úgy, hogy a telített NaCl-oldatba először
ammóniát, majd CO2-gázt vezetnek.
NH4HCO3 kelet-kezik, ami a konyhasóval
reagálva NaHCO3-ot és NH4Cl-ot ad.
A NaHCO3 az oldat hűtésekor
kikristályosodik, míg az NH4Cl oldatban
marad.
22
Slide 23
23
Slide 24
A kristályos NaHCO3-ot szűréssel elválasztják
az oldattól, majd 180°C-on hevítve
(kalcinálás) szódává alakítják. A hevítés során
felszabaduló szén-dioxidot visszavezetik a
folyamatba.
Az NH4Cl-ot tartalmazó oldatból Ca(OH)2oldat segítségével felszabadítják,
regenerálják az ammóniát és visszavezetik a
folyamatba.
24
Slide 25
NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)
2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2 + 2H2O
2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2 → CaCl2 +2NH3 + 2H2O
25
Slide 26
Nátrium-hidroxid (marónátron, zsírszóda,
kőszóda) – NaOH:
Fehér színű, kristályos, higroszkópos
vegyület. Levegőn tartva először
elfolyósodik, majd a levegő szén-dioxidjával
egyesülve nátrium-karbonáttá alakul.
26
Slide 27
Vízben hőfejlődés közben feloldódik.
A kapott oldat erős bázis, maró és mérgező
hatású.
H 2 O( l )
N aOH ( s ) N a
( aq )
OH
( aq )
NaCl-oldat elektrolízisével történik.
2 N aC l 2 H 2 O
2 N aO H H 2 C l 2
elektrolízis
27
Slide 28
A katód- és az anódteret el kell választani
egymástól, hogy a katódon képződött
hidroxidionok ne reagálhassanak az anódon
képződött klórral valamint, hogy a hidrogén
és a klór ne képezzenek klórdurranógázkeveréket.
A katód- és anódtér elkülönítésének módja
alapján kétféle eljárást különböztetünk meg:
- a diafragmás- és
- higanykatódos eljárást.
28
Slide 29
A diafragmás eljárásnál a katód- és
anódteret azbesztszövetes diafragmával
különítik el. Az anódon klórgáz fejlődik, a
katódon pedig az azbeszten átszivárgó
elektrolitból hidrogéngáz keletkezik. Itt az
oldatban levő nátriumionok a szaporodó
hidroxidionokkal NaOH-ot adnak, melyet
folyamatosan elvezetnek.
A higanykatódos eljárás során a
katódot és az anódot két külön
cellában helyezik el. Az egyik cellában
képződött nátrium, amalgám
formájában a másik cellába is átkerül.
Itt a higany anódként működik és az
amalgám: Hg, NaOH és H2-termékekre
bomlik.
29
Slide 30
Felhasználása:
timföldgyártás,
szappangyártás,
cellulóz-, műselyem- és papírgyártás,
tisztítószerek gyártása,
kőolajtermékek tisztítása.
Híg vizes oldatát fertőtlenítésre is fel
lehet használni.
30
Slide 31
Nátrium-szulfát (glaubersó) – Na2SO4:
A természetben is előforduló színtelen,
kristályos vegyület. +32°C alatt dekahidrát
formájában, míg +32°C fölött vízmentes
állapotban kristályosodik.
31
Slide 32
Iparilag kősóból állítják elő magnéziumszulfát segítségével.
2NaCl + MgSO4 → Na2SO4 + MgCl2
Felhasználása:
Nagy mennyiségben használja az üveg-,
papír- és textilipar.
32
Slide 33
Nátrium-nitrát (chilei salétrom) – NaNO3:
Színtelen, vízben jól oldódó
kristályos vegyület, amely a
természetben is
megtalálható.
33
Slide 34
Ipari előállítása szódából és salétromsavból
történik a következő reakció szerint:
Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2
Elsősorban nitrogéntartalmú műtrágya
gyártására használják, de egyes
robbanóanyagok gyártásánál is fontos
nyersanyag.
34
Slide 35
35
Slide 36
Relatív atomtömeg
39,0983
Rendszám
19
K
0,82
420 kJ/mol
Az atom felépítése
Elektronkonfiguráció:
Elektronegativitás
Első ionizációs energia
p+ = 19
e- = 19
n0 = 20
1s22s22p63s23p64s1
vegyértékszint
A 7. leggyakrabban előforduló elem.
