Essay
i kjemi
Emne : Kalium og natrium.
Fullført :
11. klasse elev
71 skoler
Sivakov Nikolay
Saint Petersburg
2001
Innhold
1. Historie om kalium og natrium. 32. Natrium og kalium i naturen. 5
3. Tilberedning og bruk av natrium og kalium. 6
4. Fysiske egenskaper. Kjemiske egenskaper. 7
5. Etsende alkalier. 8
6. Natrium- og kaliumsalter. 10
7. Referanseliste 11
Fra historien til kalium og natrium.
Navnet "natrium" (engelsk og fransk: Sodium, tysk: Natrium) kommer fra eldgammelt ord, vanlig i Egypt, blant de gamle grekerne (vixpov) og romerne. Den finnes hos Plinius (Nitron) og andre eldgamle forfattere og tilsvarer det hebraiske neter. I det gamle Egypt natron, eller nitron, ble generelt kalt et alkali hentet ikke bare fra naturlige brusinnsjøer, men også fra planteaske. Den ble brukt til å vaske, lage glasurer og mumifisere lik. I middelalderen ble navnet nitron (nitron, natron, nataron), samt bor (baurach), også brukt på salpeter (Nitrum). Arabiske alkymister kalt alkali alkali. Med oppdagelsen av krutt i Europa begynte salpeter (Sal Petrae) å bli strengt skilt fra alkalier, og på 1600-tallet. allerede skilt mellom ikke-flyktige, eller faste alkalier, og flyktige alkalier (Alkali volatile). Samtidig ble det etablert en forskjell mellom vegetabilsk (Alkali fixum vegetabile - potaske) og mineralalkali (Alkali fixum minerale - brus). I sent XVIII V. Klaproth introduserte navnet natron (Natron) for mineralet alkali, eller brus, og for det vegetabilske alkaliet - kalium (Kali), la Lavoisier ikke alkaliet i "tabellen" enkle kropper", som indikerer i en merknad til den at dette sannsynligvis er komplekse stoffer, som en dag vil bli dekomponert. Faktisk, i 1807 oppnådde Davy, ved elektrolyse av lett fuktede faste alkalier, frie metaller - kalium og natrium, og kalte dem kalium og natrium. I neste år Gilbert, utgiver av de berømte Annals of Physics, foreslo å kalle de nye metallene kalium og natrium (Natronium); Berzelius forkortet etternavn til "natrium" (Natrium). I tidlig XIX V. i Russland ble natrium kalt sodia (Dvigubsky, 182i; Solovyov, 1824); Strakhov foreslo navnet sod (1825). Natriumsalter ble for eksempel kalt sodasulfat, saltvann, og samtidig eddikbrus (Dvigubsky, 1828). Hess, etter eksemplet til Berzelius, introduserte navnet natrium.
Kalium (engelsk kalium, fransk kalium, tysk kalium) ble oppdaget i 1807 av Davy, som utførte elektrolyse av fast, lett fuktet kaustisk kalium. Davy kalte det nye metallet Potassium, men dette navnet holdt ikke fast. Gudfar metallet viste seg å være Gilbert, den berømte utgiveren av magasinet "Annalen de Physik", som foreslo navnet "kalium"; den ble vedtatt i Tyskland og Russland. Begge navnene kommer fra begreper som ble brukt lenge før oppdagelsen av kaliummetall. Ordet kalium er avledet fra ordet potaske, som trolig dukket opp på 1500-tallet. Den finnes i Van Helmont i andre halvdel av 1600-tallet. er mye brukt som navn på et kommersielt produkt - potaske - i Russland, England og Holland. Oversatt til russisk betyr ordet potashe "gryteaske eller aske kokt i en gryte"; i XVI - XVII århundrer. Potaske ble oppnådd i enorme mengder fra treaske, som ble kokt i store kjeler. Potaske ble brukt til å fremstille hovedsakelig liter (renset) salpeter, som ble brukt til å lage krutt. Spesielt mye kalium ble produsert i Russland, i skogene nær Arzamas og Ardatov i mobile fabrikker (Maidans) som tilhørte en slektning av tsar Alexei Mikhailovich, en nær boyar B.I. Når det gjelder ordet kalium, kommer det fra det arabiske uttrykket alkali (alkaliske stoffer). I middelalderen, alkalier, eller, som de sa da, alkaliske salter, var nesten umulig å skille fra hverandre og ble kalt med navn som hadde samme verdi: natron, boraks, varek osv. Ordet kali (qila) ble funnet rundt 850 blant arabiske forfattere, da begynte man å bruke ordet Qali (al-Qali), som betydde et produkt hentet fra asken fra noen planter, disse ord er assosiert arabisk qiljin eller qaljan (aske) og qalaj (å brenne). I atrokjemiens tid begynte alkalier å bli delt inn i "faste" og "flyktige". På 1600-tallet det er navn alkali fixum minerale (mineralfiksert alkali eller natriumhydroksid), alkalifiksum. vegetabilsk (vegetabilsk fast alkali eller kalium og kaustisk kalium), så vel som alkaliflyktig (flyktig alkali eller NH 3 ). Black etablerte et skille mellom kaustiske og myke, eller karbonholdige, alkalier. Alkalier vises ikke i tabellen over enkle kropper, men i et notat til tabellen indikerer Lavoisier at faste alkalier (potaske og brus) sannsynligvis er komplekse stoffer, selv om deres natur komponenter er ennå ikke studert. I russisk kjemisk litteratur fra det første kvartalet av 1800-tallet. kalium ble kalt kalium (Soloviev, 1824), potaske (Strakhovy, 1825), potaske (Shcheglov, 1830); i "Dvigubsky Store" allerede i 1828, sammen med navnet potaske (potaske sulfat), finnes navnet kalium (kaustisk kalium, salt kalium, etc.). Navnet kalium ble generelt akseptert etter utgivelsen av Hess' lærebok.
