background image

1

Materiały internetowe

• http://www.angelo.edu/faculty/kboudrea/index/Notes_C

hapter_08.pdf

• http://cwx.prenhall.com/petrucci/medialib/power_point/

Ch24.ppt

• http://web.mit.edu/2.813/www/Class%20Slides/Lecture

%207%20Mat.Prod.pdf

• http://www.google.pl/search?hl=pl&lr=&client=firefox-

a&channel=s&rls=org.mozilla:pl:official&q=uklad+okre
sowy+pierwiastkow%2BPower+Point&start=20&sa=N

http://www.its.caltech.edu/~chem1/Lecture%20Notes%
20pdfs/Series%204%20Periodic%20Trends.pdf

• http://zchoin.fct.put.poznan.pl

background image

2

2 pierwsze 

kolumny 

układu

blok s

background image

3

Struktura elektronowa litowców

Pierwiastek Symbol

Struktura 

elektronowa

Lit

Li

[He] 2s

1

Sód

Na

[Ne] 3s

1

Potas

K

[Ar] 4s

1

Rubid

Rb

[Kr] 5s

1

Cez

Cs

[Xe] 6s

1

Frans

Fr

[Rn] 7s

1

background image

4

Rozpowszechnienie pierwiastków w 

skorupie ziemskiej

Pierwiastek

Stężenie 

(ppm)

Tlen

464000

Krzem

282000

Glin

83200

Żelazo

56300

Wapń

41500

Sód

23600

Magnez

23300

Potas

20900

Tytan

5700

Wodór

1400

Rozpowszechnienie: 
 

Na  

 

K   

 

Rb  

 

 

Li   

 

 

Cs 

 

2,6 %  

2,4 %  

3  10

-2  

%      6  10

-3  

3  10

-4  

background image

5

Minerały

Li 

 

Występuje  w  skorupie  ziemskiej  razem  z  sodem  i  potasem, 

występuje też w postaci minerału: 

 

 

LiAl(Si

2

O

6

)   

 

-  spodumen 

 
Na  

NaCl   

 

 

 

-  sól kamienna (halit) 

 

 

NaNO

3

 

 

 

 

-  saletra chilijska 

 
K   

KCl 

 

 

 

 

-  sylwin 

 

 

KCl MgCl

 6H

2

-  karnalit 

 

 

KNO

3

   

 

 

 

-  saletra indyjska 

Rb, Cs  

minerały  tych  pierwiastków  towarzyszą  minerałom  sodu 

 

 

i potasu 

Fr   

 

Wszystkie jego izotopy są promieniotwórcze 

 

 

 

Najtrwalszy         

87

223

Fr        T

1/2

  =  21 min. 

K i Rb: posiadają naturalne długożyciowe izotopy promieniotwórcze: 
 

 

K-40   

T

1/2

 = 1,3  10

9

 lat 

 

 

Rb- 87  

T

1/2

 = 6  10

10

 lat 

background image

6

Woda morska jako źródło soli 

litowców

Związki chemiczne

Zawartość

[%]

Chlorek sodu

2.7

Sole magnezu

0.13

Chlorek potasu

0.07

Sole wapnia

0.042

Sole bromu

0.001

Sole boru

0.00001

Ze względu na bardzo dobrą rozpuszczalność wielu prostych soli 
sodu i potasu, związki tych pierwiastków dominują w wodzie morskiej.

Ze względu na bardzo dobrą rozpuszczalność wielu prostych soli 
sodu i potasu, związki tych pierwiastków dominują w wodzie morskiej.

background image

7

Standardowe potencjały elektrodowe 

litowców

Pierwiastek

Potencjał 

standardowy

E

o

[V]

Lit

-3.05

Sód

-2.71

Potas

-2.93

Rubid

-2.92

Cez

-2.92

Litowce to najbardziej reaktywne pierwiastki chemiczne 
(najsilniejsze reduktory).
Lit ma najniższy potencjał standardowy, bo ma bardzo wysoką 
energię hydratacji

Litowce to najbardziej reaktywne pierwiastki chemiczne 
(najsilniejsze reduktory).
Lit ma najniższy potencjał standardowy, bo ma bardzo wysoką 
energię hydratacji

background image

8

Zmiana promienia atomowego

background image

9

Efektywny Ładunek Jądra

Z* dla elektronów walencyjnych wzrasta nieznacznie 

wraz z przesuwaniem się w dół grupy

Jednakowa konfiguracja elektronów

walencyjnych

Jednakowa konfiguracja elektronów

walencyjnych

background image

10

Promień atomowy

W grupie (przesuwając się ku dołowi)

