Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1."— Előadás másolata:

1 Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1

2 H Li Na K Rb Cs Fr EN Ei Top Tfp cs ö k k e n A fémes jellem erősödik A vegyértékelektronok általános elektronszerkezete ns1ns1 2

3 H Li Na K Rb Cs Fr nemfém alkálifémek 3

4 Fontosabb adatokLiNaKRbCsFr Elektronegativitás Pauling szerint 0,980,960,82 0,790,77 E i (I.) [kJ/mol] Olvadásponti hőmérséklet [°C] 180,597,863,538,928,727 Forrásponti hőmérséklet [°C] Sűrűség [g/cm 3 ]0,5341,00660,8631,5321,8861,87 Lángfestéspirossárgalilavöröskék- A bázisok erőssége a nyíl irányában növekszik AZ ALKÁLIFÉMEK FONTOSABB ADATAI 4

5 5

6 A 6. leggyakrabban előforduló elem, de az alkálifémek közül a nátrium a legelterjedtebb a természetben. 6

7 Sir Humphry Davy (1778 – 1829) A nátriumot Davy angol kémikus fedezte fel 1807-ben miközben NaOH-ot elektrolizált.  halit (kősó) NaCl  chilei salétrom NaNO 3  szóda Na 2 CO 3  glaubersó Na 2 SO 4  kriolit Na 3 [AlF 6 ]  nátriumföldpát Na[AlSi 3 O 6 ] Fontosabb ásványai: 7

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

9  13 izotópja ismert. Ezek közül csak a 23-as tömegszámú stabil (a többi izotóp radioaktív). A két legjelentősebb radioaktív izotópja: 22 Na, felezési ideje 2,602 év, és a 24 Na, felezési ideje 15 óra. 9

10 Emissziós színképe a látható tartományban 10

11 NaCl vagy 40%-NaCl és 60% CaCl 2 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. 11 katód (-) anód (+)

12 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.

13 13  Az élő szervezetek számára nélkülözhetetlen.  A felnőtt ember szervezetében mintegy g nátrium található. Ennek 60-65%-a test víztereiben, %-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.

14 Felhasználása 14  Redukálószerként más fémek előállításakor. Például: TiCl 4 + 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.

15 Kémiai tulajdonságai 15 Alacsony a standardpotenciálja, ezért jó redukálószer. Levegőben elégetve dinátrium-peroxid keletkezik. 2Na + O 2 → Na 2 O 2 Vízzel heves, exoterm reakció közben nátrium- hidroxid és H 2 -gáz fejlődik: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

16 16 Híg savakkal reagálva H 2 -gázt fejleszt a következő reakció szerint: 2Na + 2HCl → H 2 + 2NaCl A halogén elemekkel szintén hevesen reagál, miközben megfelelő nátrium-halogenid keletkezik. Klórral a reakcióban fehér NaCl keletkezik a következő reakció szerint: 2Na + Cl 2 → 2NaCl A nátrium és vegyületei a lángot sárgára festik.

17 17

18 Fontosabb vegyületei 18 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.

19 19 Na + -ionok Cl - -ionok Kősókristály Olvadáspont: 801 °C Forráspont: 1465 °C Sűrűség: 2,16 g/cm 3 Konyhasó

20  Nátrium-karbonát (szóda, kalcinált szóda, sziksó) – Na 2 CO 3 : 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

21 21 Olvadáspont: 854 °C Forráspont: 1600 °C Sűrűség: 2,53 g/cm 3

22  Solvay-féle (ammóniás) eljárással történik konyhasóból, ammóniából és szén-dioxidból úgy, hogy a telített NaCl-oldatba először ammóniát, majd CO 2 -gázt vezetnek. NH 4 HCO 3 kelet-kezik, ami a konyhasóval reagálva NaHCO 3 -ot és NH 4 Cl-ot ad.  A NaHCO 3 az oldat hűtésekor kikristályosodik, míg az NH 4 Cl oldatban marad. 22

23 23

24  A kristályos NaHCO 3 -ot szűréssel elválasztják az oldattól, majd 180°C-on hevítve (kalcinálás) szódává alakítják. A hevítés során felszabaduló szén-dioxidot visszavezetik a folyamatba.  Az NH 4 Cl-ot tartalmazó oldatból Ca(OH) 2 - oldat segítségével felszabadítják, regenerálják az ammóniát és visszavezetik a folyamatba. 24

25 25 NaCl + H 2 O + NH 3 + CO 2 → NaHCO 3(s) + NH 4 Cl (aq) 2NaHCO 3(s) → Na 2 CO 3(s) + CO 2 + 2H 2 O 2NH 4 Cl (aq) + Ca(OH) 2 → CaCl 2 +2NH 3 + 2H 2 O

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

27  Vízben hőfejlődés közben feloldódik.  A kapott oldat erős bázis, maró és mérgező hatású. 27 NaCl-oldat elektrolízisével történik.

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 klórdurranógáz- keveréket.  A katód- és anódtér elkülönítésének módja alapján kétféle eljárást különböztetünk meg: - a diafragmás- és - higanykatódos eljárást. 28

29 29 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 H 2 -termékekre bomlik. 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.

