Alkalické kovy Prvek X I I [kJ mol-1] E0 [V] ρ [g cm-3] b. t. [°C] b. v. [°C] r + (r) [pm] H 2,20 1312 0,00 0,07 -259 -253 (31) Li 0,98 514 -3,03 0,53 181 1342 78 (156) Na 0,90 494 -2.71 0,97 98 883 98 (186) K 0,82 416 -2,93 0,89 63 759 133 (233) Rb 0,80 401 -2,93 1,53 40 688 149 (243) Cs 0,75 374 -2.92 1,88 28 671 165 (262) Fr 0,70 370 - 1,87 27 677 180 I. skupina – 1 valenční elektron konfigurace n s1 Oxidační číslo +1 Li 6 · 10–3 % ; Na 2,3 % ; K 1,9 %; Rb 7,8·10–3 %; Cs 2,4·10–4 % Zbarvení plamene Li Na K Rb Cs Ca Sr Ba 671 589 766 780 456 622 605 524 rbflame.jpg csflame.jpg caflame.jpg srflame.jpg baflame.jpg Zastoupení v zemské kůře Obecné informace •Na a Li jsou monoizotopické •K a Rb mají přirozeně se vyskytující radioaktivní izotopy (40K a 87Rb) •Fr nemá stabilní izotopy T1/2(223Fr) = 22 minut •v přírodě se nacházejí pouze ve formě sloučenin •jsou velmi měkké a výborně vedou elektřinu a teplo (chladivo) •většina sloučenin je bezbarvá (mimo poruch mřížek a barevných aniontů) •nerozpustné sloučeniny Li: F-, CO32-, PO43-; K: [SiF6]2-, ClO4-, [PtCl6]2-, HC4H4O6- (hydrogen tartarát) •sloučeniny Li jsou často rozpustné v nepolárních rozpouštědlech tartarate.png Základní chemické informace •odlišnost lithia a jeho sloučenin (podobnost s Mg – ion. pol. 76 pm vs 72 pm) •podobnost sloučenin se sloučeninami NH4+ a Tl+ •vysoce reaktivní, redukční schopnosti, rostou od Li k Cs • SiF4 + 4 K ® Si + 4 KF •reagují s O2 i s H2O: 2 M + 2 H2O ® 2 MOH + H2 obdobně reagují s alkoholy (alkoholáty) •rozpouštějí se v NH3(l)(při cca -35 °C) Li Na K Cs R (molM/molNH3) 3,75 5,37 4,95 2,34 •vzniká M+ a solvatovaný e- (asi 2 – 3 NH3), nestabilní pomalu se rozkládají M + NH3 ® MNH2 + ½ H2 (amidy) Výroba a použití •Li a Na – elektrolýza solí (chloridy) železná katoda: 2 M+ + 2 e- ® 2 M grafitová anoda: 2 Cl- ® Cl2 + 2 e- •K – redukce Na při 850 °C: Na(g) + K+(l) ↔ Na+(l) + K(g) •Rb a Cs – redukce Ca Li •slitiny (lepší tvrdost a odolnost) často pro kosmický výzkum •sloučeniny Na •redukovadlo (např. ve slitině s K), sušení rozpouštědel •výbojky, chladivo (jaderné reaktory – rychlé reaktory Phénix (Fra)) •sloučeniny K •redukovadlo •sloučeniny: hnojiva, IČ optika Rb, Cs •fotočlánky, iontové motory, barvení plamene (pyrotechnika) •137Cs, zdroj β a γ Sloučeniny Hydridy •termická stabilita klesá a reaktivita roste Li – Cs •LiH zdroj H2, výroba Li[AlH4] – organická syntéza • 4 LiH + AlCl3 ® Li[AlH4] + 3 LiCl Acetylidy 2 M + C2H2 ® 2 M2C2 + H2 •Li reaguje přímo s C Nitridy 3 MN3 ® M3N + 4 N2 •Li reaguje přímo s N2 za laboratorní teploty azide.png Amidy (imidy) M + NH3 ® MNH2 + ½ H2 •Li2NH jediný známý imid alkalického kovu (rozkladem LiNH2) Oxidy M2O, peroxidy M2O2, hyperoxidy MO2, ozonidy MO3 Hořením vzniká: Li Na K Rb Cs Li2O Na2O2 KO2 RbO2 CsO2 Redukcí peroxidů či např. dusičnanů příslušným kovem vzniká oxid 2 MNO3 + 10 M ® 6 M2O + N2 Peroxidy (soli peroxidu vodíku) reagují: M2O2 + 2 H2O ® 2 MOH + H2O2 Na2O2 + CO2 ® Na2CO3 + ½ O2 Hyperoxidy •K žlutý, Rb tmavěhnědý, Cs žlutooranžový 2 MO2 + 2 H2O ® 2 MOH + H2O2 + O2 