1. n wzrasta

2. Z wzrasta

3. Brak wyraźnej zmiany Z* - praktycznie 

pozostaje stała

Promień atomowy wyraźnie wzrasta przy 

przesuwaniu się w dół grupy

W grupie (przesuwając się ku dołowi)

1. n wzrasta

2. Z wzrasta

3. Brak wyraźnej zmiany Z* - praktycznie 

pozostaje stała

Promień atomowy wyraźnie wzrasta przy 

przesuwaniu się w dół grupy

background image

11

Rozmiary jonów

okresowym zmianom ulegają również jony pierwiastków: 

objętość jonów ujemnych jest większa od objętości 

atomów, dodatnich zaś znacznie mniejsza

background image

12

Energia jonizacji (EI)

• Przesuwając się w dół grupy

• 1. ładunek jądra wzrasta
• 2. Z* pozostaje praktycznie stałe (efekt ekranowania)
• 3. Liczba powłok elektronowych wzrasta, wzrasta promień 

atomowy.

• 4. Wzrasta ilość elektronów na wewnętrznych powłokach, 

ekranujących elektrony walencyjne

• EI maleje w dół grup

background image

13

Właściwości wynikające ze struktury 

elektronowej

background image

14

największe 

wartości 

powinowactwa

elektronowego 

posiadają 

pierwiastki 

prawej górnej 

części układu 

okresowego

(chlorowce F, Cl

)

background image

15

Elektroujemność

Miara tendencji pierwiastka do przyciągania elektronów

Przesuwając się w dół grupy

,

-

Z rośnie, ale Z* pozostaje praktycznie stałe

- liczba powłok elektronowych(n) wzrasta
- promień atomowy wzrasta
- siła przyciągania pomiędzy dodatkowym elektronem i 
jądrem maleje

Elektroujemność maleje

background image

16

w kolejnych 

pierwiastkach

grupy charakter elektroujemny 

pierwiastków maleje

w miarę wzrostu liczb atomowych wzrasta charakter 

elektroujemny pierwiastków

background image

17

Skala elektroujemności 

Paulinga

Skala elektroujemności 

Paulinga

background image

18

Zmiana charakteru 

metalicznego grup głównych

background image

19

Właściwości fizyczne metali 

alkalicznych

background image

20

Otrzymywanie litowców

Litowce to najsilniejsze reduktory – nie można ich otrzymać przez redukcję 

tlenków.

Otrzymywane są przez elektrolizę wodnych roztworów ich soli - katoda 

elektrolizera musi być rtęciowa, aby mógł tworzyć się amalgamat (metal jest 

zanieczyszczony).

Sód produkuje się metodą Castnera-Kellnera:

2Na

+

Cl

-

→ 2NaHg

n

(amalgamat) + Cl

2

Czyste litowce otrzymuje się przez elektrolizę stopionych halogenków

w obecności CaCl

2

jako topnika.

Otrzymywanie sodu:

▪ metoda Downsa (elektroliza stopionego NaCl)

▪ metoda Castnera (elektroliza stopionego NaOH)

Otrzymywanie potasu:

▪ elektroliza stopionego KCl

▪ przepuszczanie par sodu nad stopionym KCl

Na + KCl → NaCl + K

Otrzymywanie litowców

Litowce to najsilniejsze reduktory – nie można ich otrzymać przez redukcję 

tlenków.

Otrzymywane są przez elektrolizę wodnych roztworów ich soli - katoda 

elektrolizera musi być rtęciowa, aby mógł tworzyć się amalgamat (metal jest 

zanieczyszczony).

Sód produkuje się metodą Castnera-Kellnera:

2Na

+

Cl

-

→ 2NaHg

n

(amalgamat) + Cl

2

Czyste litowce otrzymuje się przez elektrolizę stopionych halogenków

w obecności CaCl

2

jako topnika.

Otrzymywanie sodu:

▪ metoda Downsa (elektroliza stopionego NaCl)

▪ metoda Castnera (elektroliza stopionego NaOH)

Otrzymywanie potasu:

▪ elektroliza stopionego KCl

▪ przepuszczanie par sodu nad stopionym KCl

Na + KCl → NaCl + K

background image

21

•  

Zjonizowane dodatnio jony metalu tworzą gęsto 

upakowana sieć krystaliczną,
•  uwolnione elektrony walencyjne są zdelokalizowane, 
tzn. poruszają się swobodnie w obrębie sieci krystalicznej.

