Praca pisemna
w chemii
Temat : Potas i sód.
Zakończony :
Uczeń klasy 11
71 szkół
Siwakow Nikołaj
Sankt Petersburg
2001
Treść
1. Historia potasu i sodu. 32. Sód i potas w przyrodzie. 5
3. Przygotowanie i zastosowanie sodu i potasu. 6
4. Właściwości fizyczne. Właściwości chemiczne. 7
5. Zasady żrące. 8
6. Sole sodowe i potasowe. 10
7. Lista referencji 11
Z historii potasu i sodu.
Od czego pochodzi nazwa „sód” (angielski i francuski: sód, niemiecki: sód). starożytne słowo, powszechny w Egipcie, wśród starożytnych Greków (vixpov) i Rzymian. Występuje u Pliniusza (Nitron) i innych starożytnych autorów i odpowiada hebrajskiemu neterowi. W Starożytny Egipt natron, czyli nitron, był ogólnie nazywany zasadą otrzymywaną nie tylko z naturalnych jezior sodowych, ale także z popiołów roślinnych. Używano go do mycia, sporządzania glazury i mumifikacji zwłok. W średniowieczu nazwy nitron (nitron, natron, nataron), a także bor (baurach) odnosiły się także do saletry (Nitrum). Arabscy alchemicy nazywali alkalia alkaliami. Wraz z odkryciem prochu w Europie, w XVII wieku zaczęto ściśle odróżniać saletrę (Sal Petrae) od zasad. rozróżniono już zasady nielotne, czyli stałe, i zasady lotne (lotne alkalia). Jednocześnie ustalono różnicę pomiędzy alkaliami roślinnymi (Alkali fixum vegetabile – potaż) i mineralnymi (Alkali fixum minerale – soda). W koniec XVIII V. Klaproth wprowadził nazwę natron (Natron) dla zasady mineralnej, czyli sody, a dla zasady roślinnej - potasu (Kali), Lavoisier nie umieścił zasady w „Tabeli” ciała proste", wskazując w notatce do niego, że prawdopodobnie tak jest substancje złożone, które kiedyś ulegną rozkładowi. Rzeczywiście, w 1807 roku Davy poprzez elektrolizę lekko zwilżonych stałych zasad otrzymał wolne metale - potas i sód, nazywając je potasem i sodem. W Następny rok Gilbert, wydawca słynnych Annals of Physics, zaproponował nazwanie nowych metali potasem i sodem (Natronium); Berzelius skrócił się nazwisko na „sód” (sód). W początek XIX V. w Rosji sód nazywano sodą (Dwigubski, 182i; Sołowjow, 1824); Strachow zaproponował nazwę darń (1825). Sole sodowe nazywano np. siarczanem sodu, sodą solną, a jednocześnie sodą octową (Dvigubsky, 1828). Hess, idąc za przykładem Berzeliusa, wprowadził nazwę sód.
Potas (angielski potas, francuski potas, niemiecki kalium) został odkryty w 1807 roku przez Davy'ego, który przeprowadził elektrolizę stałego, lekko zwilżonego żrącego potasu. Davy nazwał nowy metal Potassium, ale ta nazwa się nie przyjęła. Ojciec chrzestny metalem okazał się Gilbert, słynny wydawca magazynu „Annalen de Physik”, który zaproponował nazwę „potas”; został przyjęty w Niemczech i Rosji. Obie nazwy pochodzą od terminów używanych na długo przed odkryciem potasu metalicznego. Słowo potas pochodzi od słowa potas, które pojawiło się prawdopodobnie w XVI wieku. Znaleziono go w Van Helmont w drugiej połowie XVII wieku. jest powszechnie używaną nazwą produktu handlowego – potażu – w Rosji, Anglii i Holandii. W tłumaczeniu na język rosyjski słowo potash oznacza „popiół garnkowy lub popiół gotowany w garnku”; w XVI - XVII wieku. potaż pozyskiwano w ogromnych ilościach z popiołu drzewnego, który gotowano w dużych kotłach. Z potażu wytwarzano głównie saletrę litrową (oczyszczoną), z której wytwarzano proch strzelniczy. Szczególnie dużo potażu produkowano w Rosji, w lasach koło Arzamasa i Ardatowa, w ruchomych fabrykach (Majdanach), które należały do krewnego cara Aleksieja Michajłowicza, bliskiego bojara B.I. Morozowa. Jeśli chodzi o słowo potas, pochodzi ono od arabskiego terminu alkalia (substancje alkaliczne). W średniowieczu alkalia, czyli jak wtedy mówiono, sole alkaliczne, były prawie nie do odróżnienia od siebie i zostały nazwane imionami, które je miały ta sama wartość: natron, boraks, varek itp. Słowo kali (qila) pojawiło się około 850 roku wśród pisarzy arabskich, wówczas zaczęto używać słowa Qali (al-Qali), które oznaczało produkt otrzymywany z popiołu niektórych roślin, tych słowa są powiązane z arabskim qiljin lub qaljan (popiół) i qalaj (palić). W dobie atrochemii zasady zaczęto dzielić na „stałe” i „lotne”. W XVII wieku istnieją nazwy alkali fixum minerale (mineralne stałe zasady lub wodorotlenek sodu), fixum alkaliczne. roślinne (zasady roślinne, czyli potaż i żrący potas), a także zasady lotne (lotne zasady lub NH 3 ). Black ustalił rozróżnienie między zasadami żrącymi i miękkimi, czyli węglowymi. Zasady nie pojawiają się w Tabeli Ciał Prostych, ale w notatce do tabeli Lavoisier wskazuje, że alkalia stałe (potaż i soda) są prawdopodobnie substancjami złożonymi, chociaż ich charakter składniki nie został jeszcze zbadany. W rosyjskiej literaturze chemicznej pierwszej ćwierci XIX wieku. potas nazywano potasem (Sołowiew, 1824), potasem (Strachowy, 1825), potasem (Szczegłow, 1830); w „Sklepie Dvigubskim” już w 1828 r. wraz z nazwą potaż (siarczan potasu) znajduje się nazwa potaż (żrący potas, sól potasowa itp.). Nazwa potas została powszechnie przyjęta po opublikowaniu podręcznika Hessa.