Natrium og kalium.
Alkalimetaller finnes ikke i fri form i naturen. Natrium og kalium finnes i forskjellige forbindelser. Den viktigste er forbindelsen av natrium og klor NaCl , som danner avleiringer havsalt(Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk, etc.) Natriumklorid finnes også i sjøvann og saltkilder. Vanligvis inneholder de øvre lagene av avleiringer kaliumsalter. De finnes i sjøvann, men i mye mindre mengder enn natriumsalter. Verdens største reserver av kaliumsalter ligger i Ural nær Solikamsk (mineraler sylvinitt NaCl * KCl * MgCl * 6H20). Store forekomster av kaliumsalter har blitt utforsket og utnyttet i Hviterussland (Soligorsk).
Natrium og kalium er blant de vanlige elementene. Natriuminnhold i jordskorpen er 2,64 %, kalium – 2,6 %.
Tilberedning og bruk av natrium og kalium.
Natrium produseres ved elektrolyse av smeltet natriumklorid eller natriumhydroksid. Under elektrolyse av smelten NaCl natrium frigjøres ved katoden:
Na + + e - = Na
Og på anoden er det klor:
2Cl – 2e - = Cl 2
Under elektrolyse av smelten NaOH natrium frigjøres ved katoden (reaksjonsligningen er gitt ovenfor), og vann og oksygen frigjøres ved anoden:
4 OH - -- 4e - = 2H 2 O + O 2
På grunn av de høye kostnadene for natriumhydroksid, den viktigste moderne metode natrium produseres ved elektrolyse av smelten NaCl.
Kalium kan også oppnås ved elektrolyse av smeltet KCl og KOH. Denne metoden for å skaffe kalium har imidlertid ikke funnet utbredt bruk pga tekniske problemer(lav strømutgang, vanskeligheter med å sikre sikkerhet). Moderne industriell produksjon kalium er basert på følgende reaksjoner:
KCl + Na NaCl + K (a)
KOH + Na NaOH + K (b)
I metode (a) føres natriumdamp gjennom smeltet kaliumklorid ved 800°C 0 C, og de frigjorte kaliumdampene kondenserer. I metode (b) utføres interaksjonen mellom smeltet kaliumhydroksid og flytende natrium i motstrøm ved 440°C 0 C i en nikkelreaksjonskolonne.
Ved hjelp av de samme metodene produseres en legering av kalium og natrium, som brukes som flytende metallkjølevæske i atomreaktorer.
En legering av kalium og natrium brukes også som reduksjonsmiddel i produksjonen av titan.
Kalium og dets forbindelser er mye brukt i ulike bransjer gårder. Peroksid av grunnstoff nr. 19 er nødvendig ved fremstilling av visse fargestoffer, ved hydrolyse av stivelse, ved produksjon av krutt og ved bleking av tekstiler. Luftregenerering i romskip Og ubåter utført ved bruk av de samme natrium- og kaliumperoksidene. Du kan ikke lage såpe uten kaustiske alkalier. Dessuten oppnås de beste flytende toalettsakene, så vel som spesielle medisinske kvaliteter, ved å bruke kaustisk kalium. Potaske i store mengder går til glassproduksjon.
Fysiske egenskaper.
Fordi i atomer alkalimetaller ett ytre elektron er i 4 eller flere ledige orbitaler, og ioniseringsenergien til atomer er lav, da oppstår en metallisk binding mellom metallatomer. For et stoff med metallbinding karakteristisk metallisk glans, duktilitet, mykhet, god elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne. Kalium og natrium har disse egenskapene.
Natrium og kalium er sølvhvite metaller, tettheten til førstnevnte er 0,97 g/cm 3, andre - 0,86 g /cm 3 , veldig myk, lett å kutte med en kniv.
Naturlig natrium består av en isotop , kalium – fra to stabile isotoper (0,01 %). Forskning bruker radioaktive isotoper kunstig oppnådd: , Og .
Kjemiske egenskaper.
Natrium- og kaliumatomer ved kjemisk interaksjon gir lett fra seg valenselektroner og blir positivt ladede ioner:Na+ og K+ . Begge metaller er sterke reduksjonsmidler.
I luft oksiderer natrium og kalium raskt, så de lagres under et lag med parafin. De samhandler lett med mange ikke-metaller - halogener, svovel, fosfor, etc. De reagerer voldsomt med vann. Ved oppvarming danner de hydrider med hydrogen NaH, KH. Metallhydrider spaltes lett av vann for å danne tilsvarende alkali og hydrogen:
NaH + H 2 O = NaOH + H 2
Når natrium brenner i overflødig oksygen, dannes natriumperoksid Na2O2 , som samhandler med vått karbondioksid luft, frigjør oksygen:
2 Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2 Na 2 CO 3 + O 2
Denne reaksjonen er grunnlaget for bruk av natriumperoksid for å produsere oksygen i ubåter og for luftregenerering i lukkede rom.
Etsende alkalier.
Kaustiske alkalier er hydroksyder som er svært løselige i vann. Den viktigste av dem NaOH og KOH.
Natriumhydroksid og kaliumhydroksid – hvit, ugjennomsiktig, fast krystallinske stoffer. De oppløses godt i vann, og frigjør en stor mengde varme. I vandige løsninger er de nesten fullstendig dissosierte og er sterke alkalier. De viser alle egenskapene til baser.
Faste hydroksyder natrium og kalium og deres vandige løsninger absorberer karbonmonoksid(IV):
NaOH + CO 2 = NaHCO 3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
eller i annen form:
OH - + CO 2 = HCO
2OH - + CO 2 = CO + H 2 O
Fast i luften NaOH og KOH absorberer fuktighet, på grunn av hvilken de brukes som gassavfuktere.