36
Slide 37
Humphry Davy állított elő 1807-ben, KOH-
olvadék elektrolízisével.
Nagy reakcióképessége miatt csak
vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő,
mint amilyenek a:
káliumföldpát K[AlSi3O8]
muszkovit KAl2[AlSi3O10](OH,F)2
szilvin KCl
karnalit KMgCl3·6H2O
glaserit K3Na(SO4)2
37
Slide 38
A kálium ezüstfehér színű (a nátriumnál
kissé sötétebb), erős fémfényű, puha
(késsel vágható) paramágneses, jó
elektromos- és hővezető fém.
Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért
levegőtől elzárva tárolják.
Kisebb mennyiségű káliumot általában
petróleumban célszerű tárolni.
38
Slide 39
A káliumnak 24 ismert izotópja van. Ebből
három fordul elő a természetben:
39K - 93,3%-ban,
40K - 0,0117%-ban
(radioaktív felezési ideje
1,25·109 év) és
41K - 6,7%-ban.
39
Slide 40
Emissziós színképe a látható tartományban
40
Slide 41
KOH-olvadék elektrolízisével.
KCl redukálásával magas hőmérsékleten kb.
870°C-on elemi nátrium segítségével a következő
reakció szerint:
KCl + Na → K + NaCl
KF-ból kalcium-karbiddal 1000-1100°C-on:
2KF + CaC2 → CaF2 + 2K + 2C
41
Slide 42
Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen.
A szervezetben az ingerület-átvitelben van
elengedhetetlen szerepe a nátriummal együtt.
Ezen kívül fontos még az izomműködéshez, a sejtek
energiaellátásában és a sav-bázis egyensúly
fenntartásában.
Az emberi szervezetben körülbelül 150 gramm kálium
található. Hiánya ritkán alakul ki (például hányás,
hasmenés esetén), akkor izomgyengeség, szívműködési
problémák léphetnek fel és a vesék is károsodhatnak.
42
Slide 43
A 42-es tömegszámú K-izotópot az orvosi
diagnosztikában
Egyes szerves vegyületek szintézisénél
KO2 előállítására
Más káliumvegyületek előállítására.
43
Slide 44
Reakcióképesebb a nátriumnál.
Oxigénnel közvetlenül KO2 (kálium-szuperoxidot)
képez a következő reakció szerint:
K + O2 → KO2
Vízzel heves, exoterm reakció közben káliumhidroxid és H2-gáz fejlődik:
2K + 2H2O → 2KOH + H2
44
Slide 45
Peroxid és oxid a következő reakciók szerint
keletkezik:
2K + 2O2 → K2O4
K2O4 + 6K → 4K2O
A halogén elemekkel szintén hevesen reagál,
miközben megfelelő kálium-halogenid keletkezik.
Klórral a reakcióban fehér KCl keletkezik a következő
reakció szerint:
2K + Cl2 → 2KCl
45
Slide 46
A hidrogénnel, mint más alacsony
standardpotenciálú fémek, kálium-hidridet
(KH) képez.
2K + H2 → 2KH
Savakkal nagyon heves exoterm reakcióban
megfelelő sók keletkeznek és hidrogéngáz
szabadul fel. Például, sósavval:
2K + 2HCl → 2KCl + H2
A kálium és vegyületei a lángot fakóibolya színűre festik.
46
Slide 47
47
Slide 48
Fontosabb vegyületei
Vegyületeiben a kálium oxidációs száma +1.
Kálium-klorid (szilvin) – KCl: Fehér, kristályos
vegyület. Gazdasági szempontból ez a legfontosabb
káliumsó. Nagy mennyiségű KCl-ot használnak
káliumműtrágyaként, mert a kálium a növények
növekedési ütemét nagyban befolyásolja.
Előállítása karnalitból történik (KCl·MgCl2·6H2O)
frakcionált kristályosítással.
48
Slide 49
K+
Cl−
Olvadáspont: 776°C
Forráspont: 1500 °C
Sűrűség: 1,98 g/cm3
49
Slide 50
Kálium-karbonát (hamuzsír) – K2CO3: Fehér,
porszerű, higroszkópos anyag. Vízben jól
oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású. Ipari
előállítása KOH-ból történik CO2 segítségével.
2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O
Kenőszappanok és káliumüveg előállításánál
használják.