Sód i potas.
Metale alkaliczne nie występują w przyrodzie w postaci wolnej. Sód i potas występują w różnych związkach. Najważniejszy jest związek sodu i chloru NaCl , który tworzy osady sól kamienna(Donbas, Solikamsk, Sol-Iletsk itp.) Chlorek sodu jest również zawarty woda morska i źródła solne. Zazwyczaj górne warstwy złóż zawierają sole potasowe. Występują w wodzie morskiej, ale w znacznie mniejszych ilościach niż sole sodowe. Największe na świecie zasoby soli potasowych znajdują się na Uralu w pobliżu Solikamska (minerały sylwinit NaCl * KCl * MgCl * 6H 2 O). Na Białorusi (Soligorsk) badano i eksploatowano duże złoża soli potasowych.
Sód i potas należą do powszechnych pierwiastków. Zawartość sodu w skorupa Ziemska wynosi 2,64%, potas – 2,6%.
Przygotowanie i zastosowanie sodu i potasu.
Sód wytwarza się w procesie elektrolizy stopionego chlorku sodu lub wodorotlenku sodu. Podczas elektrolizy stopu NaCl na katodzie wydziela się sód:
Na + + mi - = Na
A na anodzie jest chlor:
2Cl – 2e - = Cl2
Podczas elektrolizy stopu NaOH na katodzie wydziela się sód (równanie reakcji podano powyżej), a na anodzie woda i tlen:
4 OH - -- 4e - = 2H 2 O + O 2
Ze względu na wysoki koszt wodorotlenku sodu, głównym nowoczesna metoda sód wytwarzany jest w procesie elektrolizy stopu NaCl.
Potas można również otrzymać poprzez elektrolizę stopionego materiału KCl i KOH. Jednak ta metoda pozyskiwania potasu nie znalazła szerokiego zastosowania ze względu na problemy techniczne(niski prąd wyjściowy, trudności w zapewnieniu bezpieczeństwa). Nowoczesny produkcja przemysłowa potasu opiera się na następujących reakcjach:
KCl + Na NaCl + K (a)
KOH + Na NaOH + K (b)
W metodzie (a) pary sodu przepuszcza się przez stopiony chlorek potasu w temperaturze 800 0 C, a uwolnione pary potasu ulegają kondensacji. W metodzie (b) oddziaływanie stopionego wodorotlenku potasu i ciekłego sodu przeprowadza się w przeciwprądzie w temperaturze 440°C. 0 C w niklowej kolumnie reakcyjnej.
W ten sam sposób otrzymuje się stop potasu i sodu, który wykorzystuje się jako płyn chłodzący metal w reaktorach jądrowych.
Stop potasu i sodu jest również stosowany jako środek redukujący przy produkcji tytanu.
Potas i jego związki są powszechnie stosowane różne branże farmy. Nadtlenek pierwiastka nr 19 jest niezbędny do produkcji niektórych barwników, hydrolizy skrobi, produkcji prochu i bielenia tkanin. Regeneracja powietrza w statki kosmiczne I łodzie podwodne przeprowadzono przy użyciu tych samych nadtlenków sodu i potasu. Nie można zrobić mydła bez żrących zasad. Co więcej, przy użyciu żrącego potasu uzyskuje się najlepsze płynne kosmetyki, a także specjalne gatunki medyczne. Potas w duże ilości idzie do produkcji szkła.
Właściwości fizyczne.
Ponieważ w atomach metale alkaliczne jeden zewnętrzny elektron znajduje się na 4 lub więcej wolnych orbitali, a energia jonizacji atomów jest niska, wówczas pomiędzy atomami metalu powstaje wiązanie metaliczne. Dla substancji z wiązanie metaliczne Charakterystyka metaliczny połysk, ciągliwość, miękkość, dobra przewodność elektryczna i przewodność cieplna. Potas i sód mają takie właściwości.
Sód i potas to metale srebrzystobiałe, gęstość tego pierwszego wynosi 0,97 g/cm 3, druga - 0,86 g /cm 3 , bardzo miękkie, łatwe do krojenia nożem.
Naturalny sód składa się z jednego izotopu , potas – od dwóch stabilne izotopy (0,01%). Zastosowania badawcze izotopy radioaktywne sztucznie uzyskane: , I .
Właściwości chemiczne.
Atomy sodu i potasu przy interakcja chemicznałatwo oddają elektrony walencyjne, stając się dodatnio naładowanymi jonami:Na+ i K+ . Obydwa metale są silnymi środkami redukującymi.