I industrien oppnås natriumhydroksid og kaliumhydroksid ved elektrolyse av henholdsvis konsentrerte løsninger NaCl og KCl. I dette tilfellet produseres klor og hydrogen samtidig. Katoden er et jernnett, anoden er grafitt.
Elektrolysekrets (for eksempel KCl ) skal presenteres som følger: KCl dissosieres fullstendig til ioner K+ og Cl-. Ved forbikjøring elektrisk strøm ioner nærmer seg katoden K+ , til anoden – kloridioner Cl-. Kalium blant standard elektrodepotensialer plassert før aluminium, og dets ioner er redusert (fester elektroner) mye vanskeligere enn vannmolekyler. Hydrogenioner H+ svært lite i løsning. Derfor slippes vannmolekyler ut ved katoden og frigjøres molekylært hydrogen :
2 H 2 O + 2e - = H 2 + 2OH -
Kloridioner i konsentrert løsning gi fra seg elektroner (oksiderer) lettere enn vannmolekyler, slik at kloridioner slippes ut ved anoden:
2 Cl - – 2e - = Cl 2
Generell ligning elektrolyse av en løsning i ionisk form:
2 Cl - – 2e - = Cl 2 1
2H 2 O+2e - = H 2 +2OH - 1
2Cl- + 2H20 elektrolyse H 2 + 2OH - + Cl 2
2KCl + 2H2O elektrolyse H2 + 2KOH + Cl2
Elektrolysen av løsningen foregår på samme måte. NaCl. En løsning som inneholder NaOH og NaCl , utsettes for fordampning, som et resultat av at natriumklorid utfelles (det har mye lavere løselighet og det endrer seg lite med temperaturen), som separeres og brukes til videre elektrolyse. Natriumhydroksid produseres i svært store mengder. Det er et av de viktigste produktene til hovedproduktene kjemisk industri. Det brukes til rensing av petroleumsprodukter - bensin og parafin, for produksjon av såpe, kunstsilke, papir, i tekstil-, lær-, kjemisk industri, så vel som i hverdagen (kaustisk soda, kaustisk soda).
Det dyrere produktet, kaliumhydroksid, brukes sjeldnere enn NaOH.
Natrium- og kaliumsalter.
Natrium danner salter med alle syrer. Nesten alle salter er løselige i vann. De viktigste av dem er natriumklorid ( salt), brus og natriumsulfat.
Natriumklorid NaCl – et nødvendig krydder til mat, brukt til hermetikk matvarer, og fungerer også som et råmateriale for produksjon av natriumhydroksid, klor, av saltsyre, brus osv.
Natriumsulfat Na2SO4 brukes i produksjon av brus og glass. Fra vandige løsninger dekahydrathydrat krystalliserer Na2S04*10H2O , kalt Glaubers salt. Glaubers salt brukes i medisin som et avføringsmiddel. Natriumsalter (natriumioner) farger brennerflammen gul. Dette er en svært sensitiv metode for å påvise natrium i forbindelser.
Kaliumsalter brukes hovedsakelig som kaliumgjødsel. Kaliumsalter (kaliumioner) farger brennerens flamme lilla. Men i nærvær av selv små mengder natriumforbindelser, maskeres den fiolette fargen av gult. I dette tilfellet kan det sees gjennom blått glass, som absorberer gule stråler.
Liste over brukt litteratur.
“Grunnleggende generell kjemi ” . Yu.D. Tretyakov, Yu.G. Moskva “ utdanning ” 1980
“En håndbok om kjemi for søkere til universiteter ” . G.P. Khomchenko. 1976
Essay
i kjemi
Emne : Kalium og natrium.
Fullført :
11. klasse elev
71 skoler
Sivakov Nikolay
Saint Petersburg
1. Historie om kalium og natrium. 3
2. Natrium og kalium i naturen. 5
3. Tilberedning og bruk av natrium og kalium. 6
4. Fysiske egenskaper. Kjemiske egenskaper. 7
5. Etsende alkalier. 8
6. Natrium- og kaliumsalter. 10
7. Referanseliste 11
Fra historien til kalium og natrium.
Navnet "natrium" (engelsk og fransk Sodium, tysk Natrium) kommer fra et eldgammelt ord som er vanlig i Egypt, blant de gamle grekerne (vixpov) og romerne. Den finnes hos Plinius (Nitron) og andre eldgamle forfattere og tilsvarer det hebraiske neter. I det gamle Egypt ble natron, eller nitron, generelt kalt et alkali hentet ikke bare fra naturlige brusinnsjøer, men også fra planteaske. Den ble brukt til å vaske, lage glasurer og mumifisere lik. I middelalderen ble navnet nitron (nitron, natron, nataron), samt bor (baurach), også brukt på salpeter (Nitrum). Arabiske alkymister kalt alkali alkali. Med oppdagelsen av krutt i Europa begynte salpeter (Sal Petrae) å bli strengt skilt fra alkalier, og på 1600-tallet. allerede skilt mellom ikke-flyktige, eller faste alkalier, og flyktige alkalier (Alkali volatile). Samtidig ble det etablert en forskjell mellom vegetabilsk (Alkali fixum vegetabile - potaske) og mineralalkali (Alkali fixum minerale - brus). På slutten av 1700-tallet. Klaproth introduserte navnet natron, eller brus, for mineralet alkali og for det vegetabilske alkali - kalium (Kali), Lavoisier plasserte ikke alkalier i "Table of Simple Bodies", noe som indikerer i en merknad til den at dette sannsynligvis var komplekse stoffer at en gang En dag vil de bli dekomponert. Faktisk oppnådde Davy i 1807, ved elektrolyse av lett fuktede faste alkalier, frie metaller - kalium og natrium, og kalte dem kalium og natrium. Året etter foreslo Gilbert, utgiver av de berømte Annals of Physics, å kalle de nye metallene kalium og natrium (Natronium); Berzelius forkortet sistnevnte navn til "natrium" (Natrium). På begynnelsen av 1800-tallet. i Russland ble natrium kalt sodia (Dvigubsky, 182i; Solovyov, 1824); Strakhov foreslo navnet sod (1825). Natriumsalter ble for eksempel kalt sodasulfat, saltvann, og samtidig eddikbrus (Dvigubsky, 1828). Hess, etter eksemplet til Berzelius, introduserte navnet natrium.