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Wiązanie metaliczne

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Siły wiązania metalicznego 
są wynikiem oddziaływania 
dodatnich jonów metalu z 
chmurą elektronów, 
nazywaną często gazem 
elektronowym.

Wysokie przewodnictwo 
elektryczne i cieplne jest 
wynikiem obecności 
swobodnych elektronów.

background image

22

3

•  

wykazują tendencje do gęstego upakowania

.

•  

istnieje kilka przyczyn do tworzenia gęstego upakowania:

-

dla jednego pierwiastka takie same promienie atomowe.

- wiązanie metaliczne nie jest wiązaniem kierunkowym
-odległości pomiędzy atomami jak najmniejsze celem 
obniżenia energii wiązania.

•  

posiadają proste struktury krystaliczne.

Kryształy metaliczne

BCC

FCC

HCP

A

2

A

2

A

1

A

1

A

3

A

3

background image

23

Zależność struktur metali od ich położenia w układzie okresowym

Zależność struktur metali od ich położenia w układzie okresowym

struktura regularna przestrzennie 
centrowana

struktura regularna przestrzennie 
centrowana

struktura heksagonalna zwarta

struktura heksagonalna zwarta

struktura regularna zwarta

struktura regularna zwarta

Mn

Hg

Fr

Ra

Ac

Pa

Li

Be

Na

Mg

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Th

U

Mn

Hg

Fr

Ra

Ac

Pa

Li

Be

Na

Mg

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Th

U

background image

24

•  

Liczba koordynacji = 8

•  

Kierunek najgęstszego upakowania - przekątne sześcianu.

Struktura metalicznych litowców -

regularna centrowana przestrzennie 

(BCC) -sieć A

2

background image

25

Wodorki

W wodorkach stopień utlenienia wodoru wynosi +1 lub 
-1. Stopień utlenienia w niektórych wodorkach metali 
przejściowych nie jest dobrze zdefiniowany.
Trzy typy wodorków:
- wodorki jonowe (typu soli) - związki wodoru z 
pierwiastkami elektrododatnimi (st. utlenienia wodoru 
-1)
-wodorki kowalencyjne (związki wodoru z niemetalami)
- wodorki metaliczne (związki wodoru z metalami 
przejściowymi)

W wodorkach stopień utlenienia wodoru wynosi +1 lub 
-1. Stopień utlenienia w niektórych wodorkach metali 
przejściowych nie jest dobrze zdefiniowany.
Trzy typy wodorków:
- wodorki jonowe (typu soli) - związki wodoru z 
pierwiastkami elektrododatnimi (st. utlenienia wodoru 
-1)
-wodorki kowalencyjne (związki wodoru z niemetalami)
- wodorki metaliczne (związki wodoru z metalami 
przejściowymi)

background image

26

Wodorki - X

m

H

n

Wg Paulinga 
jednakowy udział 
wiązania jonowego i 
kowalencyjnego 
pojawia się przy 
różnicy 
elektroujemności ok. 
1.7
W miarę jak różnica 
elektroujemności 
maleje, wzrasta 
tendencja do 
tworzenia się wiązań 
kowalencyjnych lub 
wiązań metalicznych
Wiązania 
kowalencyjne 
powstają gdy 
elektroujemności 

pierwiastków
przekraczają wartość 
1.8-1.9. Poniżej tej 
wartości powstają 

wiązania metaliczne

.

Wg Paulinga 
jednakowy udział 
wiązania jonowego i 
kowalencyjnego 
pojawia się przy 
różnicy 
elektroujemności ok. 
1.7
W miarę jak różnica 
elektroujemności 
maleje, wzrasta 
tendencja do 
tworzenia się wiązań 
kowalencyjnych lub 
wiązań metalicznych
Wiązania 
kowalencyjne 
powstają gdy 
elektroujemności 

pierwiastków
przekraczają wartość 
1.8-1.9. Poniżej tej 
wartości powstają 

wiązania metaliczne

.

background image

27

Właściwości chemiczne litowców – reakcje metali z 

wodorem

W reakcjach litowców z wodorem powstają wodorki MeH o budowie 

jonowej (Me

+

H

-

):

2Me + H

2

2MeH (Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Wodorki litowców są silnymi reduktorami – reagują z wodą z 

wydzieleniem wodoru:

MeH + H

2

O → MeOH + H

2

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Popularnymi reduktorami w chemii organicznej są wodorki 

kompleksowe,

np. wodorek litowo-glinowy (Li[AlH

4

]) lub sodowo-borowy (Na[BH

4

]):