W powietrzu sód i potas szybko się utleniają, dlatego są przechowywane pod warstwą nafty. Łatwo oddziałują z wieloma niemetalami - halogenami, siarką, fosforem itp. Reagują gwałtownie z wodą. Po podgrzaniu tworzą wodorki z wodorem NaH, KH. Wodorki metali łatwo rozkładają się pod wpływem wody, tworząc odpowiednie zasady i wodór:
NaH + H2O = NaOH + H2
Kiedy sód spala nadmiar tlenu, powstaje nadtlenek sodu Na2O2 , który oddziałuje z wilgocią dwutlenek węgla powietrze, uwalniając tlen:
2 Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2 Na 2 CO 3 + O 2
Reakcja ta jest podstawą wykorzystania nadtlenku sodu do produkcji tlenu w łodziach podwodnych oraz do regeneracji powietrza w zamkniętych przestrzeniach.
Zasady żrące.
Zasady żrące to wodorotlenki, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Najważniejszy z nich NaOH i KOH.
Wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu – biały, nieprzezroczysty, stały substancje krystaliczne. Dobrze rozpuszczają się w wodzie, wydzielając dużą ilość ciepła. W roztworach wodnych są prawie całkowicie zdysocjowane i są mocnymi zasadami. Wykazują wszystkie właściwości zasad.
Wodorotlenki stałe sód i potas oraz ich wodne roztwory absorbują tlenek węgla(IV):
NaOH + CO2 = NaHCO3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
lub w innej formie:
OH - + CO2 = HCO
2OH - + CO 2 = CO + H 2 O
Ciało stałe w powietrzu NaOH i KOH pochłaniają wilgoć, dzięki czemu wykorzystywane są jako osuszacze gazowe.
W przemyśle wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu otrzymuje się odpowiednio przez elektrolizę stężonych roztworów NaCl i KCl. W tym przypadku jednocześnie wytwarzany jest chlor i wodór. Katoda to siatka żelazna, anoda to grafit.
Obwód elektrolizy (np KCl ) należy przedstawić w następujący sposób: KCl całkowicie dysocjuje na jony K + i Cl - . Kiedy mijasz prąd elektryczny jony zbliżają się do katody K+ , do anody – jony chlorkowe Cl - . Potas wśród standardowych potencjały elektrod znajduje się przed aluminium, a jego jony są redukowane (przyłączają elektrony) znacznie trudniej niż cząsteczki wody. Jony wodoru H+ bardzo mało roztworu. Dlatego cząsteczki wody są rozładowywane na katodzie, uwalniając się wodór molekularny :
2 H 2 O + 2e - = H 2 + 2OH -
Jony chlorkowe w stężony roztwórłatwiej oddaje elektrony (utlenia się) niż cząsteczki wody, w związku z czym jony chlorkowe są wyładowywane na anodzie:
2Cl - – 2e - = Cl 2
Równanie ogólne elektroliza roztworu w postaci jonowej:
2 Cl - – 2e - = Cl 2 1
2H 2 O+2e - =H 2 +2OH - 1
2Cl - + 2H 2O elektroliza H2 + 2OH - + Cl2
2KCl + 2H2O elektroliza H2 + 2KOH + Cl2
Elektroliza roztworu przebiega podobnie. NaCl. Rozwiązanie zawierające NaOH i NaCl , poddawany jest odparowaniu, w wyniku czego wytrąca się chlorek sodu (ma znacznie mniejszą rozpuszczalność i niewiele zmienia się wraz z temperaturą), który oddziela się i wykorzystuje do dalszej elektrolizy. Wodorotlenek sodu wytwarza się w bardzo dużych ilościach. Jest to jeden z najważniejszych produktów głównych przemysł chemiczny. Stosowany jest do oczyszczania produktów naftowych – benzyny i nafty, do produkcji mydła, sztucznego jedwabiu, papieru, w przemyśle tekstylnym, skórzanym, chemicznym, a także w życiu codziennym (soda kaustyczna, soda kaustyczna).
Droższy produkt, wodorotlenek potasu, jest stosowany rzadziej niż NaOH.
Sole sodowe i potasowe.
Sód tworzy sole ze wszystkimi kwasami. Prawie wszystkie jego sole są rozpuszczalne w wodzie. Najważniejsze z nich to chlorek sodu ( sól), soda i siarczan sodu.
Chlorek sodu NaCl – niezbędna przyprawa do żywności, stosowana do konserw produkty żywieniowe, a także służy jako surowiec do produkcji wodorotlenku sodu, chloru, kwasu solnego, napoje gazowane itp.
Siarczan sodu Na2SO4 stosowany do produkcji sody i szkła. Z roztwory wodne hydrat dekahydratu krystalizuje Na2SO4*10H2O zwana solą Glaubera. Sól Glaubera stosowana jest w medycynie jako środek przeczyszczający. Sole sodu (jony sodu) barwią płomień palnika żółty. Jest to bardzo czuła metoda wykrywania sodu w związkach.
Sole potasowe stosowane są głównie jako nawozy potasowe. Sole potasu (jony potasu) barwią płomień palnika fioletowy. Jednakże w obecności nawet niewielkich ilości związków sodu kolor fioletowy jest maskowany przez żółty. W tym przypadku można to zobaczyć przez niebieskie szkło, które pochłania żółte promienie.
Wykaz używanej literatury.
“Podstawy chemia ogólna ” . Yu.D. Tretiakow, Yu.G. Metlin. Moskwa “ Edukacja ” 1980
“Podręcznik chemii dla kandydatów na uniwersytety ” . GP Chomczenko. 1976
Praca pisemna
w chemii
Temat : Potas i sód.