Kalium (engelsk kalium, fransk kalium, tysk kalium) ble oppdaget i 1807 av Davy, som utførte elektrolyse av fast, lett fuktet kaustisk kalium. Davy kalte det nye metallet Potassium, men dette navnet holdt ikke fast. Metallets gudfar viste seg å være Gilbert, den berømte utgiveren av magasinet "Annalen de Physik", som foreslo navnet "kalium"; den ble vedtatt i Tyskland og Russland. Begge navnene kommer fra begreper som ble brukt lenge før oppdagelsen av kaliummetall. Ordet kalium er avledet fra ordet potaske, som trolig dukket opp på 1500-tallet. Den finnes i Van Helmont i andre halvdel av 1600-tallet. er mye brukt som navn på et kommersielt produkt - potaske - i Russland, England og Holland. Oversatt til russisk betyr ordet potashe "gryteaske eller aske kokt i en gryte"; i XVI - XVII århundrer. Potaske ble oppnådd i enorme mengder fra treaske, som ble kokt i store kjeler. Potaske ble brukt til å fremstille hovedsakelig liter (renset) salpeter, som ble brukt til å lage krutt. Spesielt mye kalium ble produsert i Russland, i skogene nær Arzamas og Ardatov i mobile fabrikker (Maidans) som tilhørte en slektning av tsar Alexei Mikhailovich, en nær boyar B.I. Når det gjelder ordet kalium, kommer det fra det arabiske uttrykket alkali (alkaliske stoffer). I middelalderen var alkalier, eller, som de sa den gang, alkaliske salter, nesten umulig å skille fra hverandre og ble kalt med navn som hadde samme betydning: natron, boraks, varek osv. Ordet kali (qila) ble funnet. rundt 850 arabiske forfattere, så begynte ordet Qali (al-Qali) å bli brukt, som betegnet et produkt oppnådd fra asken fra noen planter, det arabiske qiljin eller qaljan (aske) og qalaj (brenne) er assosiert med disse ordene. I atrokjemiens tid begynte alkalier å bli delt inn i "faste" og "flyktige". På 1600-tallet Det er navn alkali fixum minerale (mineralfiksert alkali eller kaustisk soda), alkali fixum. vegetabilt (vegetabilsk fiksert alkali eller kalium og kaustisk kalium), samt alkaliflyktig (flyktig alkali eller NH 3). Black etablerte et skille mellom kaustiske og myke, eller karbonholdige, alkalier. Alkalier vises ikke i tabellen over enkle kropper, men i et notat til tabellen indikerer Lavoisier at de faste alkaliene (potaske og brus) sannsynligvis er komplekse stoffer, selv om arten av deres bestanddeler ennå ikke er studert. I russisk kjemisk litteratur fra det første kvartalet av 1800-tallet. kalium ble kalt kalium (Soloviev, 1824), potaske (Strakhovy, 1825), potaske (Shcheglov, 1830); i "Dvigubsky Store" allerede i 1828. Sammen med navnet potaske (kalisulfat) finnes navnet kalium (kaustisk kalium, saltholdig kalium, etc.). Navnet kalium ble generelt akseptert etter utgivelsen av Hess' lærebok.
Natrium og kalium.
Alkalimetaller finnes ikke i fri form i naturen. Natrium og kalium finnes i forskjellige forbindelser. Den viktigste er forbindelsen av natrium med klor NaCl, som danner steinsaltavsetninger (Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk, etc.) Natriumklorid finnes også i sjøvann og saltkilder. Vanligvis inneholder de øvre lagene av avleiringer kaliumsalter. De finnes i sjøvann, men i mye mindre mengder enn natriumsalter. Verdens største reserver av kaliumsalter ligger i Ural nær Solikamsk (mineraler sylvinitt NaCl * KCl * MgCl * 6H 2 O). Store forekomster av kaliumsalter har blitt utforsket og utnyttet i Hviterussland (Soligorsk).
Natrium og kalium er blant de vanlige elementene. Natriuminnholdet i jordskorpen er 2,64%, kalium - 2,6%.
Tilberedning og bruk av natrium og kalium.
Natrium produseres ved elektrolyse av smeltet natriumklorid eller natriumhydroksid. Under elektrolysen av en NaCl-smelte frigjøres natrium ved katoden:
Na + + e - = Na
Og på anoden er det klor:
2Cl – 2e - = Cl 2
Under elektrolysen av en NaOH-smelte frigjøres natrium ved katoden (reaksjonsligningen er gitt ovenfor), og vann og oksygen frigjøres ved anoden:
4OH - - 4e - = 2H20 + O2
På grunn av de høye kostnadene for natriumhydroksid, er den viktigste moderne metoden for å produsere natrium elektrolyse av NaCl-smelte.
Kalium kan også oppnås ved elektrolyse av smeltet KCl og KOH. Imidlertid har denne metoden for å oppnå kalium ikke funnet utbredt bruk på grunn av tekniske vanskeligheter (lav strømeffektivitet, vanskeligheter med å sikre sikkerhetstiltak). Moderne industriell produksjon av kalium er basert på følgende reaksjoner:
KCl + Na Û NaCl + K (a)
KOH + Na Û NaOH + K (b)
I metode (a) føres natriumdamp gjennom smeltet kaliumklorid ved 800 0 C, og den frigjorte kaliumdampen kondenseres. I metode (b) utføres interaksjonen mellom smeltet kaliumhydroksid og flytende natrium i motstrøm ved 440°C i en nikkelreaksjonskolonne.