4LiH + AlCl

3

Li[AlH

4

] + 3LiCl

Właściwości chemiczne litowców – reakcje metali z 

wodorem

W reakcjach litowców z wodorem powstają wodorki MeH o budowie 

jonowej (Me

+

H

-

):

2Me + H

2

2MeH (Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Wodorki litowców są silnymi reduktorami – reagują z wodą z 

wydzieleniem wodoru:

MeH + H

2

O → MeOH + H

2

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Popularnymi reduktorami w chemii organicznej są wodorki 

kompleksowe,

np. wodorek litowo-glinowy (Li[AlH

4

]) lub sodowo-borowy (Na[BH

4

]):

4LiH + AlCl

3

Li[AlH

4

] + 3LiCl

background image

28

Wodorki jonowe

Wodorki grupy 1A i 2A.
-stopione przewodzą prąd elektryczny
- w czasie elektrolizy litowiec (berylowiec) 
wydziela się na katodzie a wodór na anodzie
- jon wodorowy H

-

ma własności zasadowe

(H

-

+ H

2

O = H

2

+ OH

-

wodorki sodu, litu, wapnia są silnymi zasadami. LiH 
i CaH

2

są przenośnymi źródłami wodoru. LiH 

reaguje z AlCl

3

dając LiAlCl

4

będący użytecznym 

reduktorem w chemii organicznej.

Wodorki grupy 1A i 2A.
-stopione przewodzą prąd elektryczny
- w czasie elektrolizy litowiec (berylowiec) 
wydziela się na katodzie a wodór na anodzie
- jon wodorowy H

-

ma własności zasadowe

(H

-

+ H

2

O = H

2

+ OH

-

wodorki sodu, litu, wapnia są silnymi zasadami. LiH 
i CaH

2

są przenośnymi źródłami wodoru. LiH 

reaguje z AlCl

3

dając LiAlCl

4

będący użytecznym 

reduktorem w chemii organicznej.

background image

29

Właściwości chemiczne litowców – utlenianie metali powietrzem

Na powietrzu (w warunkach normalnych) lit tworzy azotek a inne litowce – tlenki

:

6Li + N

2

→ 2Li

3

N

4Me + O

2

→ 2Me

2

(Me=Na, K, Rb, Cs, Fr)

Podczas spalania w powietrzu lit tworzy normalny tlenek, sód –

nadtlenek,

natomiast potas i dalsze litowce – ponadtlenek:

4Li + O

2

→ 2Li

2

O

2Na + O

2

→ Na

2

O

2

Me + O

2

→ MeO

2

(Me=K, Rb, Cs, Fr)

Właściwości chemiczne litowców – utlenianie metali powietrzem

Na powietrzu (w warunkach normalnych) lit tworzy azotek a inne litowce – tlenki

:

6Li + N

2

→ 2Li

3

N

4Me + O

2

→ 2Me

2

(Me=Na, K, Rb, Cs, Fr)

Podczas spalania w powietrzu lit tworzy normalny tlenek, sód –

nadtlenek,

natomiast potas i dalsze litowce – ponadtlenek:

4Li + O

2

→ 2Li

2

O

2Na + O

2

→ Na

2

O

2

Me + O

2

→ MeO

2

(Me=K, Rb, Cs, Fr)

background image

30

Tlenki - X

m

O

n

Wg Paulinga 
jednakowy udział 
wiązania jonowego i 
kowalencyjnego 
pojawia się przy 
różnicy 
elektroujemności ok. 
1.7
W miarę jak różnica 
elektroujemności 
maleje, wzrasta 
tendencja do 
tworzenia się wiązań 
kowalencyjnych lub 
wiązań metalicznych
Wiązania 
kowalencyjne 
powstają gdy 
elektroujemności 

pierwiastków
przekraczają wartość 
1.8-1.9. Poniżej tej 
wartości powstają 

wiązania metaliczne

.

Wg Paulinga 
jednakowy udział 
wiązania jonowego i 
kowalencyjnego 
pojawia się przy 
różnicy 
elektroujemności ok. 
1.7
W miarę jak różnica 
elektroujemności 
maleje, wzrasta 
tendencja do 
tworzenia się wiązań 
kowalencyjnych lub 
wiązań metalicznych
Wiązania 
kowalencyjne 
powstają gdy 
elektroujemności 

pierwiastków
przekraczają wartość 
1.8-1.9. Poniżej tej 
wartości powstają 

wiązania metaliczne

.