Zakończony :
Uczeń klasy 11
71 szkół
Siwakow Nikołaj
Sankt Petersburg
1. Historia potasu i sodu. 3
2. Sód i potas w przyrodzie. 5
3. Przygotowanie i zastosowanie sodu i potasu. 6
4. Właściwości fizyczne. Właściwości chemiczne. 7
5. Zasady żrące. 8
6. Sole sodowe i potasowe. 10
7. Lista referencji 11
Z historii potasu i sodu.
Nazwa „sód” (angielski i francuski Sód, niemiecki Natrium) pochodzi od starożytnego słowa powszechnego w Egipcie, wśród starożytnych Greków (vixpov) i Rzymian. Występuje u Pliniusza (Nitron) i innych starożytnych autorów i odpowiada hebrajskiemu neterowi. W starożytnym Egipcie natron, czyli nitron, był powszechnie nazywany zasadą otrzymywaną nie tylko z naturalnych jezior sodowych, ale także z popiołów roślinnych. Używano go do mycia, sporządzania glazury i mumifikacji zwłok. W średniowieczu nazwy nitron (nitron, natron, nataron), a także bor (baurach) odnosiły się także do saletry (Nitrum). Arabscy alchemicy nazywali alkalia alkaliami. Wraz z odkryciem prochu w Europie, w XVII wieku zaczęto ściśle odróżniać saletrę (Sal Petrae) od zasad. rozróżniono już zasady nielotne, czyli stałe, i zasady lotne (lotne alkalia). Jednocześnie ustalono różnicę pomiędzy alkaliami roślinnymi (Alkali fixum vegetabile – potaż) i mineralnymi (Alkali fixum minerale – soda). Pod koniec XVIII wieku. Klaproth wprowadził nazwę natron, czyli soda, dla zasady mineralnej, a dla zasady roślinnej - potasu (Kali), Lavoisier nie umieścił alkaliów w „Tabeli ciał prostych”, wskazując w notatce do niej, że były to prawdopodobnie substancje złożone że pewnego dnia ulegną rozkładowi. Rzeczywiście, w 1807 roku Davy poprzez elektrolizę lekko zwilżonych stałych zasad otrzymał wolne metale - potas i sód, nazywając je potasem i sodem. W następnym roku Gilbert, wydawca słynnych Annals of Physics, zaproponował nazwanie nowych metali potasem i sodem (Natronium); Berzelius skrócił tę ostatnią nazwę do „sodu” (Natrium). Na początku XIX wieku. w Rosji sód nazywano sodą (Dwigubski, 182i; Sołowjow, 1824); Strachow zaproponował nazwę darń (1825). Sole sodowe nazywano np. siarczanem sodu, sodą solną, a jednocześnie sodą octową (Dvigubsky, 1828). Hess, idąc za przykładem Berzeliusa, wprowadził nazwę sód.
Potas (angielski potas, francuski potas, niemiecki kalium) został odkryty w 1807 roku przez Davy'ego, który przeprowadził elektrolizę stałego, lekko zwilżonego żrącego potasu. Davy nazwał nowy metal Potassium, ale ta nazwa się nie przyjęła. Ojcem chrzestnym metalu okazał się Gilbert, słynny wydawca magazynu „Annalen de Physik”, który zaproponował nazwę „potas”; został przyjęty w Niemczech i Rosji. Obie nazwy pochodzą od terminów używanych na długo przed odkryciem potasu metalicznego. Słowo potas pochodzi od słowa potas, które pojawiło się prawdopodobnie w XVI wieku. Znaleziono go w Van Helmont w drugiej połowie XVII wieku. jest powszechnie używaną nazwą produktu handlowego – potażu – w Rosji, Anglii i Holandii. W tłumaczeniu na język rosyjski słowo potash oznacza „popiół garnkowy lub popiół gotowany w garnku”; w XVI - XVII wieku. potaż pozyskiwano w ogromnych ilościach z popiołu drzewnego, który gotowano w dużych kotłach. Z potażu wytwarzano głównie saletrę litrową (oczyszczoną), z której wytwarzano proch strzelniczy. Szczególnie dużo potażu produkowano w Rosji, w lasach koło Arzamasa i Ardatowa, w ruchomych fabrykach (Majdanach), które należały do krewnego cara Aleksieja Michajłowicza, bliskiego bojara B.I. Morozowa. Jeśli chodzi o słowo potas, pochodzi ono od arabskiego terminu alkalia (substancje alkaliczne). W średniowieczu zasady, czyli jak wtedy mówiono, sole alkaliczne, były prawie nie do odróżnienia od siebie i nazywano je nazwami o tym samym znaczeniu: natron, boraks, varek itp. Znaleziono słowo kali (qila) około 850 pisarzy arabskich zaczęto używać słowa Qali (al-Qali), które oznaczało produkt otrzymywany z popiołu niektórych roślin; z tymi słowami kojarzone są arabskie qiljin lub qaljan (popiół) i qalaj (oparzenie). W dobie atrochemii zasady zaczęto dzielić na „stałe” i „lotne”. W XVII wieku Istnieją nazwy alkali fixum minerale (mineralna substancja alkaliczna lub soda kaustyczna), alkali fixum. roślinne (zasady roślinne, czyli potaż i żrący potas), a także zasady lotne (lotne zasady lub NH 3). Black ustalił rozróżnienie między zasadami żrącymi i miękkimi, czyli węglowymi. Zasady nie pojawiają się w Tabeli Ciał Prostych, ale w uwagach do tabeli Lavoisier wskazuje, że alkalia stałe (potaż i soda) są prawdopodobnie substancjami złożonymi, chociaż charakter ich części składowych nie został jeszcze zbadany. W rosyjskiej literaturze chemicznej pierwszej ćwierci XIX wieku. potas nazywano potasem (Sołowiew, 1824), potasem (Strachowy, 1825), potasem (Szczegłow, 1830); w „Sklepie Dvigubskim” już w 1828 roku. Wraz z nazwą potas (siarczan potasu) występuje nazwa potas (potas żrący, potas solny itp.). Nazwa potas została powszechnie przyjęta po opublikowaniu podręcznika Hessa.