Ved hjelp av de samme metodene produseres en legering av kalium og natrium, som brukes som flytende metallkjølevæske i atomreaktorer.
En legering av kalium og natrium brukes også som reduksjonsmiddel i produksjonen av titan.
Kalium og dets forbindelser er mye brukt i ulike sektorer av økonomien. Peroksid av grunnstoff nr. 19 er nødvendig ved fremstilling av visse fargestoffer, ved hydrolyse av stivelse, ved produksjon av krutt og ved bleking av tekstiler. Luftregenerering i romskip og ubåter utføres ved bruk av de samme natrium- og kaliumperoksidene. Du kan ikke lage såpe uten kaustiske alkalier. Dessuten oppnås de beste flytende toalettsakene, så vel som spesielle medisinske kvaliteter, ved å bruke kaustisk kalium. Potaske brukes i store mengder til glassproduksjon.
Fysiske egenskaper.
Siden i alkalimetallatomer ett ytre elektron deles av 4 eller flere frie orbitaler, og ioniseringsenergien til atomene er lav, oppstår en metallisk binding mellom metallatomene. Et stoff med metallisk binding kjennetegnes av metallisk glans, duktilitet, mykhet, god elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne. Kalium og natrium har disse egenskapene.
Natrium og kalium er sølvhvite metaller, tettheten til den første er 0,97 g/cm 3, den andre er 0,86 g/cm 3, veldig myk, lett å kutte med en kniv.
Naturlig natrium består av en isotop, kalium - av to stabile isotoper (0,01%). I forskning brukes radioaktive isotoper oppnådd kunstig:, og.
Kjemiske egenskaper.
Under kjemisk interaksjon gir natrium- og kaliumatomer lett fra seg valenselektroner, og blir til positivt ladede ioner: Na + og K +. Begge metallene er sterke reduksjonsmidler.
I luft oksiderer natrium og kalium raskt, så de lagres under et lag med parafin. De samhandler lett med mange ikke-metaller - halogener, svovel, fosfor, etc. De reagerer voldsomt med vann. Med hydrogen, når de varmes opp, danner de hydrider NaH, KH. Metallhydrider spaltes lett av vann for å danne tilsvarende alkali og hydrogen:
NaH + H 2 O = NaOH + H 2
Når natrium brenner i overflødig oksygen, dannes natriumperoksid Na 2 O 2, som reagerer med fuktig karbondioksid i luften og frigjør oksygen:
2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2
Denne reaksjonen er grunnlaget for bruken av natriumperoksid for å produsere oksygen i ubåter og for regenerering av luft i lukkede rom.
Etsende alkalier.
Kaustiske alkalier er hydroksyder som er svært løselige i vann. De viktigste av dem er NaOH og KOH.
Natriumhydroksid og kaliumhydroksid er hvite, ugjennomsiktige, krystallinske faste stoffer. De oppløses godt i vann, og frigjør en stor mengde varme. I vandige løsninger er de nesten fullstendig dissosierte og er sterke alkalier. De viser alle egenskapene til baser.
Faste natrium- og kaliumhydroksider og deres vandige løsninger absorberer karbonmonoksid (IV):
NaOH + CO 2 = NaHCO 3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
eller i annen form:
OH - + CO 2 = HCO
2OH - + CO 2 = CO + H 2 O
I fast tilstand i luft absorberer NaOH og KOH fuktighet, som er grunnen til at de brukes som gasstørremidler.
I industrien oppnås natriumhydroksid og kaliumhydroksid ved elektrolyse av konsentrerte løsninger av henholdsvis NaCl og KCl. I dette tilfellet produseres klor og hydrogen samtidig. Katoden er et jernnett, anoden er grafitt.
Elektrolyseskjemaet (med KCl som eksempel) skal representeres som følger: KCl dissosieres fullstendig til K + og Cl - ioner. Når en elektrisk strøm går, nærmer K + ioner katoden, og Cl - kloridioner nærmer seg anoden. I rekken av standard elektrodepotensialer er kalium plassert før aluminium, og dets ioner reduseres (får elektroner) mye vanskeligere enn vannmolekyler. Det er svært få hydrogenioner H+ i løsningen. Derfor slippes vannmolekyler ut ved katoden, og frigjør molekylært hydrogen:
2H 2 O + 2e - = H 2 + 2OH -
Kloridioner i en konsentrert løsning gir fra seg elektroner (oksiderer) lettere enn vannmolekyler, så kloridioner slippes ut ved anoden:
2Cl - – 2e - = Cl 2
Den generelle ligningen for elektrolyse av en løsning i ionisk form er:
2Cl - – 2e - = Cl 2 1
2H20 + 2e - = H2 + 2OH - 1
2Cl- + 2H20 elektrolyse H 2 + 2OH - + Cl 2
2KCl + 2H2O elektrolyse H2 + 2KOH + Cl2
Elektrolyse av en NaCl-løsning foregår på samme måte. En løsning som inneholder NaOH og NaCl fordampes, noe som resulterer i utfelling av natriumklorid (den har mye lavere løselighet og den varierer lite med temperaturen), som separeres og brukes til videre elektrolyse. Natriumhydroksid produseres i svært store mengder. Det er et av de viktigste produktene i den viktigste kjemiske industrien. Det brukes til rensing av petroleumsprodukter - bensin og parafin, for produksjon av såpe, kunstsilke, papir, i tekstil-, lær-, kjemisk industri, så vel som i hverdagen (kaustisk soda, kaustisk soda).
Det dyrere produktet, kaliumhydroksid, brukes sjeldnere enn NaOH.
