- Коротка характеристика і знаходження в природі.
- Історія відкриття.
- Фізичні властивості.
- Хімічні властивості.
- Їдкі луги. Солі металів.
- Способи отримання і область застосування.
- Коротка характеристика і знаходження в природі.
Натрій і калій відносяться до числа досить поширених елементів.
У вільному вигляді калій і натрій в природі не зустрічаються. Ці лужні метали входять до складу різних з'єднань. Одним з таких з'єднань є - хлорид натрію NaCl (утворює поклади кам'яної солі - Донбас, Солікамск, Соль-Илецк і ін).
Також хлорид натрію міститься в морській воді і соляних джерелах.
Калійні солі також присутні в морській воді, але в значно менших кількостях. Зазвичай калійні солі містять верхні шари покладів. Найбільші в світі запаси калійних солей знаходяться на Уралі в районі Солікамська. У Білорусії (г.Солігорск) відкриті великі поклади калійних солей
Ми не випадково розглядаємо натрій і калій разом, подібні своїми фізичними властивостями, вони і відкриті були одночасно.
У 1807 р Деві, шляхом електролізу злегка зволожених твердих лугів, були отримані вільні метали - калій і натрій. У той час вони отримали назви - калій (Potassium) і содій (Sodium).
Наступного року Гільберт, видавець відомих "Анналів фізики",
запропонував іменувати нові метали калієм і натрона (Natronium).
Пізніше Берцеліус скоротив остання назва до "натрій" (Natrium).
Взагалі, назва "натрій" (англ. І франц. Sodium, ньому. Natrium) походить від стародавнього слова, поширеного в Єгипті, у стародавніх греків (vixpov) і римлян і відповідає староєврейської нетер (neter).
У стародавньому Єгипті натроном, або нітроном називали луг, отримувану не тільки з природних содових озер, а й з золи рослин. Її вживали для миття, виготовлення глазурі, при муміфікації
трупів. В кінці XVIII ст. Клапрот ввів для мінеральної лугу
назва натрон (Natron), а для рослинної - калі (Kali).
Відомо, що на початку XIX ст. в Росії натрій називали содіем.
Що стосується слова калій, то воно походить від арабського терміна
жадали (лужні речовини, іменовані в середні століття "лужні солі"). У той час їх ще не відрізняли один від одного і називали іменами, що мали подібне значення: натрон, боракс, Варека т. Д. Слово калі (qila) вперше зустрічається в 850 р у арабських письменників, потім починає вживатися слово Qali (al- Qali), яке позначало продукт, одержуваний з золи деяких
рослин. У Росії, в першій чверті XIX ст. калій називався калій, поташ, а також поташу. У 1828 р в хімічній літературі поряд з назвою поташ вже зустрічається назва калі (їдке калі, калі соляний і ін.).
Назва калій стало загальноприйнятим у всьому світі після виходу в світ підручника Гесса.
Калій і натрій - сріблясто-білі метали, з щільністю
K = 0,86 г / см3, Na = 0,97г / см3,
Ці метали дуже м'які, ріжуться ножем.
Мають всі властивості, властивими речовин з металевим зв'язком, а саме: металевий блиск, пластичність, м'якість, хороша електрична провідність і теплопровідність.
Це обумовлено тим, що в атомах лужних металів один зовнішній електрон доводиться на 4 і більше вільні орбіталі, а енергія іонізації атомів низька, в слідстві чого між атомами металів виникає металева зв'язок.
У природі натрій складається з одного ізотопу
калій - з двох стабільних ізотопів
При хімічній взаємодії, атоми калію і натрію легко віддають валентні електрони, переходячи в позитивно заряджені іони: K + і Na +. Обидва металу є сильними відновниками.
Швидко окислюються на відкритому повітрі, тому необхідно зберігати калій і натрій під шаром гасу.
Реакція з водою - бурхлива. Ці метали легко взаємодіють з багатьма неметалами -Серія, фосфором, галогенами та ін.
Утворюють гідриди NaH, KH, взаємодіючи з воднем, при нагріванні. Ці гідриди легко розкладаються водою з утворенням
відповідної лугу і водню:
NaH + H2O = NaOH + H2
При згорянні натрію в надлишку кисню утворюється пероксид натрію Na2O2, який в свою чергу взаємодіє з вологим вуглекислим газом повітря, виділяючи кисень:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
На цій реакції засноване застосування пероксиду натрію для отримання кисню на
підводних човнах і для регенерації повітря в закритих приміщеннях.
- Їдкі луги. Солі металів.
Їдкими лугами називаються добре розчинні у воді гідроксиди. Найважливіші з них NaOH і KOH.
Гідроксид натрію і гідроксид калію - білі, непрозорі, тверді
кристалічні речовини. У воді добре розчиняються з виділенням великої кількості теплоти. У водних розчинах практично без остачі дисоційований і є сильними лугами. Виявляють всі властивості підстав.
Тверді гідроксиди натрію і калію та їх водні розчини поглинають оксид вуглецю (IV):
NaOH + CO2 = NaHCO3
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
або в іншій формі:
2OH- + CO2 = CO + H2O
У твердому стані на повітрі NaOH і KOH поглинають вологу, завдяки чому використовуються як осушувачі газів.
У промисловості гідроксид натрію і гідроксид калію отримують електролізом концентрованих розчинів відповідно NaCl і KCl. При цьому одночасно виходять хлор і водень. Катодом служить залізна сітка, анодом - графіт.