Sód i potas.
Metale alkaliczne nie występują w przyrodzie w postaci wolnej. Sód i potas występują w różnych związkach. Najważniejszy jest związek sodu z chlorem NaCl, który tworzy złoża soli kamiennej (Donbas, Solikamsk, Sol-Iletsk itp.) Chlorek sodu występuje także w wodzie morskiej i źródłach solnych. Zazwyczaj górne warstwy złóż zawierają sole potasowe. Występują w wodzie morskiej, ale w znacznie mniejszych ilościach niż sole sodowe. Największe na świecie zasoby soli potasowych znajdują się na Uralu w pobliżu Solikamska (minerały sylwinit NaCl * KCl * MgCl * 6H 2 O). Na Białorusi (Soligorsk) badano i eksploatowano duże złoża soli potasowych.
Sód i potas należą do powszechnych pierwiastków. Zawartość sodu w skorupie ziemskiej wynosi 2,64%, potasu - 2,6%.
Przygotowanie i zastosowanie sodu i potasu.
Sód wytwarza się w procesie elektrolizy stopionego chlorku sodu lub wodorotlenku sodu. Podczas elektrolizy stopionego NaCl na katodzie wydziela się sód:
Na + + mi - = Na
A na anodzie jest chlor:
2Cl – 2e - = Cl2
Podczas elektrolizy stopionego NaOH na katodzie wydziela się sód (równanie reakcji podano powyżej), a na anodzie woda i tlen:
4OH - -- 4e - = 2H 2 O + O 2
Ze względu na wysoki koszt wodorotlenku sodu, główną nowoczesną metodą produkcji sodu jest elektroliza stopionego NaCl.
Potas można również otrzymać poprzez elektrolizę stopionego KCl i KOH. Jednak ta metoda otrzymywania potasu nie znalazła szerokiego zastosowania ze względu na trudności techniczne (niska wydajność prądowa, trudności w zapewnieniu środków bezpieczeństwa). Nowoczesna przemysłowa produkcja potasu opiera się na następujących reakcjach:
KCl + Na Û NaCl + K (a)
KOH + Na Û NaOH + K (b)
W metodzie (a) pary sodu przepuszcza się przez stopiony chlorek potasu w temperaturze 800 0 C, a uwolnione pary potasu skrapla się. W metodzie (b) oddziaływanie stopionego wodorotlenku potasu i ciekłego sodu prowadzi się w przeciwprądzie w temperaturze 440°C w niklowej kolumnie reakcyjnej.
W ten sam sposób otrzymuje się stop potasu i sodu, który wykorzystuje się jako płyn chłodzący metal w reaktorach jądrowych.
Stop potasu i sodu jest również stosowany jako środek redukujący przy produkcji tytanu.
Potas i jego związki znajdują szerokie zastosowanie w różnych sektorach gospodarki. Nadtlenek pierwiastka nr 19 jest niezbędny do produkcji niektórych barwników, hydrolizy skrobi, produkcji prochu i bielenia tkanin. Regeneracja powietrza na statkach kosmicznych i łodziach podwodnych odbywa się przy użyciu tych samych nadtlenków sodu i potasu. Nie można zrobić mydła bez żrących zasad. Co więcej, przy użyciu żrącego potasu uzyskuje się najlepsze płynne kosmetyki, a także specjalne gatunki medyczne. Potaż wykorzystuje się w dużych ilościach do produkcji szkła.
Właściwości fizyczne.
Ponieważ w atomach metali alkalicznych jeden zewnętrzny elektron jest współdzielony przez 4 lub więcej wolnych orbitali, a energia jonizacji atomów jest niska, pomiędzy atomami metalu powstaje wiązanie metaliczne. Substancja o wiązaniu metalicznym charakteryzuje się metalicznym połyskiem, ciągliwością, miękkością, dobrą przewodnością elektryczną i cieplną. Potas i sód mają takie właściwości.
Sód i potas to metale srebrzystobiałe, gęstość pierwszego wynosi 0,97 g/cm 3, drugiego 0,86 g/cm 3, są bardzo miękkie, łatwe do krojenia nożem.
Naturalny sód składa się z jednego izotopu, potas - z dwóch stabilnych izotopów (0,01%). W badaniach wykorzystuje się sztucznie otrzymane izotopy promieniotwórcze: i.
Właściwości chemiczne.
Podczas interakcji chemicznej atomy sodu i potasu łatwo oddają elektrony walencyjne, zamieniając się w dodatnio naładowane jony: Na + i K +. Obydwa metale są silnymi środkami redukującymi.