50
Slide 51
Olvadáspont: 891°C
Forráspont: elbomlik
Sűrűség: 2,29 g/cm3
51
Slide 52
Kálium-nitrát (salétrom) – KNO3: Fehér,
kristályos vegyület, amely 350°C-ig hőálló. E
hőmérséklet fölött kálium-nitritté alakul.
Nem higroszkópos.
Előállítása chilei salétromból történik KCl
segítségével, a következő reakció szerint:
NaNO3 +KCl → KNO3 + NaCl
Lőporgyártásra valamint műtrágyaként
használják.
52
Slide 53
Olvadáspont: 334°C
Forráspont: 400°C-on elbomlik
Sűrűség: 2,11 g/cm3
53
Slide 54
Kálium-szulfát (arkanit) – K2SO4: Színtelen,
rombos kristályosszerkezetű anyag, amely
nem higroszkópos. Vízben csak kis
mértékben oldódik.
Szinte kizárólag műtrágyaként használják.
54
Slide 55
Kálium-hidroxid (marókáli, kálilúg) – KOH:
Fehér, higroszkópos vegyület. Vízben
hőfejlődés közben jól oldódik. Vizes oldata
erősebb bázis, mint a nátrium-hidroxid.
Előállítása KCl vizes oldatának elektrolízisével
történik.
Mosószerek, vízlágyítók és kenőszappanok
készítésére, valamint CO2 abszorbeálására
használják.
55
Slide 56
Olvadáspont: 406°C
Forráspont: 1379°C
Sűrűség: 2,04 g/cm3
56
Slide 57
Kálium-szuperoxid (KO2): Narancssárga
kristályos anyag. Szén-dioxid hatására nagy
mennyiségű oxigén szabadul fel belőle, ezért
tengeralattjárókban, űrhajókban
oxigénforrásként szolgál:
4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2
57
Slide 58
58
Slide 59
Az elemek gyakorisági sorában a 27. helyen
áll. A természetben csak vegyületei
formájában fordul elő.
Előállítása LiCl-olvadék elektrolízisével
történik.
Fontosabb vegyületei
LiCl: Szárítószerként használják, mivel nagyon
higroszkópos vegyület.
LiH: Rakéta-üzemanyagok alkotórésze.
LiAlH4: Erős redukálószerként használatos
egyes szerves vegyületek szintézisénél.
59
Slide 60
Az elemek gyakorisági sorában a 21. helyen áll. A
természetben csak vegyületei formájában fordul elő.
Fontosabb vegyületei: RbCl, Rb2CO3 és a RbOH.
Az elemek gyakorisági sorában a 21. helyen áll. A
természetben csak vegyületei formájában fordul elő.
Fontosabb vegyületei a: RbCl, Rb2CO3 és a RbOH.
Egyike a legritkábban előforduló elemeknek. Az egész
földkéregben kb. 50 g-nyi francium van. Uránásványokban
fordul elő, mint az urán bomlási terméke.
60
Slide 61
Li
Cs
61
1. CSOPORT
(IA CSOPORT)
Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola
CSÓKA
Készítette: Varga István
1
Slide 2
EN
Ei
Top
Tfp
A fémes jellem erősödik
Rb
cs ö k k e n
K
cs ö k k e n
Na
cs ö k k e n
Li
cs ö k k e n
H
A
vegyértékelektronok
általános
elektronszerkezete
1
ns
Cs
Fr
2
Slide 3
H
nemfém
Li
Na
K
Rb
alkálifémek
Cs
Fr
3
Slide 4
AZ ALKÁLIFÉMEK FONTOSABB ADATAI
Fontosabb adatok
Elektronegativitás
Pauling szerint
Ei (I.) [kJ/mol]
Olvadásponti
hőmérséklet [°C]
Forrásponti
hőmérséklet [°C]
Sűrűség [g/cm3]
Lángfestés
A bázisok erőssége
a nyíl irányában
növekszik
Li
0,98
Na
0,96
K
0,82
Rb
0,82
Cs
0,79
Fr
0,77
520
180,5
502
97,8
420
63,5
400
38,9
380
28,7
380
27
1330
892
760
688
670
677
0,534 1,0066 0,863 1,532 1,886 1,87
piros
sárga
lila
vörös
kék
-
4
Slide 5
5
Slide 6
Relatív atomtömeg
22,9897
Rendszám
Na
11
502 kJ/mol
Az atom felépítése
Elektronkonfiguráció:
Elektronegativitás
0,9
Első ionizációs energia
p+ = 11
e- = 11
n0 = 12
1s22s22p63s1
vegyértékszint
A 6. leggyakrabban előforduló elem, de az
alkálifémek közül a nátrium a legelterjedtebb a
természetben.
