1. Історія калію і натрію. 3
2. Натрій і калій в природі. 5
3. Отримання, застосування натрію і калію. 6
4. Фізичні властивості. Хімічні властивості. 7
5. Їдкі луги. 8
6. Солі натрію і калію. 10
7. Список використаної літератури 11
З історії калію і натрію.
У природі лужні метали у вільному вигляді не зустрічаються. Натрій і калій входять до складу різних з'єднань. Найбільш важливим є поєднання натрію з хлором NaCl, яке утворює поклади кам'яної солі (Донбас, Солікамск, Соль-Илецк і ін.) Хлорид натрію міститься також в морській воді і соляних джерелах. Зазвичай верхні шари покладів містять калійні солі. Вони є в морській воді, проте в значно менших кількостях, ніж солі натрію. Найбільші в світі запаси калійних солей знаходяться на Уралі в районі Солікамська (мінерали сильвініт NaCl * KCl * MgCl * 6H2 O). Розвідані і експлуатуються великі поклади калійних солей в Білорусі (г.Солігорск).
Отримання, застосування натрію і калію.
Натрій отримують електролізом розплавленого хлориду натрію або гідроксиду натрію. При електролізі розплаву NaCl на катоді виділяється натрій:
А на аноді - хлор:
При електролізі розплаву NaOH на катоді виділяється натрій (рівняння реакції наведено вище), а на аноді - вода і кисень:
4OH - - 4e - = 2H 2 O + O2
Внаслідок дорожнечі гідроксиду натрію основним сучасним методом отримання натрію є електроліз розплаву NaCl.
Калій також можна отримати електролізом розплавлених KCl і KOH. Однак цей спосіб отримання калію не знайшов поширення через технічні труднощі (низький вихід по току, труднощі забезпечення техніки безпеки). Сучасне промислове отримання калію засноване на наступних реакціях:
KCl + Na Û NaCl + K (а)
KOH + Na Û NaOH + K (б)
У способі (а) через розплавлений хлорид калію пропускають пари натрію при 800 0 С, а випари калію конденсують. У способі (б) взаємодія між розплавленим гідроксидом калію і рідким натрієм здійснюється протитечією при 440 0 С в реакційній колоні з нікеля1.
Цими ж способами отримують сплав калію з натрієм, який застосовується як рідкий металевий теплоносій в атомних реакторах.
Сплав калію з натрієм використовується також в якості відновника у виробництві титану.
Калій та його сполуки широко використовуються в різних галузях господарства. Пероксид елемента № 19 необхідний при отриманні деяких барвників, при гідролізі крохмалю, виробництві пороху, отбелке тканин. Регенерація повітря в космічних кораблях і підводних човнах здійснюється за допомогою все тих же пероксидів натрію і калію. Без їдких лугів не звариш мило. Причому найкраще-рідке туалетне, а також спеціальні медичні сорти отримують, використовуючи їдкий калій. Поташ багато йде на виробництво скла.
Оскільки в атомах лужних металів один зовнішній електрон доводиться на 4 і більше вільні орбіталі, а енергія іонізації атомів низька, то між атомами металів виникає металева зв'язок. Для речовини з металевим зв'язком характерні металевий блиск, пластичність, м'якість, хороша електрична провідність і теплопровідність. Такими властивостями володіють калій і натрій.
Натрій і калій - сріблясто-білі метали, щільність першого - 0,97г / см 3. другого - 0,86 г / см 3. дуже м'які, легко ріжуться ножем.
Природний натрій складається з одного ізотопу
, калій - з двох стабільних ізотопів
(0,01%). У дослідженнях застосовуються радіоактивні ізотопи, одержувані штучним шляхом:
,
.
Атоми натрію і калію при хімічній взаємодії легко віддають валентні електрони, переходячи в позитивно заряджені іони: Na + і K +. Обидва металу - сильні відновники.
На повітрі натрій і калій швидко окислюються, тому їх зберігають під шаром гасу. Вони легко взаємодіють з багатьма неметалами - галогенами, сіркою, фосфором і ін. Бурхливо реагують з водою. З воднем при нагріванні утворюють гідриди NaH, KH. Гідриди металів легко розкладаються водою з утворенням відповідної лугу і водню:
При згорянні натрію в надлишку кисню утворюється пероксид натрію Na2 O2. який взаємодіє з вологим вуглекислим газом повітря, виділяючи кисень:
На цій реакції засноване застосування пероксиду натрію для отримання кисню на підводних човнах і для регенерації повітря в закритих приміщеннях.
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):
або в іншій формі:
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:
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:
2Cl - - 2e - = Cl2 1
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 натрію і калію.
Натрій утворює солі з усіма кислотами. Майже всі його солі розчинні у воді. Найважливіші з них - хлорид натрію (кухонна сіль), сода і сульфат натрію.
Хлорид натрію NaCl - необхідна приправа до їжі, використовується для консервування харчових продуктів, а також служить сировиною для отримання гідроксиду натрію, хлору, соляної кислоти, соди та ін.
Сульфат натрію Na2 SO4 застосовується у виробництві соди і скла. З водних розчинів кристалізується десятіводний гідрат Na2 SO4 * 10H2 O, званий глауберової сіллю. Глауберова сіль застосовується в медицині як проносне. Солі натрію (іони натрію) забарвлюють полум'я пальника у жовтий колір. Це дуже чутливий метод для виявлення натрію в з'єднаннях.
Калійні солі використовують головним чином як калійні добрива. Солі калію (іони калію) забарвлюють полум'я пальника в фіолетовий колір. Однак у присутності навіть нікчемних кількостей сполук натрію фіолетовий колір маскується жовтим. В цьому випадку його можна помітити через синє скло, поглинає жовті промені.
Список використаної літератури.