W powietrzu sód i potas szybko się utleniają, dlatego są przechowywane pod warstwą nafty. Łatwo oddziałują z wieloma niemetalami - halogenami, siarką, fosforem itp. Reagują gwałtownie z wodą. Z wodorem po podgrzaniu tworzą wodorki NaH, KH. Wodorki metali łatwo rozkładają się pod wpływem wody, tworząc odpowiednią zasadę i wodór:
NaH + H2O = NaOH + H2
Kiedy sód spala nadmiar tlenu, powstaje nadtlenek sodu Na 2 O 2, który reaguje z wilgotnym dwutlenkiem węgla w powietrzu, uwalniając tlen:
2Na 2 O 2 + 2 CO 2 = 2 Na 2 CO 3 + O 2
Reakcja ta jest podstawą wykorzystania nadtlenku sodu do produkcji tlenu w łodziach podwodnych oraz do regeneracji powietrza w zamkniętych przestrzeniach.
Zasady żrące.
Zasady żrące to wodorotlenki, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Najważniejsze z nich to NaOH i KOH.
Wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu to białe, nieprzezroczyste, krystaliczne ciała stałe. Dobrze rozpuszczają się w wodzie, wydzielając dużą ilość ciepła. W roztworach wodnych są prawie całkowicie zdysocjowane i są mocnymi zasadami. Wykazują wszystkie właściwości zasad.
Stałe wodorotlenki sodu i potasu oraz ich roztwory wodne absorbują tlenek węgla (IV):
NaOH + CO2 = NaHCO3
2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
lub w innej formie:
OH - + CO2 = HCO
2OH - + CO 2 = CO + H 2 O
W stanie stałym w powietrzu NaOH i KOH pochłaniają wilgoć, dlatego stosuje się je jako środki osuszające gaz.
W przemyśle wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu otrzymuje się przez elektrolizę stężonych roztworów odpowiednio NaCl i KCl. W tym przypadku jednocześnie wytwarzany jest chlor i wodór. Katoda to siatka żelazna, anoda to grafit.
Schemat elektrolizy (na przykładzie KCl) należy przedstawić w następujący sposób: KCl całkowicie dysocjuje na jony K + i Cl -. Kiedy przepływa prąd elektryczny, jony K + zbliżają się do katody, a jony chlorku Cl - do anody. W szeregu standardowych potencjałów elektrod potas znajduje się przed glinem, a jego jony ulegają redukcji (przyjmowaniu elektronów) znacznie trudniej niż cząsteczki wody. W roztworze jest bardzo mało jonów wodoru H +. Dlatego cząsteczki wody są rozładowywane na katodzie, uwalniając wodór cząsteczkowy:
2H 2O + 2e - = H 2 + 2OH -
Jony chlorkowe w stężonym roztworze oddadzą elektrony (utleniają się) łatwiej niż cząsteczki wody, dlatego jony chlorkowe są wyładowywane na anodzie:
2Cl - – 2e - = Cl 2
Ogólne równanie elektrolizy roztworu w postaci jonowej to:
2Cl - – 2e - = Cl 2 1
2H 2O + 2e - = H 2 + 2OH - 1
2Cl - + 2H 2O elektroliza H2 + 2OH - + Cl2
2KCl + 2H2O elektroliza H2 + 2KOH + Cl2
Elektroliza roztworu NaCl przebiega podobnie. Roztwór zawierający NaOH i NaCl odparowuje się, w wyniku czego wytrąca się chlorek sodu (ma on znacznie mniejszą rozpuszczalność i niewiele zmienia się wraz z temperaturą), który oddziela się i wykorzystuje do dalszej elektrolizy. Wodorotlenek sodu wytwarza się w bardzo dużych ilościach. Jest to jeden z najważniejszych produktów głównego przemysłu chemicznego. Stosowany jest do oczyszczania produktów naftowych – benzyny i nafty, do produkcji mydła, sztucznego jedwabiu, papieru, w przemyśle tekstylnym, skórzanym, chemicznym, a także w życiu codziennym (soda kaustyczna, soda kaustyczna).
Droższy produkt, wodorotlenek potasu, jest stosowany rzadziej niż NaOH.
Sole sodowe i potasowe.
Sód tworzy sole ze wszystkimi kwasami. Prawie wszystkie jego sole są rozpuszczalne w wodzie. Najważniejsze z nich to chlorek sodu (sól kuchenna), soda i siarczan sodu.
Chlorek sodu NaCl jest niezbędną przyprawą spożywczą, stosowaną do konserwacji żywności, a także służy jako surowiec do produkcji wodorotlenku sodu, chloru, kwasu solnego, sody itp.
Siarczan sodu Na 2 SO 4 wykorzystuje się do produkcji sody i szkła. Hydrat dekahydratu Na 2 SO 4 * 10H 2 O, zwany solą Glaubera, krystalizuje z roztworów wodnych. Sól Glaubera stosowana jest w medycynie jako środek przeczyszczający. Sole sodu (jony sodu) powodują żółtą barwę płomienia palnika. Jest to bardzo czuła metoda wykrywania sodu w związkach.
Sole potasowe stosowane są głównie jako nawozy potasowe. Sole potasu (jony potasu) powodują, że płomień palnika staje się fioletowy. Jednakże w obecności nawet niewielkich ilości związków sodu kolor fioletowy jest maskowany przez żółty. W tym przypadku można to zobaczyć przez niebieskie szkło, które pochłania żółte promienie.
Wykaz używanej literatury.
1. “ Podstawy chemia ogólna ” . Yu.D. Tretiakow, Yu.G. Metlin. Moskwa “ Edukacja ” 1980
2. “ Podręcznik chemii dla kandydatów na uniwersytety ” . GP Chomczenko. 1976
Następuje tu przesunięcie równowagi reakcji w kierunku powstawania produktów.