6
Slide 7
A nátriumot Davy angol kémikus
fedezte fel 1807-ben miközben
NaOH-ot elektrolizált.
Fontosabb ásványai:
Sir Humphry Davy
(1778 – 1829)
halit (kősó) NaCl
chilei salétrom NaNO3
szóda Na2CO3
glaubersó Na2SO4
kriolit Na3[AlF6]
nátriumföldpát Na[AlSi3O6]
7
Slide 8
A nátrium ezüstfehér színű, erős fémfényű, puha
(késsel vágható) paramágneses fém.
Elektromos és hővezető képessége a rézének kb.
40%-a. Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért
levegőtől elzárva tárolják.
Kisebb mennyiségű nátriumot általában petróleumban
célszerű tárolni.
A paramágnesesség párosítatlan elektronokat
tartalmazó atomokban és molekulákban fordul elő,
amelyek betöltetlen elektronhéjakkal rendelkező ionokat
tartalmaznak.
8
Slide 9
13 izotópja ismert. Ezek közül csak a 23-as
tömegszámú stabil (a többi izotóp
radioaktív). A két legjelentősebb radioaktív
izotópja:
22Na, felezési ideje
2,602 év, és a
24Na, felezési ideje 15 óra.
9
Slide 10
Emissziós színképe a látható tartományban
10
Slide 11
NaCl vagy 40%-NaCl és 60% CaCl2 összetételű
keverék megolvasztásával nyert olvadék
elektrolízisével állítják elő.
A tiszta NaCl 1100°C-on, míg az említett keverék 600°C-on
olvad, ezért a keverékből való előállítás gazdaságosabb.
o
N aC l ( s )
Na
olvasztás 1100 C
katód (-)
anód (+)
(l )
Cl
(l )
2 N a(l ) 2 e 2 N a(l )
2 C l( l ) C l2 ( g ) 2 e
11
Slide 12
Az elektrolízist tűzálló téglával bélelt medencében végzik. Az olvadékba két
elektród merül úgy, hogy a grafitból készült anódot (+) gyűrű alakú vaskatód (-)
veszi körül. A katódon leváló olvadt nátrium fölfelé áramlik és elvezetődik a
medencéből. A klórgáz az anód fölött elhelyezett kürtőben gyűlik össze, és onnan
vezetődik el.
12
Slide 13
Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen.
A felnőtt ember szervezetében mintegy 83-97 g
nátrium található. Ennek 60-65%-a test víztereiben, 3540%-a kötött formában, a csontokban, a
kötőszövetekben.
A káliummal szorosan összefüggve, fontos szerepe
van a nátrium pumpának: a sejt negatív töltésű ionjai
vonzzák a sejten kívül található pozitív nátrium ionokat,
amelyek a sejtfalon áthaladnak, így semlegesíteni tudják
a távozott kálium ionok hatását.
13
Slide 14
Felhasználása
Redukálószerként más fémek előállításakor. Például:
TiCl4 + 4Na → Ti + 4NaCl
Repülőgépmotorok és nagy teljesítményű atomreaktorok
hűtőközege (cseppfolyós állapotban).
Nátriumlámpákban (nagyon jó fényhasznosulás, de a
színe miatt csak korlátozottan használható: pl. az erős
narancssárga fényű utcai lámpákban).
Szerves vegyületek víztelenítésére.
Festék-, lakk- és műkaucsuk-gyártás során.
14
Slide 15
Kémiai tulajdonságai
Alacsony a standardpotenciálja, ezért jó
redukálószer.
Levegőben elégetve dinátrium-peroxid
keletkezik.
2Na + O2 → Na2O2
Vízzel heves, exoterm reakció közben nátriumhidroxid és H2-gáz fejlődik:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
15
Slide 16
Híg savakkal reagálva H2-gázt fejleszt a következő
reakció szerint:
2Na + 2HCl → H2 + 2NaCl
A halogén elemekkel szintén hevesen reagál,
miközben megfelelő nátrium-halogenid keletkezik.
Klórral a reakcióban fehér NaCl keletkezik a
következő reakció szerint:
2Na + Cl2 → 2NaCl
A nátrium és vegyületei a lángot sárgára festik.