background image

31

Kwasowo-zasadowe własności 

tlenków

Kwasowość wzrasta w górę grupy i z lewa na prawo w okresie

Kwasowość wzrasta w górę grupy i z lewa na prawo w okresie

background image

32

Właściwości chemiczne litowców – reakcje metali z 

siarką

W reakcjach z siarką wszystkie litowce tworzą siarczki i wielosiarczki:

2Me + S → Me

2

S (Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

2Me + 4S → Me

2

S

4

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

(dokładniej – uwzględniając budowę siarki: 4Me + S

8

→ 2Me

2

S

4

)

Mogą powstawać wielosiarczki o wzorze:

Me

2

S

n

(n=2, 3, 4, 5 lub 6)

Właściwości chemiczne litowców – reakcje metali z 

siarką

W reakcjach z siarką wszystkie litowce tworzą siarczki i wielosiarczki:

2Me + S → Me

2

S (Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

2Me + 4S → Me

2

S

4

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

(dokładniej – uwzględniając budowę siarki: 4Me + S

8

→ 2Me

2

S

4

)

Mogą powstawać wielosiarczki o wzorze:

Me

2

S

n

(n=2, 3, 4, 5 lub 6)

background image

33

Związki litowców z węglem

Lit ogrzewany z węglem tworzy węglik litu:

2Li + 2C → Li

2

C

2

Inne litowce podobne związki tworzą podczas ogrzewania 

z acetylenem:

2Na + C

2

H

2

Na

2

C

2

+ H

2

Podczas ich hydrolizy powstaje acetylen, dlatego 

nazywane są acetylenkami (przez analogię do nazw soli 

typowych kwasów beztlenowych):

Na

2

C

2

+ 2H

2

O → 2NaOH + C

2

H

2

Potas, rubid i cez tworzą niestechiometryczne, barwne 

węgliki międzywęzłowe z grafitem (

C

60

Me

C

36

Me

C

8

Me

gdzie Me=K, Rb, CS).

Związki litowców z węglem

Lit ogrzewany z węglem tworzy węglik litu:

2Li + 2C → Li

2

C

2

Inne litowce podobne związki tworzą podczas ogrzewania 

z acetylenem:

2Na + C

2

H

2

Na

2

C

2

+ H

2

Podczas ich hydrolizy powstaje acetylen, dlatego 

nazywane są acetylenkami (przez analogię do nazw soli 

typowych kwasów beztlenowych):

Na

2

C

2

+ 2H

2

O → 2NaOH + C

2

H

2

Potas, rubid i cez tworzą niestechiometryczne, barwne 

węgliki międzywęzłowe z grafitem (

C

60

Me

C

36

Me

C

8

Me

gdzie Me=K, Rb, CS).

background image

34

Związki organiczne litowców

Litowce tworzą sole z kwasami karboksylowymi:

CH

3

COOH + MeOH → CH

3

COOMe + H

2

O

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

RCOOH + MeOH → RCOOMe + H

2

O

(

mydła

, gdy Me=Na, K oraz 

R=C

10

÷C

22

)

Litowce mogą tworzyć wiele związków alkilowych i arylowych. Organiczne 

związki litu są kowalencyjne (m.in. rozpuszczają się w eterze):

RCl + 2Li → LiR + LiCl

Alkilowe związki Na, K, Rb i Cs mają budowę jonową (Me

+

R

-

) - można je 

otrzymywać ze związków alkilortęciowych:

2Me + HgR

2

→ Hg + 2 MeR 

(Me=Na, K, Rb, Cs, Fr)

Związki organiczne litowców

Litowce tworzą sole z kwasami karboksylowymi:

CH

3

COOH + MeOH → CH

3

COOMe + H

2

O

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

RCOOH + MeOH → RCOOMe + H

2

O

(

mydła

, gdy Me=Na, K oraz 

R=C

10

÷C

22

)

Litowce mogą tworzyć wiele związków alkilowych i arylowych. Organiczne 

związki litu są kowalencyjne (m.in. rozpuszczają się w eterze):

RCl + 2Li → LiR + LiCl

Alkilowe związki Na, K, Rb i Cs mają budowę jonową (Me

+

R

-

) - można je 

otrzymywać ze związków alkilortęciowych:

2Me + HgR

2

→ Hg + 2 MeR 

(Me=Na, K, Rb, Cs, Fr)

background image

35

Li

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

H

O

O

CH

CH

O

C

O C

C

C

Li

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

H

O

O

CH

CH

O

C

O C

C

C

Kompleksy metali alkalicznych

Jony litowców są zbyt duże aby tworzyć trwałe kompleksy z typowymi 

ligandami nieorganicznymi, mogą jednak tworzyć kompleksy chelatowe ze 

związkami organicznymi (np. z aldehydem salicylowym i 

acetyloacetonem).