Sód i potas jako przedstawiciele metali alkalicznych: budowa atomowa, rozmieszczenie w przyrodzie. Fizyczne i Właściwości chemiczne sodu i potasu. Ekstrakcja, wykorzystanie sodu i potasu
Sód i potas to pierwiastki główna podgrupa i grupy układ okresowy pierwiastki chemiczne D. I. Mendelejewa. Na zewnętrznym poziomie energii atomów tych pierwiastków znajduje się 1 niesparowany S-elektron. Próbując uzupełnić zewnętrzny poziom energii, atomy tych pierwiastków energetycznie oddają jeden elektron i wykazują właściwości aktywnych środków redukujących. W swoich związkach pierwiastki te są jednowartościowe. Dlatego sód i potas są typowymi przedstawicielami pierwiastków metali alkalicznych.
W naturze pierwiastki alkaliczne występują tylko w postaci soli. Najważniejszymi minerałami sodu są sól kamienna czyli halit NaCl, saletra chilijska NaNO 3, sól glaubera czyli mirabilit Na 2 SO 4 · 10H 2 O. Duża ilość soli sodowych krystalizuje podczas odparowywania wody morskiej. Udział masowy sodu w skorupie ziemskiej wynosi 2,6%. Potas, podobnie jak sód, jest dość powszechny pierwiastek chemiczny. Ułamek masowy Potas w skorupie ziemskiej - 2,5%. Naturalne sole potasu - sylwin KCl, sylwinit KCl · NaCl, karnalit KCl · MgCl 2 · 6H 2 O. Potas wchodzi w skład skaleni i miki.
Grają kationy sodu i potasu ważna rola w życiu organizmów żywych. Sód znajduje się w tkance kostnej, krwi, mózgu, płucach, płynie ocznym i płynie mózgowo-rdzeniowym. Kationy sodu biorą udział w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego i równowagi kwasowo-zasadowej, w przewodzeniu Impulsy nerwowe. Potas występuje w tkance kostnej, mięśniach, krwi, mózgu, sercu, nerkach. Kationy potasu biorą udział w przewodzeniu potencjałów bioelektrycznych w nerwach i mięśniach, w regulacji skurczów serca i innych mięśni, utrzymywaniu ciśnienia osmotycznego w komórkach oraz aktywacji niektórych enzymów.
Pod względem właściwości fizycznych sód i potas są typowymi metalami. Mają srebrzystobiałą barwę, wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Różnią się tym, że są dość plastyczne, miękkie (łatwe do krojenia nożem), lekkie (unoszą się na powierzchni wody) i topliwe. Świeże kawałki sodu i potasu są błyszczące. Metale te są bardzo aktywne, dlatego przechowuje się je pod warstwą nafty lub w zapieczętowanych ampułkach.
Sód i potas mają wysoką zawartość aktywność chemiczna i są silnymi środkami redukującymi. W powietrzu sód i potas łatwo ulegają utlenieniu. Produktami reakcji są odpowiednie tlenki i nadtlenki tych pierwiastków:
4Na + O2 = 2Na2O
2Na + O2 = Na2O2
4K + O 2 = 2K 2 O K + O 2 = KO 2.
Sód i potas aktywnie reagują z halogenami, uwalniając światło. Kiedy sód reaguje z chlorem, powstaje chlorek sodu:
2Na + Cl2 = 2NaCl.
Produktami reakcji sodu i potasu z siarką są siarczki tych pierwiastków, np.:
2K + S = K. 2 S.
Kiedy sód i potas wchodzą w interakcję z wodą, powstają odpowiednie gazy łąkowe i wodór.
Sód reaguje dość aktywnie z wodą:
2Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2.
Reakcja potasu z wodą zachodzi jeszcze aktywniej z możliwym samozapłonem wodoru:
2K + 2H2O = 2KOH +H2.
Sód i potas powstają w wyniku elektrolizy stopionych chlorków i wodorotlenków tych pierwiastków. Sód i potas zostały po raz pierwszy uzyskane w 1807 roku przez angielskiego naukowca Humphry'ego Davy'ego.
Sód stosowany jest jako wypełniacz w lampach wyładowczych. W metalurgii niektóre są redukowane sodem rzadkie metale: tytan, cyrkon, tantal. Potas jest stosowany w ogniwach słonecznych. Sód, potas i ich stopy są stosowane jako chłodziwa w elektrowniach jądrowych elektrownie. Potas jest ważny element dla rozwoju roślin i jest aplikowany do gleby w postaci nawozów potasowych.
Sód i potas jako przedstawiciele metali alkalicznych: budowa atomowa, rozmieszczenie w przyrodzie. Właściwości fizyczne i chemiczne sodu i potasu. Ekstrakcja i wykorzystanie sodu i potasu
Sód i potas są pierwiastkami głównej podgrupy I grupy okresowego układu pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa. Na zewnętrznym poziomie energii atomów tych pierwiastków znajduje się 1 niesparowany s-elektron. Próbuję dokończyć zewnętrzną część poziom energii, atomy tych pierwiastków energetycznie oddają jeden elektron i wykazują właściwości aktywnych środków redukujących. W swoich związkach pierwiastki te są jednowartościowe. Zatem sód i potas są typowymi przedstawicielami pierwiastków metali alkalicznych.