Схему електролізу (на прикладі KCl) слід представляти так, KCl повністю дисоціює на іони K + і Cl-. При проходженні електричного струму до катода підходять іони K +, до анода - хлорид-іони Cl-. Калій в ряду стандартних електродних потенціалів розташований до алюмінію, і його іони відновлюються
(Приєднують електрони) набагато важче, ніж молекули води. Іонів же водню H + в розчині дуже мало. Тому на катоді розряджаються молекули води з виділенням молекулярного водню:
2H2O + 2e- = H2 + 2OH-
Хлорид-іони в концентрованому розчині легше віддають електрони (окислюються), ніж молекули води, тому на аноді розряджаються хлорид-іони:
Загальне рівняння електролізу розчину в іонної формі:
2H2O + 2e- = H2 + 2OH- 1
2Cl- + 2H2O електроліз H2 + 2OH- + Cl2
2KCl + 2H2O електроліз H2 + 2KOH + Cl2
Аналогічно протікає електроліз розчину NaCl. Розчин, що містить NaOH і NaCl, піддається упарювання, в результаті чого випадає в осад хлорид натрію (він має набагато меншу розчинність і вона мало змінюється з температурою), який відокремлюють і використовують для подальшого електролізу. Гідроксид натрію отримують в дуже великих кількостях. Він є одним з найважливіших продуктів основної хімічної промисловості. Застосовують його для очищення нафтових продуктів - бензину і гасу, для виробництва мила, штучного шовку, паперу, в текстильній, шкіряній, хімічної промисловості, а також в побуті (каустик, каустична сода).
Більш дорогий продукт - гідроксид калію - застосовується рідше, ніж NaOH.
Солі калію і натрію.
Практично всі солі калію і натрію розчинний у воді.
Натрій здатний утворювати солі з усіма кислотами.
Найбільш поширеними і використовуваними в побуті та промисловості є - хлорид натрію NaCl (кухонна сіль), сода і сульфат натрію Na2SO4.
Розглянемо кожну з них в одельная.
Хлорид натрію NaCl - використовується для консервування харчових продуктів, як приправа при приготуванні їжі, є сировиною в промисловості при отримання гідроксиду натрію, хлору, соляної кислоти, соди та ін.
Сульфат натрію Na2SO4 - використовується в промисловості для приготування глауберової солі, шляхом кристалізації десятіводного гідрату Na2SO4 * 10H2O.
Глауберова сіль застосовується в медицині як проносне.
Солі натрію і калію (іони натрію і калію), застосовуються при якісному виявленні натрію і калію в з'єднаннях.
Солі натрію забарвлюють полум'я пальника у жовтий колір.
Солі калію забарвлюють полум'я пальника в фіолетовий колір.
Це дуже чутливий метод. Єдиний його мінус те, що в присутності навіть нікчемних кількостей натрію в з'єднаннях фіолетовий колір маскується жовтим. У цьому випадку використовують синє скло, поглинає жовті промені.
Калійні солі використовують головним чином як калійні добрива.
- Отримання і область застосування.
Натрій отримують в процесі електролізу розплавленого хлориду натрію або гідроксиду натрію.
При електролізі розплаву гідроксиду натрію NaOH на катоді виділяється натрій:
а на аноді - вода і кисень:
4OH- - 4e- = 2H2O + O2
При електролізі розплаву хлориду натрію NaCl на катоді виділяється натрій:
А на аноді - хлор:
Переважно, з економічної точки зору, внаслідок дорожнечі гідроксиду натрію, використовувати в якості основного методу електроліз розплаву NaCl.
Також як і натрій, калій можна отримати в процесі електролізу хлориду калію KCl і гідроксиду калію KOH.
Але цей спосіб не отримав широкого поширення, тому що в процесі електролізу виник ряд технічних труднощів, в тому числі, труднощі забезпечення техніки безпеки.
На сьогоднішній день отримання калію в промисловості засноване на наступних реакціях:
1. KCl + Na И NaCl + K
При отриманні калію цим способом, через розплавлений хлорид калію пропускають пари натрію при 8000С, а випари калію конденсують.
2. KOH + Na И NaOH + K
Тут взаємодія між розплавленим гідроксидом калію і рідким натрієм здійснюється протитечією при температурі 4400С в реакційної колоні з нікелю.
Також цими способами можна отримувати сплав калію з натрієм. Цей сплав застосовується:
в атомних реакторах, як рідкий металевий теплоносій.
в якості відновника при виробництві титану.
Широко використовують калій і його сполуки в різних галузях господарства:
- при отриманні деяких барвників,
- при гідролізі крохмалю,
- при виробництві пороху,
- при отбелке тканин.
За допомогою пероксидів натрію і калію проводиться регенерація повітря в космічних кораблях і підводних човнах.
Поташ багато йде на виробництво скла. Використовуючи їдкий калій виробляють найкраще - рідке туалетне мило.
1. "Посібник з хімії для вступників до вузів". Г.П.Хомченко. 1976 р
2. "Основи загальної хімії". Ю.Д.Третьяков, Ю.Г.Метлін. Москва "Просвещение" 1980 р
Помилка в тексті? Виділи її мишкою і натисни
Залишилися реферати, курсові, презентації? Поділися з нами - завантаж їх тут!
Допоміг сайт? Став лайк!