W takich chelatach liczba koordynacyjna litowca wynosi zazwyczaj 4 lub 

6:

Kompleksy metali alkalicznych

Jony litowców są zbyt duże aby tworzyć trwałe kompleksy z typowymi 

ligandami nieorganicznymi, mogą jednak tworzyć kompleksy chelatowe ze 

związkami organicznymi (np. z aldehydem salicylowym i 

acetyloacetonem).

W takich chelatach liczba koordynacyjna litowca wynosi zazwyczaj 4 lub 

6:

K

O

CHO

H

OHC

O

O

H

CHO

K

O

CHO

H

OHC

O

O

H

CHO

aldehyd salicylowy – K

+

aldehyd salicylowy – K

+

acetyloaceton – Li

+

acetyloaceton – Li

+

background image

36

Odmienność właściwości litu i jego związków

Lit ma względnie wysokie temperatury topnienia i wrzenia, i podwyższoną 

twardość.

Lit najmniej energicznie daje z tlenem normalny tlenek, a wyższe tlenki ma 

nietrwałe.

Lit jest najmniej elektrododatni z litowców, dlatego Li

2

CO

3

, LiNO

3

i LiOH są mniej 

trwałe, a LiHCO

3

nie istnieje w postaci stałej.

Lit tworzy azotek Li

3

N i jonowy węglik Li

2

C

2

w bezpośredniej reakcji z węglem 

(podobieństwo do pierwiastków II grupy głównej).

Lit ma większą od innych litowców tendencję do tworzenia kompleksów (m.in. 

tworzy akwakompleksy, a jodek aminalitu [Li(NH

3

)

4

]I istnieje w stanie stałym).

Li

2

CO

3

, Li

3

PO

4

i LiF są nierozpuszczalne w wodzie, a LiOH jest trudno rozpuszczalny 

(podobieństwo do magnezu).

Kowalencyjne halogenki i związki alkilowe litu są rozpuszczalne w 

rozpuszczalnikach organicznych (podobieństwo do magnezu).

Jony i związki litu są dużo lepiej hydratowane niż jony innych litowców i ich 

związki.

Odmienność właściwości litu i jego związków

Lit ma względnie wysokie temperatury topnienia i wrzenia, i podwyższoną 

twardość.

Lit najmniej energicznie daje z tlenem normalny tlenek, a wyższe tlenki ma 

nietrwałe.

Lit jest najmniej elektrododatni z litowców, dlatego Li

2

CO

3

, LiNO

3

i LiOH są mniej 

trwałe, a LiHCO

3

nie istnieje w postaci stałej.

Lit tworzy azotek Li

3

N i jonowy węglik Li

2

C

2

w bezpośredniej reakcji z węglem 

(podobieństwo do pierwiastków II grupy głównej).

Lit ma większą od innych litowców tendencję do tworzenia kompleksów (m.in. 

tworzy akwakompleksy, a jodek aminalitu [Li(NH

3

)

4

]I istnieje w stanie stałym).

Li

2

CO

3

, Li

3

PO

4

i LiF są nierozpuszczalne w wodzie, a LiOH jest trudno rozpuszczalny 

(podobieństwo do magnezu).

Kowalencyjne halogenki i związki alkilowe litu są rozpuszczalne w 

rozpuszczalnikach organicznych (podobieństwo do magnezu).

Jony i związki litu są dużo lepiej hydratowane niż jony innych litowców i ich 

związki.

background image

37

Właściwości chemiczne litowców – reakcja 

metali z wodą

W reakcjach litowców z wodą powstają wodorotlenki i 

wydziela się wodór:

• 2Me + 2H

2

O → 2Me+OH

-

+ H

2

(Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

Reaktywność litowców wzrasta ze wzrostem liczby 

atomowej

Rb i Cs eksplodują przy kontakcie z wodą

background image

38

Właściwości chemiczne litowców –

reakcja tlenków metali z wodą

Produktami reakcji normalnych tlenków litowców z wodą są 

wodorotlenki:

Me

2

O + H

2

O → 2MeOH (Me=Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

W reakcjach nadtlenków litowców z wodą powstają wodorotlenki i 

nadtlenek wodoru:

• Me

2

O

2

+ 2H

2

O → 2MeOH + H

2

O

2

(Me=Na, K, Rb, Cs, Fr)


• W reakcjach ponadtlenków litowców z wodą powstają 

wodorotlenki, nadtlenek wodoru i tlen:

• 2MeO

2

+ 4H

2

O → 2MeOH + 2H

2

O

2

+ O

2

(Me=K, Rb, Cs, Fr)

• Tlenki litowców Me

2

O mają wybitnie zasadowy charakter.