30 Felhasználása:  timföldgyártás,  szappangyártás,  cellulóz-, műselyem- és papírgyártás, tisztítószerek gyártása,  kőolajtermékek tisztítása.  Híg vizes oldatát fertőtlenítésre is fel lehet használni. 30

31 Nátrium-szulfát (glaubersó) – Na 2 SO 4 :  A természetben is előforduló színtelen, kristályos vegyület. +32°C alatt dekahidrát formájában, míg +32°C fölött vízmentes állapotban kristályosodik. 31

32  Iparilag kősóból állítják elő magnézium- szulfát segítségével. 2NaCl + MgSO 4 → Na 2 SO 4 + MgCl 2  Felhasználása: Nagy mennyiségben használja az üveg-, papír- és textilipar. 32

33 Nátrium-nitrát (chilei salétrom) – NaNO 3 :  Színtelen, vízben jól oldódó kristályos vegyület, amely a természetben is megtalálható. 33

34  Ipari előállítása szódából és salétromsavból történik a következő reakció szerint: Na 2 CO 3 + 2HNO 3 → 2NaNO 3 + H 2 O + CO 2  Elsősorban nitrogéntartalmú műtrágya gyártására használják, de egyes robbanóanyagok gyártásánál is fontos nyersanyag. 34

35 35

36 36 A 7. leggyakrabban előforduló elem.

37  Humphry Davy állított elő 1807-ben, KOH- olvadék elektrolízisével.  Nagy reakcióképessége miatt csak vegyületei (ásványai) alakjában fordul elő, mint amilyenek a:  káliumföldpát K[AlSi 3 O 8 ]  muszkovit KAl 2 [AlSi 3 O 10 ](OH,F) 2  szilvin KCl  karnalit KMgCl 3 ·6H 2 O  glaserit K 3 Na(SO 4 ) 2 37

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

39  A káliumnak 24 ismert izotópja van. Ebből három fordul elő a természetben: 39 K - 93,3%-ban, 40 K - 0,0117%-ban (radioaktív felezési ideje 1,25·10 9 év) és 41 K - 6,7%-ban. 39

40 Emissziós színképe a látható tartományban 40

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 °C-on: 2KF + CaC 2 → CaF 2 + 2K + 2C 41

42 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.

43 43  A 42-es tömegszámú K-izotópot az orvosi diagnosztikában  Egyes szerves vegyületek szintézisénél  KO 2 előállítására  Más káliumvegyületek előállítására.

44 44 Reakcióképesebb a nátriumnál. Oxigénnel közvetlenül KO 2 (kálium-szuperoxidot) képez a következő reakció szerint: K + O 2 → KO 2 Vízzel heves, exoterm reakció közben kálium- hidroxid és H 2 -gáz fejlődik: 2K + 2H 2 O → 2KOH + H 2

45 45 Peroxid és oxid a következő reakciók szerint keletkezik: 2K + 2O 2 → K 2 O 4 K 2 O 4 + 6K → 4K 2 O A halogén elemekkel szintén hevesen reagál, miközben megfelelő kálium-halogenid keletkezik. Klórral a reakcióban fehér KCl keletkezik a következő reakció szerint: 2K + Cl 2 → 2KCl

46 A hidrogénnel, mint más alacsony standardpotenciálú fémek, kálium-hidridet (KH) képez. 2K + H 2 → 2KH Savakkal nagyon heves exoterm reakcióban megfelelő sók keletkeznek és hidrogéngáz szabadul fel. Például, sósavval: 2K + 2HCl → 2KCl + H 2 46 A kálium és vegyületei a lángot fakóibolya színűre festik.

47 47

48 Fontosabb vegyületei 48 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·MgCl 2 ·6H 2 O) frakcionált kristályosítással.

49 49 K + Cl − Olvadáspont: 776 °C Forráspont: 1500 °C Sűrűség: 1,98 g/cm 3

50 Kálium-karbonát (hamuzsír) – K 2 CO 3 : Fehér, porszerű, higroszkópos anyag. Vízben jól oldódik. Vizes oldata bázisos kémhatású. Ipari előállítása KOH-ból történik CO 2 segítségével. 2KOH + CO 2 → K 2 CO 3 + H 2 O  Kenőszappanok és káliumüveg előállításánál használják. 50

51 51 Olvadáspont: 891 °C Forráspont: elbomlik Sűrűség: 2,29 g/cm 3

52 Kálium-nitrát (salétrom) – KNO 3 : 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: NaNO 3 +KCl → KNO 3 + NaCl  Lőporgyártásra valamint műtrágyaként használják. 52

53 53 Olvadáspont: 334 °C Forráspont: 400 °C-on elbomlik Sűrűség: 2,11 g/cm 3

54 Kálium-szulfát (arkanit) – K 2 SO 4 : Színtelen, rombos kristályosszerkezetű anyag, amely nem higroszkópos. Vízben csak kis mértékben oldódik.  Szinte kizárólag műtrágyaként használják. 54

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 CO 2 abszorbeálására használják. 55

56 56 Olvadáspont: 406 °C Forráspont: 1379 °C Sűrűség: 2,04 g/cm 3

57  Kálium-szuperoxid (KO 2 ): Narancssárga kristályos anyag. Szén-dioxid hatására nagy mennyiségű oxigén szabadul fel belőle, ezért tengeralattjárókban, űrhajókban oxigénforrásként szolgál: 4KO 2 + 2CO 2 → 2K 2 CO 3 + 3O 2 57

58 58

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.  LiAlH 4 : Erős redukálószerként használatos egyes szerves vegyületek szintézisénél. 59

60 Az elemek gyakorisági sorában a 21. helyen áll. A természetben csak vegyületei formájában fordul elő. Fontosabb vegyületei: RbCl, Rb 2 CO 3 és a RbOH. 60 Az elemek gyakorisági sorában a 21. helyen áll. A természetben csak vegyületei formájában fordul elő. Fontosabb vegyületei a: RbCl, Rb 2 CO 3 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.

61 61 Li Cs


Letölteni ppt "Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA Készítette: Varga István 1."

Hasonló előadás


Google Hirdetések