Natrium- og kaliumsalter.
Natrium danner salter med alle syrer. Nesten alle salter er løselige i vann. De viktigste av dem er natriumklorid (bordsalt), brus og natriumsulfat.
Natriumklorid NaCl er et nødvendig matkrydder, brukt til konservering av mat, og fungerer også som et råmateriale for produksjon av natriumhydroksid, klor, saltsyre, brus, etc.
Natriumsulfat Na 2 SO 4 brukes i produksjon av brus og glass. Dekahydrathydratet Na 2 SO 4 * 10H 2 O, kalt Glaubers salt, krystalliserer fra vandige løsninger. Glaubers salt brukes i medisin som et avføringsmiddel. Natriumsalter (natriumioner) gjør brenneren flammegul. Dette er en svært sensitiv metode for å påvise natrium i forbindelser.
Kaliumsalter brukes hovedsakelig som kaliumgjødsel. Kaliumsalter (kaliumioner) gjør brennerens flamme lilla. Men i nærvær av selv små mengder natriumforbindelser, maskeres den fiolette fargen av gult. I dette tilfellet kan det sees gjennom blått glass, som absorberer gule stråler.
Liste over brukt litteratur.
1. “ Grunnleggende generell kjemi ” . Yu.D. Tretyakov, Yu.G. Moskva “ utdanning ” 1980
2. “ En håndbok om kjemi for søkere til universiteter ” . G.P. Khomchenko. 1976
Her er det et skifte i likevekten av reaksjoner mot dannelsen av produkter.
Natrium og kalium som representanter for alkalimetaller: atomstruktur, fordeling i naturen. Fysisk og Kjemiske egenskaper natrium og kalium. Ekstraksjon, bruk av natrium og kalium
Natrium og kalium er grunnstoffer hovedundergruppe i grupper periodiske tabell kjemiske elementer av D.I. Mendeleev. På det ytre energinivået til atomene til disse elementene er det 1 uparet s-elektron. Når de prøver å fullføre det ytre energinivået, gir atomene til disse elementene energisk fra seg ett elektron og viser egenskapene til aktive reduksjonsmidler. I deres forbindelser er disse elementene monovalente. Derfor er natrium og kalium typiske representanter for alkalimetallelementene.
I naturen finnes alkaliske elementer bare i form av salter. De viktigste mineralene i natrium er steinsalt eller halitt NaCl, chilensk salpeter NaNO 3, Glaubers salt eller mirabilitet Na 2 SO 4 · 10H 2 O. En stor mengde natriumsalter krystalliserer seg under fordampning av sjøvann. Massefraksjonen av natrium i jordskorpen er 2,6 %. Kalium, som natrium, er ganske vanlig kjemisk element. Massefraksjon Kalium i jordskorpen - 2,5%. Naturlige salter av Kalium - sylvin KCl, sylvinitt KCl · NaCl, karnalitt KCl · MgCl 2 · 6H 2 O. Kalium er en del av feltspat og glimmer.
Kationene Natrium og Kalium spiller viktig rolle i livet til levende organismer. Natrium finnes i beinvev, blod, hjerne, lunger, øyevæske og cerebrospinalvæske. Natriumkationer er involvert i å opprettholde osmotisk trykk og syre-basebalanse, i ledning nerveimpulser. Kalium finnes i beinvev, muskler, blod, hjerne, hjerte, nyrer. Kaliumkationer deltar i å lede bioelektriske potensialer i nerver og muskler, i å regulere sammentrekninger av hjertet og andre muskler, opprettholde osmotisk trykk i cellene og aktivere noen enzymer.
Når det gjelder fysiske egenskaper, er natrium og kalium typiske metaller. De har en sølvhvit farge, høy elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne. De skiller seg ut ved at de er ganske plastiske, myke (lette å kutte med kniv), lette (flyter på overflaten av vannet) og smeltbare. Ferske kutt av natrium og kalium er skinnende. Disse metallene er svært aktive, så de lagres under et lag med parafin eller i forseglede ampuller.
Natrium og kalium har høy kjemisk aktivitet og er sterke reduksjonsmidler. I luft oksideres natrium og kalium lett. Reaksjonsproduktene er de tilsvarende oksidene og peroksidene av disse elementene:
4Na + O 2 = 2 Na 2 O
2Na + O 2 = Na 2 O 2
4K + O 2 = 2K 2 O K + O 2 = KO 2.
Natrium og kalium reagerer aktivt med halogener, og frigjør lys. Når natrium reagerer med klor, dannes natriumklorid:
2Na + Cl2 = 2NaCl.
Produktene av reaksjoner av natrium og kalium med svovel er sulfider av disse elementene, for eksempel:
2K + S = K 2S.
Når natrium og kalium interagerer med vann, dannes tilsvarende eng og hydrogengass.
Natrium reagerer ganske aktivt med vann:
2Na + 2H20 = 2NaOH +H2.
Reaksjonen av kalium med vann skjer enda mer aktivt med mulig spontan forbrenning av hydrogen:
2K + 2H20 = 2KOH +H2.
Natrium og kalium produseres ved elektrolyse av smeltede klorider og hydroksyder av disse elementene. Natrium og kalium ble først oppnådd i 1807 av den engelske forskeren Humphry Davy.
Natrium brukes som fyllstoff i gassutladningslamper. I metallurgi reduseres noen med natrium sjeldne metaller: titan, zirkonium, tantal. Kalium brukes i solceller. Natrium, kalium og deres legeringer brukes som kjølevæsker i kjernekraft kraftverk. Kalium er viktig element for planteutvikling, og påføres jorden i form av kaliumgjødsel.