Ozonidy •vznikají reakcí hydroxidu s ozonem MO3 ® MO2 + ½ O2 4 MO3 + 2 H2O ® 4 MOH + 5 O2 Sulfidy (hydrogensulfidy) •vznikají přímou syntézou s prvků, dobře rozpustné •na vzduchu snadno oxidují na S2O32- •reakcí s S vznikají polysulfidy M2Sn (Li - 2; Na - 5; K, Rb, Cs - 6) Halogenidy MX •kromě LiX se jedná o výrazně iontové látky (b. t., b. v.) •existují i polyhalogenidy, především MI3 (KI3 - I2 do roztoku KI) trioiodide.png I – I- – I Hydroxidy •bezbarvé, hygroskopické, leptavé (sklo i porcelán), nízká t. t., rozpustné ve vodě i EtOH (kromě LiOH), ve vodě nejsilnější baze •nejznámější NaOH a KOH, vyrábějí se reakcí příslušného amalgamu s vodou (Hydrogen)Uhličitany •existují všechny kromě LiHCO3 •všechny jsou dobře rozpustné kromě Li2CO3 a NaHCO3 (jedlá soda) Na2CO3 (soda): (Solvayova metoda) NH3 + H2O + CO2 ® NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl (solanka) ® NaHCO3↓ + NH4Cl K2CO3 (potaš) : MgCO3.3 H2O + KCl + CO2 + 2 H2O ® MgCO3.KHCO3.4 H2O ↓ + HCl 2 MgCO3.KHCO3.4 H2O ® K2CO3 + 2 MgCO3.3 H2O + CO2 + H2O 2 NaHCO3 ® Na2CO3 + H2O + CO2 2 NH4Cl + CaO ® 2 NH3 + CaCl2 + H2O Dusičnany •K a Na jako hnojiva (NaNO3 - sodný ledek, NH4NO3- chilský ledek), oxidovadla (střelný prach), solné lázně, Li v pyrotechnice Dusitany •redukcí dusičnanů •azobarviva, konzervanty, inhibitory koroze… NaNO3 + Pb ® NaNO2 + PbO Na2CO3 + NO + NO2 ® 2 NaNO2 + CO2 Sírany (hydrogensírany) •dobře rozpustné ve vodě, hydrogensírany za tepla kondenzují •M2SO4 - papírenský průmysl, sklářství, detergenty 2 MHSO4 ® M2S2O7 + H2O M2S2O7 ® M2SO4 + SO3 Organokovy •především u Li, Na a K •reaktivita roste od Li ke K, na vzduchu nestálé, podléhají hydrolýze 2 Li + RX ® LiR + LiX (R = alkyl, X = halogen) LiBu + ArI ® LiAr + BuI (Ar = aryl) 4 Li(C6H5) + Sn(CH=CH2)4 ® 4 LiCH=CH2 + Sn(C6H5)4 Komplexy •koordinační schopnosti klesají od Li k Cs •nejčastější komplexy s crownethery a kryptáty •tyto komplexy se uplatňují při extrakcích nebo stabilizaci neobvyklých ox. stavů 2 Na + krypt® [Na(krypt)]+Na- „Crown“ komplexy alkalických kovů N N O O O O O O O O O O O O O O O N O N O 2,2,1-kryptand 18-crown-6 2,2,2-kryptand Toxicita Li •nejtoxičtější, LD50(LiCl) ≈ 5 g, v malých dávkách tlumí CNS •neblahý vliv na plod či kojence (vznik strumy, poškození CNS) •příznaky: průjmy, nevolnost a hlavně třes, svalové záškuby, poruchy pohybové soustavy, při vyšších dávkách problémy s artikulací, křeče, chronicky poškození nervů a ledvin •protijed: není znám, k rychlému vyloučení se používá NaHCO3 • Na •biogenní prvek, potřebný pro přenos nervových impulsů, pro činnost srdce, pro metabolismus cukrů a proteinů, reguluje také oběh krve a celkovou osmotickou rovnováhu •LD50(NaCl) ≈ 200 g (pro psy mnohem méně), dochází ke změně osmotické rovnováhy (opačný extrém je destilovaná voda LD50(H2O) ≈ 10 kg), 0,9% NaCl – fyziologický roztok (pití vody slanější než je 0,9 % neuhasí žízeň, spíše naopak) K •biogenní prvek, antagonista Na, toxický málo ale asi 6x více než Na, důležitý je poměr Na/K •LD50(KCl) ≈ 30 g •příznaky: křeče, nepravidelná srdeční činnost