16
Slide 17
17
Slide 18
Fontosabb vegyületei
Vegyületeiben a nátrium oxidációs száma +1.
Nátrium-klorid (konyhasó, kősó) – NaCl: Színtelen,
szagtalan, kristályos (ionrácsos), magas olvadáspontú,
nem nedvszívó vegyület. Szilárd állapotban
lapközepes kockarácsot alkot. Az ionrácsot pozitív
nátrium (Na+) és negatív klorid (Cl−) ionok alkotják. Az
ionokat erős elektrosztatikus vonzóerő - az ionkötés tartja össze. Minden pozitíviont, hat negatívion, és
minden negatíviont hat pozitívion vesz körül .
18
Slide 19
Olvadáspont: 801°C
Forráspont: 1465 °C
Sűrűség: 2,16 g/cm3
Kősókristály
Konyhasó
Cl--ionok
Na+-ionok
19
Slide 20
Nátrium-karbonát (szóda, kalcinált szóda,
sziksó) – Na2CO3:
A természetben is előforduló nátriumvegyület.
Vízmentes állapotban fehér porszerű vegyület
(kalcinált szóda), amely vízben hőfejlódés közben
oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású a
karbonátion hidrolízise miatt.
20
Slide 21
Olvadáspont: 854°C
Forráspont: 1600 °C
Sűrűség: 2,53 g/cm3
21
Slide 22
Solvay-féle (ammóniás) eljárással történik
konyhasóból, ammóniából és szén-dioxidból
úgy, hogy a telített NaCl-oldatba először
ammóniát, majd CO2-gázt vezetnek.
NH4HCO3 kelet-kezik, ami a konyhasóval
reagálva NaHCO3-ot és NH4Cl-ot ad.
A NaHCO3 az oldat hűtésekor
kikristályosodik, míg az NH4Cl oldatban
marad.
22
Slide 23
23
Slide 24
A kristályos NaHCO3-ot szűréssel elválasztják
az oldattól, majd 180°C-on hevítve
(kalcinálás) szódává alakítják. A hevítés során
felszabaduló szén-dioxidot visszavezetik a
folyamatba.
Az NH4Cl-ot tartalmazó oldatból Ca(OH)2oldat segítségével felszabadítják,
regenerálják az ammóniát és visszavezetik a
folyamatba.
24
Slide 25
NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3(s) + NH4Cl(aq)
2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2 + 2H2O
2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2 → CaCl2 +2NH3 + 2H2O
25
Slide 26
Nátrium-hidroxid (marónátron, zsírszóda,
kőszóda) – NaOH:
Fehér színű, kristályos, higroszkópos
vegyület. Levegőn tartva először
elfolyósodik, majd a levegő szén-dioxidjával
egyesülve nátrium-karbonáttá alakul.
26
Slide 27
Vízben hőfejlődés közben feloldódik.
A kapott oldat erős bázis, maró és mérgező
hatású.
H 2 O( l )
N aOH ( s ) N a
( aq )
OH
( aq )
NaCl-oldat elektrolízisével történik.
2 N aC l 2 H 2 O
2 N aO H H 2 C l 2
elektrolízis
27
Slide 28
A katód- és az anódteret el kell választani
egymástól, hogy a katódon képződött
hidroxidionok ne reagálhassanak az anódon
képződött klórral valamint, hogy a hidrogén
és a klór ne képezzenek klórdurranógázkeveréket.
A katód- és anódtér elkülönítésének módja
alapján kétféle eljárást különböztetünk meg:
- a diafragmás- és
- higanykatódos eljárást.
28
Slide 29
A diafragmás eljárásnál a katód- és
anódteret azbesztszövetes diafragmával
különítik el. Az anódon klórgáz fejlődik, a
katódon pedig az azbeszten átszivárgó
elektrolitból hidrogéngáz keletkezik. Itt az
oldatban levő nátriumionok a szaporodó
hidroxidionokkal NaOH-ot adnak, melyet
folyamatosan elvezetnek.
A higanykatódos eljárás során a
katódot és az anódot két külön
cellában helyezik el. Az egyik cellában
képződött nátrium, amalgám
formájában a másik cellába is átkerül.
Itt a higany anódként működik és az
amalgám: Hg, NaOH és H2-termékekre
bomlik.
29
Slide 30
Felhasználása:
timföldgyártás,
szappangyártás,
cellulóz-, műselyem- és papírgyártás,
tisztítószerek gyártása,
kőolajtermékek tisztítása.