Natrium og kalium som representanter for alkalimetaller: atomstruktur, fordeling i naturen. Fysiske og kjemiske egenskaper til natrium og kalium. Ekstraksjon og bruk av natrium og kalium
Natrium og kalium er elementer i hovedundergruppen til gruppe I i det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. På det ytre energinivået til atomene til disse elementene er det 1 uparet s-elektron. Prøver å fullføre utsiden energinivå, atomene til disse elementene gir energisk fra seg ett elektron og viser egenskapene til aktive reduksjonsmidler. I deres forbindelser er disse elementene monovalente. Så natrium og kalium er typiske representanter for alkalimetallelementene.
I naturen alkaliske elementer finnes bare i form av salter. De viktigste mineralene i natrium er steinsalt eller halitt NaCl, chilensk salpeter NaNO 3, Glaubers salt eller mirabilitet Na 2 SO 4 10H 2 O. Et stort nummer av natriumsalter krystalliserer under fordampning av sjøvann. Massefraksjonen av natrium i jordskorpen er 2,6 %. Kalium, som natrium, er et ganske vanlig kjemisk grunnstoff. Massefraksjonen av kalium i jordskorpen er 2,5 %. Naturlige kaliumsalter er sylvin KCl, sylvinitt KCl NaCl, karnalitt KCl MgCl 2 6H 2 O. Kalium er en del av feltspat og glimmer.
Natrium- og kaliumkationer spiller en viktig rolle i livet til levende organismer. Natrium finnes i beinvev, blod, hjerne, lunger, øyevæske og cerebrospinalvæske. Natriumkationer er involvert i å opprettholde osmotisk trykk og syre-basebalanse, og i å lede nerveimpulser. Kalium finnes i beinvev, muskler, blod, hjerne, hjerte, nyrer. Kaliumkationer er involvert i å lede bioelektriske potensialer i nerver og muskler, i å regulere sammentrekninger av hjertet og andre muskler, opprettholde osmotisk trykk i cellene og aktivere visse enzymer.
Når det gjelder fysiske egenskaper, er natrium og kalium typiske metaller. De er sølvhvite i fargen, har høy elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne. De skiller seg ut ved at de er ganske plastiske, myke (lette å kutte med en kniv), lette (flyter på overflaten av vannet) og smeltbare. Ferske kutt av natrium og kalium er skinnende. Disse metallene er svært aktive, så de lagres under et lag med parafin, eller i forseglede ampuller.
Natrium og kalium er svært reaktive og er sterke reduksjonsmidler. I luft oksideres natrium og kalium lett. Reaksjonsproduktene er de tilsvarende oksidene og peroksidene av disse elementene:
4Na + O 2 = 2 Na 2 O
2Na + O 2 = Na 2 O 2
4K + O 2 = 2K 2 O K + O 2 = KO 2.
Natrium og kalium reagerer aktivt med halogener, og frigjør lys. Når natrium reagerer med klor, dannes natriumklorid:
2Na + Cl2 = 2NaCl.
Produktene av reaksjoner av natrium og kalium med svovel er sulfider av disse elementene, for eksempel:
Når natrium og kalium interagerer med vann, dannes en tilsvarende eng og hydrogengasser.
Natrium reagerer ganske aktivt med vann:
2Na + 2H20 = 2NaOH + H2.
Reaksjonen av kalium med vann skjer enda mer aktivt med mulig spontan forbrenning av hydrogen:
2K + 2H2O = 2KOH + H2.
Natrium og kalium produseres ved elektrolyse av smeltede klorider og hydroksyder av disse elementene. Natrium og kalium ble først oppnådd i 1807 av den engelske forskeren Humphry Davy.
Natrium brukes som fyllstoff i gassutladningslamper. I metallurgi brukes natrium til å redusere noen sjeldne metaller: titan, zirkonium, tantal. Kalium brukes i solceller. Natrium, kalium og deres legeringer brukes som kjølevæsker i kjernekraftverk. Kalium er et viktig element for planteutvikling og tilføres jorda i form av kaliumgjødsel.
1. Historie om kalium og natrium.
2. Natrium og kalium i naturen.
3. Tilberedning og bruk av natrium og kalium.
4. Fysiske egenskaper. Kjemiske egenskaper.
5. Etsende alkalier.
6. Natrium- og kaliumsalter.
7. Liste over referanser som er brukt
Fra historien til kalium og natrium.
Navnet "natrium" (engelsk og fransk Sodium, tysk Natrium) kommer fra et eldgammelt ord som er vanlig i Egypt, blant de gamle grekerne (vixpov) og romerne. Den finnes hos Plinius (Nitron) og andre eldgamle forfattere og tilsvarer det hebraiske neter. I det gamle Egypt ble natron, eller nitron, generelt kalt et alkali hentet ikke bare fra naturlige brusinnsjøer, men også fra planteaske. Den ble brukt til å vaske, lage glasurer og mumifisere lik. I middelalderen ble navnet nitron (nitron, natron, nataron), samt bor (baurach), også brukt på salpeter (Nitrum). Arabiske alkymister kalt alkali alkali. Med oppdagelsen av krutt i Europa begynte salpeter (Sal Petrae) å bli strengt skilt fra alkalier, og på 1600-tallet. allerede skilt mellom ikke-flyktige, eller faste alkalier, og flyktige alkalier (Alkali volatile). Samtidig ble det etablert en forskjell mellom vegetabilsk (Alkali fixum vegetabile - potaske) og mineralalkali (Alkali fixum minerale - brus). På slutten av 1700-tallet. Klaproth introduserte navnet natron, eller brus, for mineralet alkali og for det vegetabilske alkali - kalium (Kali), Lavoisier plasserte ikke alkalier i "Table of Simple Bodies", noe som indikerer i en merknad til den at dette sannsynligvis var komplekse stoffer at en gang En dag vil de bli dekomponert. Faktisk oppnådde Davy i 1807, ved elektrolyse av lett fuktede faste alkalier, frie metaller - kalium og natrium, og kalte dem kalium og natrium. Året etter foreslo Gilbert, utgiver av de berømte Annals of Physics, å kalle de nye metallene kalium og natrium (Natronium); Berzelius forkortet sistnevnte navn til "natrium" (Natrium). På begynnelsen av 1800-tallet. i Russland ble natrium kalt sodia (Dvigubsky, 182i; Solovyov, 1824); Strakhov foreslo navnet sod (1825). Natriumsalter ble for eksempel kalt sodasulfat, saltvann, og samtidig eddikbrus (Dvigubsky, 1828). Hess, etter eksemplet til Berzelius, introduserte navnet natrium.