• Nadtlenki i ponadtlenki litowców (Me

2

O

2

, MeO

2

) są silnymi 

utleniaczami.

background image

39

Najważniejsze reakcje 

litowców

background image

40

Najważniejsze związki litowców – główne produkty 

przemysłu sodowego

Soda

(

Na

2

CO

3

) – dwie metody produkcji wielkoprzemysłowej:

Leblanca (

NaCl → Na

2

S

Na

2

S + CaCO

3

→ Na

2

CO

3

+ CaS

)

2NaCl    +  H

2

SO

4

=  Na

2

SO

4

+  2HCl

Na

2

SO

4

+  4C        =  Na

2

S  +  4CO

Na

2

S      +  CaCO

3

=  Na

2

CO

3

+  CaS

Solvaya (

NaCl + CaCO

3

→ Na

2

CO

3

+ CaCl

2

)

NH

3

+  CO

2

+  H

2

O  =  NH

4

HCO

3

NH

4

HCO

3

+  NaCl     =  NaHCO

3

+  NH

4

Cl

prażenie

2NaHCO

=  Na

2

CO3  +  CO

2

+  H

2

O

CaCO

3

=CaO + CO

2

CaO + H

2

O = Ca(OH)

2

2 NH

4

Cl + Ca(OH)

2

= CaCl

2

+NH

3

+ 2 H

2

0

Zużycie sody: przemysł chemiczny (33%), szklarski (26%), mydlarski

i środków do prania (16%).

Najważniejsze związki litowców – główne produkty 

przemysłu sodowego

Soda

(

Na

2

CO

3

) – dwie metody produkcji wielkoprzemysłowej:

Leblanca (

NaCl → Na

2

S

Na

2

S + CaCO

3

→ Na

2

CO

3

+ CaS

)

2NaCl    +  H

2

SO

4

=  Na

2

SO

4

+  2HCl

Na

2

SO

4

+  4C        =  Na

2

S  +  4CO

Na

2

S      +  CaCO

3

=  Na

2

CO

3

+  CaS

Solvaya (

NaCl + CaCO

3

→ Na

2

CO

3

+ CaCl

2

)

NH

3

+  CO

2

+  H

2

O  =  NH

4

HCO

3

NH

4

HCO

3

+  NaCl     =  NaHCO

3

+  NH

4

Cl

prażenie

2NaHCO

=  Na

2

CO3  +  CO

2

+  H

2

O

CaCO

3

=CaO + CO

2

CaO + H

2

O = Ca(OH)

2

2 NH

4

Cl + Ca(OH)

2

= CaCl

2

+NH

3

+ 2 H

2

0

Zużycie sody: przemysł chemiczny (33%), szklarski (26%), mydlarski

i środków do prania (16%).

background image

41

Najważniejsze związki litowców – główne 

produkty przemysłu sodowego

Wodorotlenek sodu ( soda żrąca, soda kaustyczna )

- roztwór wodny NaOH - ług sodowy

a) Metoda laboratoryjna

Na  +  H

2

O  =  NaOH  +   1/2 H

2

b) Metoda przemysłowa

elektroliza NaCl (roztwór wodny)

1.  Metoda Siemensa-Billitera

• Anoda (+) :  2Cl

-

=  Cl

2

+  2e

• Katoda (-) :  2H

2

O  + 2e  =  2OH

-

+  H

2


2Na

+

+  2OH

-

=  2NaOH

• Oddzielenie przestrzeni anodowej od katodowej przeponą !

NaOH  +  Cl

2

=  NaCl  +  NaClO 

background image

42

Najważniejsze związki litowców – główne produkty 

przemysłu sodowego

Metoda Castnera-Kellnera

W tej metodzie sód wydziela się (zamiast wodoru) na katodzie, którą jest ciekła rtęć.

Przyczyna - nadnapięcie wodoru na idealnie gładkiej powierzchni elektrody rtęciowej 

jest bardzo wysokie i dlatego wydziela się sód a nie wodór.

cz.A  Elektroliza

(-) Katoda  Na

+

+ e = Na

(+) Anoda  2Cl

-

= Cl

2

+ 2e

Na + Hg: amalgamat Na

cz.B  Ogniwo

2Na + 2H

2

O = 2NaOH +H2

W tej części wodór wydziela się na elektrodzie   żelaznej      

(katoda).  Anodą  jest  amalgamat  sodowy.

katoda 2H

+

+ 2e = H

2

(-) anoda Na = Na

+

+ e

Zaleta : bardzo czysty NaOH

background image

43

Inne ważne związki litowców

Azotany (KNO

3

, NaNO

3

) – przemysł zapałczany, pirotechniczny, spożywczy, farmaceutyczny, 

szklarski i ceramiczny, nawozów naturalnych i sztucznych.

