Калий и натрий
й натрий состоит из одного изотопа [pic], калий – из двух
стабильных изотопов [pic] (0,01%). В исследованиях применяются
радиоактивные изотопы, получаемые искусственным путем: [pic], [pic] и
[pic].
Химические свойства.
Атомы натрия и калия при химическом взаимодействии легко отдают
валентные электроны, переходя в положительно заряженные ионы: Na+ и K+.
Оба металла – сильные восстановители.
На воздухе натрий и калий быстро окисляются, поэтому их хранят под
слоем керосина. Они легко взаимодействуют со многими неметаллами –
галогенами, серой, фосфором и др. Бурно реагируют с водой. С водородом при
нагревании образуют гидриды NaH, KH. Гидриды металлов легко разлагаются
водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:
NaH + H2O = NaOH + H2[pic]
При сгорании натрия в избытке кислорода образуется пероксид натрия
Na2O2, который взаимодействует с влажным углекислым газом воздуха, выделяя
кислород:
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2[pic]
На этой реакции основано применение пероксида натрия для получения
кислорода на подводных лодках и для регенерации воздуха в закрытых
помещениях.
Едкие щелочи.
Едкими щелочами называются хорошо растворимые в воде гидроксиды.
Важнейшие из них NaOH и KOH.
Гидроксид натрия и гидроксид калия – белые, непрозрачные, твердые
кристаллические вещества. В воде хорошо растворяются с выделением большого
количества теплоты. В водных растворах практически нацело диссоциированы и
являются сильными щелочами. Проявляют все свойства оснований.
Твердые гидроксиды натрия и калия и их водные растворы поглощают
оксид углерода (IV):
NaOH + CO2 = NaHCO3
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
или в иной форме:
OH- + CO2 = HCO[pic][pic]
2OH- + CO2 = CO[pic] + H2O
В твердом состоянии на воздухе NaOH и KOH поглощают влагу, благодаря
чему используются как осушители газов.
В промышленности гидроксид натрия и гидроксид калия получают
электролизом концентрированных растворов соответственно NaCl и KCl. При
этом одновременно получаются хлор и водород. Катодом служит железная сетка,
анодом – графит.
Схему электролиза (на примере KCl) следует представлять так, KCl
полностью диссоциирует на ионы K+ и Cl-. При прохождении электрического
тока к катоду подходят ионы K+, к аноду – хлорид-ионы Cl-. Калий в ряду
стандартных электродных потенциалов расположен до алюминия, и его ионы
восстанавливаются (присоединяют электроны) гораздо труднее, чем молекулы
воды. Ионов же водорода H+ в растворе очень мало. Поэтому на катоде
разряжаются молекулы воды с выделением молекулярного водорода:
2H2O + 2e- = H2 + 2OH-
Хлорид-ионы в концентрированном растворе легче отдают электроны
(окисляются), чем молекулы воды, поэтому на аноде разряжаются хлорид-ионы:
2Cl- – 2e- = Cl2
Общее уравнение электролиза раствора в ионной форме:
2Cl- – 2e- = Cl2 1
2H2O + 2e- = H2 + 2OH- 1
2Cl- + 2H2O электролиз H2 + 2OH- + Cl2
или
2KCl + 2H2O электролиз H2 + 2KOH + Cl2
Аналогично протекает электролиз раствора NaCl. Раствор, содержащий
NaOH и NaCl, подвергается упариванию, в результате чего выпадает в осадок
хлорид натрия (он имеет намного меньшую растворимость и она мало изменяется
с температурой), который отделяют и используют для дальнейшего электролиза.
Гидроксид натрия получают в очень больших количествах. Он является одним из
важнейших продуктов основной химической промышленности. Применяют его для
очистки нефтяных продуктов – бензина и керосина, для производства мыла,
искусственного шелка, бумаги, в текстильной, кожевенной, химической
промышленности, а также в быту (каустик, каустическая сода).
Более дорогой продукт – гидроксид калия – применяется реже, чем NaOH.
Соли натрия и калия.
Натрий образует соли со всеми кислотами. Почти все его соли
растворимы в воде. Важнейшие из них – хлорид натрия (поваренная соль), сода
и сульфат натрия.
Хлорид натрия NaCl – необходимая приправа к пище, используется для
консервирования пищевых продуктов, а также служит сырьем для получения
гидроксида натрия, хлора, соляной кислоты, соды и др.
Сульфат натрия Na2SO4 применяется в производстве соды и стекла. Из
водных растворов кристаллизуется десятиводный гидрат Na2SO4 * 10H2O,
называемый глауберовой солью. Глауберова соль применяется в медицине как
слабительное. Соли натрия (ионы натрия) окрашивают пламя горелки в желтый
цвет. Это очень чувствительный метод для обнаружения натрия в соединениях.
Калийные соли используют главным образом как калийные удобрения. Соли
калия (ионы калия) окрашивают пламя горелки в фиолетовый цвет. Однако в
присутствии даже ничтожных количеств соединений натрия фиолетовый цвет
маскируется желтым. В этом случае его можно заметить через синее стекло,
поглощающее желтые лучи.
Список использованной литературы.
“Основы общей химии”. Ю.Д.Третьяков, Ю.Г.Метлин. Москва “Просвещение” 1980
г.
“Пособие по химии для поступающих в вузы”. Г.П.Хомченко. 1976 г.
( Здесь имеет место смещение равновесия реакций в сторону образования
продуктов.
| | скачать работу |
Калий и натрий |