Kalium (engelsk kalium, fransk kalium, tysk kalium) ble oppdaget i 1807 av Davy, som utførte elektrolyse av fast, lett fuktet kaustisk kalium. Davy kalte det nye metallet Potassium, men dette navnet holdt ikke fast. Metallets gudfar viste seg å være Gilbert, den berømte utgiveren av magasinet "Annalen de Physik", som foreslo navnet "kalium"; den ble vedtatt i Tyskland og Russland. Begge navnene kommer fra begreper som ble brukt lenge før oppdagelsen av kaliummetall. Ordet kalium er avledet fra ordet potaske, som trolig dukket opp på 1500-tallet. Den finnes i Van Helmont i andre halvdel av 1600-tallet. er mye brukt som navn på et kommersielt produkt - potaske - i Russland, England og Holland. Oversatt til russisk betyr ordet potashe "gryteaske eller aske kokt i en gryte"; i XVI - XVII århundrer. Potaske ble oppnådd i enorme mengder fra treaske, som ble kokt i store kjeler. Potaske ble brukt til å fremstille hovedsakelig liter (renset) salpeter, som ble brukt til å lage krutt. Spesielt mye kalium ble produsert i Russland, i skogene nær Arzamas og Ardatov i mobile fabrikker (Maidans) som tilhørte en slektning av tsar Alexei Mikhailovich, en nær boyar B.I. Når det gjelder ordet kalium, kommer det fra det arabiske uttrykket alkali (alkaliske stoffer). I middelalderen var alkalier, eller, som de sa den gang, alkaliske salter, nesten umulig å skille fra hverandre og ble kalt med navn som hadde samme betydning: natron, boraks, varek osv. Ordet kali (qila) ble funnet. rundt 850 arabiske forfattere, så begynte ordet Qali (al-Qali) å bli brukt, som betegnet et produkt oppnådd fra asken fra noen planter, det arabiske qiljin eller qaljan (aske) og qalaj (brenne) er assosiert med disse ordene. I atrokjemiens tid begynte alkalier å bli delt inn i "faste" og "flyktige". På 1600-tallet Det er navn alkali fixum minerale (mineralfiksert alkali eller kaustisk soda), alkali fixum. vegetabilt (vegetabilsk fiksert alkali eller kalium og kaustisk kalium), samt alkaliflyktig (flyktig alkali eller NH3). Black etablerte et skille mellom kaustiske og myke, eller karbonholdige, alkalier. Alkalier vises ikke i tabellen over enkle kropper, men i et notat til tabellen indikerer Lavoisier at de faste alkaliene (potaske og brus) sannsynligvis er komplekse stoffer, selv om arten av deres bestanddeler ennå ikke er studert. I russisk kjemisk litteratur fra det første kvartalet av 1800-tallet. kalium ble kalt kalium (Soloviev, 1824), potaske (Strakhovy, 1825), potaske (Shcheglov, 1830); i "Dvigubsky Store" allerede i 1828. Sammen med navnet potaske (kalisulfat) finnes navnet kalium (kaustisk kalium, saltholdig kalium, etc.). Navnet kalium ble generelt akseptert etter utgivelsen av Hess' lærebok.
Natrium og kalium.
Alkalimetaller finnes ikke i fri form i naturen. Natrium og kalium finnes i forskjellige forbindelser. Den viktigste er forbindelsen av natrium med klor NaCl, som danner steinsaltavsetninger (Donbass, Solikamsk, Sol-Iletsk, etc.) Natriumklorid finnes også i sjøvann og saltkilder. Vanligvis inneholder de øvre lagene av avleiringer kaliumsalter. De finnes i sjøvann, men i mye mindre mengder enn natriumsalter. Verdens største reserver av kaliumsalter ligger i Ural nær Solikamsk (mineraler sylvinitt NaCl * KCl * MgCl * 6H2O). Store forekomster av kaliumsalter har blitt utforsket og utnyttet i Hviterussland (Soligorsk).
Natrium og kalium er blant de vanlige elementene. Natriuminnholdet i jordskorpen er 2,64%, kalium - 2,6%.
Tilberedning og bruk av natrium og kalium.
Natrium produseres ved elektrolyse av smeltet natriumklorid eller natriumhydroksid. Under elektrolysen av en NaCl-smelte frigjøres natrium ved katoden:
Og på anoden er det klor:
2Cl – 2e- = Cl2
Under elektrolysen av en NaOH-smelte frigjøres natrium ved katoden (reaksjonsligningen er gitt ovenfor), og vann og oksygen frigjøres ved anoden:
4OH- -- 4e- = 2H20 + O2
På grunn av de høye kostnadene for natriumhydroksid, er den viktigste moderne metoden for å produsere natrium elektrolyse av NaCl-smelte.
Kalium kan også oppnås ved elektrolyse av smeltet KCl og KOH. Imidlertid har denne metoden for å oppnå kalium ikke funnet utbredt bruk på grunn av tekniske vanskeligheter (lav strømeffektivitet, vanskeligheter med å sikre sikkerhetstiltak). Moderne industriell produksjon av kalium er basert på følgende reaksjoner:
KCl + Na Û NaCl + K (a)