Híg vizes oldatát fertőtlenítésre is fel
lehet használni.
30
Slide 31
Nátrium-szulfát (glaubersó) – Na2SO4:
A természetben is előforduló színtelen,
kristályos vegyület. +32°C alatt dekahidrát
formájában, míg +32°C fölött vízmentes
állapotban kristályosodik.
31
Slide 32
Iparilag kősóból állítják elő magnéziumszulfát segítségével.
2NaCl + MgSO4 → Na2SO4 + MgCl2
Felhasználása:
Nagy mennyiségben használja az üveg-,
papír- és textilipar.
32
Slide 33
Nátrium-nitrát (chilei salétrom) – NaNO3:
Színtelen, vízben jól oldódó
kristályos vegyület, amely a
természetben is
megtalálható.
33
Slide 34
Ipari előállítása szódából és salétromsavból
történik a következő reakció szerint:
Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2
Elsősorban nitrogéntartalmú műtrágya
gyártására használják, de egyes
robbanóanyagok gyártásánál is fontos
nyersanyag.
34
Slide 35
35
Slide 36
Relatív atomtömeg
39,0983
Rendszám
19
K
0,82
420 kJ/mol
Az atom felépítése
Elektronkonfiguráció:
Elektronegativitás
Első ionizációs energia
p+ = 19
e- = 19
n0 = 20
1s22s22p63s23p64s1
vegyértékszint
A 7. leggyakrabban előforduló elem.
36
Slide 37
Humphry Davy állított elő 1807-ben, KOH-
olvadék elektrolízisével.
Nagy reakcióképessége miatt csak
vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő,
mint amilyenek a:
káliumföldpát K[AlSi3O8]
muszkovit KAl2[AlSi3O10](OH,F)2
szilvin KCl
karnalit KMgCl3·6H2O
glaserit K3Na(SO4)2
37
Slide 38
A kálium ezüstfehér színű (a nátriumnál
kissé sötétebb), erős fémfényű, puha
(késsel vágható) paramágneses, jó
elektromos- és hővezető fém.
Levegőn gyorsan oxidálódik, ezért
levegőtől elzárva tárolják.
Kisebb mennyiségű káliumot általában
petróleumban célszerű tárolni.
38
Slide 39
A káliumnak 24 ismert izotópja van. Ebből
három fordul elő a természetben:
39K - 93,3%-ban,
40K - 0,0117%-ban
(radioaktív felezési ideje
1,25·109 év) és
41K - 6,7%-ban.
39
Slide 40
Emissziós színképe a látható tartományban
40
Slide 41
KOH-olvadék elektrolízisével.
KCl redukálásával magas hőmérsékleten kb.
870°C-on elemi nátrium segítségével a következő
reakció szerint:
KCl + Na → K + NaCl
KF-ból kalcium-karbiddal 1000-1100°C-on:
2KF + CaC2 → CaF2 + 2K + 2C
41
Slide 42
Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen.
A szervezetben az ingerület-átvitelben van
elengedhetetlen szerepe a nátriummal együtt.
Ezen kívül fontos még az izomműködéshez, a sejtek
energiaellátásában és a sav-bázis egyensúly
fenntartásában.
Az emberi szervezetben körülbelül 150 gramm kálium
található. Hiánya ritkán alakul ki (például hányás,
hasmenés esetén), akkor izomgyengeség, szívműködési
problémák léphetnek fel és a vesék is károsodhatnak.
42
Slide 43
A 42-es tömegszámú K-izotópot az orvosi
diagnosztikában
Egyes szerves vegyületek szintézisénél
KO2 előállítására
Más káliumvegyületek előállítására.
43
Slide 44
Reakcióképesebb a nátriumnál.
Oxigénnel közvetlenül KO2 (kálium-szuperoxidot)
képez a következő reakció szerint:
K + O2 → KO2
Vízzel heves, exoterm reakció közben káliumhidroxid és H2-gáz fejlődik:
2K + 2H2O → 2KOH + H2
44
Slide 45
Peroxid és oxid a következő reakciók szerint
keletkezik:
2K + 2O2 → K2O4
K2O4 + 6K → 4K2O
A halogén elemekkel szintén hevesen reagál,
miközben megfelelő kálium-halogenid keletkezik.