Fosforany (głównie sodowe) – zmiękczanie wody, przemysł środków do prania

i czyszczenia, przemysł spożywczy (pirofosforany).

Sole fluorowe (głównie sodowe): NaF – produkcja środków ochrony roślin, impregnacja 

drewna, metalurgia glinu; Na

3

AlF

6

(kriolit) – metalurgia glinu, przemysł emalierski i szklarski.

Chlorany (głównie sodowe) – do wybielania i dezynfekcji (NaClO, NaClO

2

), do utleniania 

(NaClO

3

), przemysł pirotechniczny (NaClO

4

).

Sole potasowe (sylwinit – KCl + NaCl, karnalit - KCl▪MgCl

2

▪6H

2

O, K

2

SO

4

, leonit i szenit –

odpowiednio K

2

SO

4

▪MgSO

4

▪4H

2

O i K

2

SO

4

▪MgSO

4

▪6H

2

O) – całość przerabiana na KCl nawozowy.

Sól kamienna (NaCl) – stosowana bezpośrednio lub po oczyszczeniu w warzelniach, głównie 

jako sól jadalna i surowiec przemysłowy.

Naturalne glinokrzemiany sodowe (np. analcym – Na

2

O▪Al

2

O

3

▪4SiO

2

▪2H

2

O) – jonity do 

zmiękczania wody.

Kaoliny, gliny i skalenie (skalenie: ortoklaz – K[AlSi

3

O

8

], albit - K[AlSi

3

O

8

]) – surowce

w przemyśle materiałów ceramicznych.

Na

2

O, K

2

O, Li

2

O oraz Rb

2

O, Cs

2

O (często Na

2

CO

3

)– topniki w przemyśle szklarskim.

Na

2

SO

4

, KNO

3

, NaNO

3

, Na

2

B

4

O

7

▪10H

2

O – topniki i substancje klarujące szkło.

Inne ważne związki litowców

Azotany (KNO

3

, NaNO

3

) – przemysł zapałczany, pirotechniczny, spożywczy, farmaceutyczny, 

szklarski i ceramiczny, nawozów naturalnych i sztucznych.

Fosforany (głównie sodowe) – zmiękczanie wody, przemysł środków do prania

i czyszczenia, przemysł spożywczy (pirofosforany).

Sole fluorowe (głównie sodowe): NaF – produkcja środków ochrony roślin, impregnacja 

drewna, metalurgia glinu; Na

3

AlF

6

(kriolit) – metalurgia glinu, przemysł emalierski i szklarski.

Chlorany (głównie sodowe) – do wybielania i dezynfekcji (NaClO, NaClO

2

), do utleniania 

(NaClO

3

), przemysł pirotechniczny (NaClO

4

).

Sole potasowe (sylwinit – KCl + NaCl, karnalit - KCl▪MgCl

2

▪6H

2

O, K

2

SO

4

, leonit i szenit –

odpowiednio K

2

SO

4

▪MgSO

4

▪4H

2

O i K

2

SO

4

▪MgSO

4

▪6H

2

O) – całość przerabiana na KCl nawozowy.

Sól kamienna (NaCl) – stosowana bezpośrednio lub po oczyszczeniu w warzelniach, głównie 

jako sól jadalna i surowiec przemysłowy.

Naturalne glinokrzemiany sodowe (np. analcym – Na

2

O▪Al

2

O

3

▪4SiO

2

▪2H

2

O) – jonity do 

zmiękczania wody.

Kaoliny, gliny i skalenie (skalenie: ortoklaz – K[AlSi

3

O

8

], albit - K[AlSi

3

O

8

]) – surowce

w przemyśle materiałów ceramicznych.

Na

2

O, K

2

O, Li

2

O oraz Rb

2

O, Cs

2

O (często Na

2

CO

3

)– topniki w przemyśle szklarskim.

Na

2

SO

4

, KNO

3

, NaNO

3

, Na

2

B

4

O

7

▪10H

2

O – topniki i substancje klarujące szkło.

background image

44

Ważne reakcje metali alkalicznych

background image

45

background image

46

Ważne reakcje metali alkalicznych

background image

47