Klórral a reakcióban fehér KCl keletkezik a következő
reakció szerint:
2K + Cl2 → 2KCl
45
Slide 46
A hidrogénnel, mint más alacsony
standardpotenciálú fémek, kálium-hidridet
(KH) képez.
2K + H2 → 2KH
Savakkal nagyon heves exoterm reakcióban
megfelelő sók keletkeznek és hidrogéngáz
szabadul fel. Például, sósavval:
2K + 2HCl → 2KCl + H2
A kálium és vegyületei a lángot fakóibolya színűre festik.
46
Slide 47
47
Slide 48
Fontosabb vegyületei
Vegyületeiben a kálium oxidációs száma +1.
Kálium-klorid (szilvin) – KCl: Fehér, kristályos
vegyület. Gazdasági szempontból ez a legfontosabb
káliumsó. Nagy mennyiségű KCl-ot használnak
káliumműtrágyaként, mert a kálium a növények
növekedési ütemét nagyban befolyásolja.
Előállítása karnalitból történik (KCl·MgCl2·6H2O)
frakcionált kristályosítással.
48
Slide 49
K+
Cl−
Olvadáspont: 776°C
Forráspont: 1500 °C
Sűrűség: 1,98 g/cm3
49
Slide 50
Kálium-karbonát (hamuzsír) – K2CO3: Fehér,
porszerű, higroszkópos anyag. Vízben jól
oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású. Ipari
előállítása KOH-ból történik CO2 segítségével.
2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O
Kenőszappanok és káliumüveg előállításánál
használják.
50
Slide 51
Olvadáspont: 891°C
Forráspont: elbomlik
Sűrűség: 2,29 g/cm3
51
Slide 52
Kálium-nitrát (salétrom) – KNO3: Fehér,
kristályos vegyület, amely 350°C-ig hőálló. E
hőmérséklet fölött kálium-nitritté alakul.
Nem higroszkópos.
Előállítása chilei salétromból történik KCl
segítségével, a következő reakció szerint:
NaNO3 +KCl → KNO3 + NaCl
Lőporgyártásra valamint műtrágyaként
használják.
52
Slide 53
Olvadáspont: 334°C
Forráspont: 400°C-on elbomlik
Sűrűség: 2,11 g/cm3
53
Slide 54
Kálium-szulfát (arkanit) – K2SO4: Színtelen,
rombos kristályosszerkezetű anyag, amely
nem higroszkópos. Vízben csak kis
mértékben oldódik.
Szinte kizárólag műtrágyaként használják.
54
Slide 55
Kálium-hidroxid (marókáli, kálilúg) – KOH:
Fehér, higroszkópos vegyület. Vízben
hőfejlődés közben jól oldódik. Vizes oldata
erősebb bázis, mint a nátrium-hidroxid.
Előállítása KCl vizes oldatának elektrolízisével
történik.
Mosószerek, vízlágyítók és kenőszappanok
készítésére, valamint CO2 abszorbeálására
használják.
55
Slide 56
Olvadáspont: 406°C
Forráspont: 1379°C
Sűrűség: 2,04 g/cm3
56
Slide 57
Kálium-szuperoxid (KO2): Narancssárga
kristályos anyag. Szén-dioxid hatására nagy
mennyiségű oxigén szabadul fel belőle, ezért
tengeralattjárókban, űrhajókban
oxigénforrásként szolgál:
4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2
57
Slide 58
58
Slide 59
Az elemek gyakorisági sorában a 27. helyen
áll. A természetben csak vegyületei
formájában fordul elő.
Előállítása LiCl-olvadék elektrolízisével
történik.
Fontosabb vegyületei
LiCl: Szárítószerként használják, mivel nagyon
higroszkópos vegyület.
LiH: Rakéta-üzemanyagok alkotórésze.
LiAlH4: Erős redukálószerként használatos
egyes szerves vegyületek szintézisénél.
59
Slide 60
Az elemek gyakorisági sorában a 21. helyen áll. A
természetben csak vegyületei formájában fordul elő.
Fontosabb vegyületei: RbCl, Rb2CO3 és a RbOH.
Az elemek gyakorisági sorában a 21. helyen áll. A
természetben csak vegyületei formájában fordul elő.
Fontosabb vegyületei a: RbCl, Rb2CO3 és a RbOH.
Egyike a legritkábban előforduló elemeknek. Az egész
földkéregben kb. 50 g-nyi francium van. Uránásványokban
fordul elő, mint az urán bomlási terméke.
60
Slide 61
Li
Cs
61