W naturze pierwiastki alkaliczne występuje wyłącznie w postaci soli. Do najważniejszych minerałów sodu zalicza się sól kamienna czyli halit NaCl, saletra chilijska NaNO 3, sól glaubera czy mirabilit Na 2 SO 4 10H 2 O. Duża liczba sole sodowe krystalizują podczas odparowywania wody morskiej. Udział masowy sodu w skorupie ziemskiej wynosi 2,6%. Potas, podobnie jak sód, jest dość powszechnym pierwiastkiem chemicznym. Udział masowy potasu w skorupie ziemskiej wynosi 2,5%. Naturalne sole potasowe to sylwin KCl, sylwinit KCl NaCl, karnalit KCl MgCl 2 6H 2 O. Potas wchodzi w skład skaleni i miki.
Kationy sodu i potasu odgrywają ważną rolę w życiu organizmów żywych. Sód znajduje się w tkance kostnej, krwi, mózgu, płucach, płynie ocznym i płynie mózgowo-rdzeniowym. Kationy sodu biorą udział w utrzymaniu ciśnienia osmotycznego i równowagi kwasowo-zasadowej oraz w przewodzeniu impulsów nerwowych. Potas występuje w tkance kostnej, mięśniach, krwi, mózgu, sercu, nerkach. Kationy potasu biorą udział w przewodzeniu potencjałów bioelektrycznych w nerwach i mięśniach, w regulacji skurczów serca i innych mięśni, utrzymywaniu ciśnienia osmotycznego w komórkach oraz aktywacji niektórych enzymów.
Pod względem właściwości fizycznych sód i potas są typowymi metalami. Mają srebrno-biały kolor, mają wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Różnią się tym, że są dość plastyczne, miękkie (łatwe do krojenia nożem), lekkie (unoszą się na powierzchni wody) i topliwe. Świeże kawałki sodu i potasu są błyszczące. Metale te są bardzo aktywne, dlatego przechowuje się je pod warstwą nafty lub w zapieczętowanych ampułkach.
Sód i potas są wysoce reaktywne i są silnymi środkami redukującymi. W powietrzu sód i potas łatwo ulegają utlenieniu. Produktami reakcji są odpowiednie tlenki i nadtlenki tych pierwiastków:
4Na + O2 = 2Na2O
2Na + O2 = Na2O2
4K + O 2 = 2K 2 O K + O 2 = KO 2.
Sód i potas aktywnie reagują z halogenami, uwalniając światło. Kiedy sód reaguje z chlorem, powstaje chlorek sodu:
2Na + Cl2 = 2NaCl.
Produktami reakcji sodu i potasu z siarką są siarczki tych pierwiastków, np.:
Kiedy sód i potas oddziałują z wodą, powstaje odpowiednia łąka i gazy wodorowe.
Sód reaguje dość aktywnie z wodą:
2Na + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2.
Reakcja potasu z wodą zachodzi jeszcze aktywniej z możliwym samozapłonem wodoru:
2K + 2H2O = 2KOH + H2.
Sód i potas powstają w wyniku elektrolizy stopionych chlorków i wodorotlenków tych pierwiastków. Sód i potas zostały po raz pierwszy uzyskane w 1807 roku przez angielskiego naukowca Humphry'ego Davy'ego.
Sód stosowany jest jako wypełniacz w lampach wyładowczych. W metalurgii sód stosuje się do redukcji niektórych metali rzadkich: tytanu, cyrkonu, tantalu. Potas jest stosowany w ogniwach słonecznych. Sód, potas i ich stopy stosowane są jako chłodziwa w elektrowniach jądrowych. Potas jest pierwiastkiem ważnym dla rozwoju roślin i dodawany jest do gleby w postaci nawozów potasowych.
1. Historia potasu i sodu.
2. Sód i potas w przyrodzie.
3. Przygotowanie i zastosowanie sodu i potasu.
4. Właściwości fizyczne. Właściwości chemiczne.
5. Zasady żrące.
6. Sole sodowe i potasowe.
7. Wykaz wykorzystanej literatury
Z historii potasu i sodu.
Nazwa „sód” (angielski i francuski Sód, niemiecki Natrium) pochodzi od starożytnego słowa powszechnego w Egipcie, wśród starożytnych Greków (vixpov) i Rzymian. Występuje u Pliniusza (Nitron) i innych starożytnych autorów i odpowiada hebrajskiemu neterowi. W starożytnym Egipcie natron, czyli nitron, był powszechnie nazywany zasadą otrzymywaną nie tylko z naturalnych jezior sodowych, ale także z popiołów roślinnych. Używano go do mycia, sporządzania glazury i mumifikacji zwłok. W średniowieczu nazwy nitron (nitron, natron, nataron), a także bor (baurach) odnosiły się także do saletry (Nitrum). Arabscy alchemicy nazywali alkalia alkaliami. Wraz z odkryciem prochu w Europie, w XVII wieku zaczęto ściśle odróżniać saletrę (Sal Petrae) od zasad. rozróżniono już zasady nielotne, czyli stałe, i zasady lotne (lotne alkalia). Jednocześnie ustalono różnicę pomiędzy alkaliami roślinnymi (Alkali fixum vegetabile – potaż) i mineralnymi (Alkali fixum minerale – soda). Pod koniec XVIII wieku. Klaproth wprowadził nazwę natron, czyli soda, dla zasady mineralnej, a dla zasady roślinnej - potasu (Kali), Lavoisier nie umieścił alkaliów w „Tabeli ciał prostych”, wskazując w notatce do niej, że były to prawdopodobnie substancje złożone że pewnego dnia ulegną rozkładowi. Rzeczywiście, w 1807 roku Davy poprzez elektrolizę lekko zwilżonych stałych zasad otrzymał wolne metale - potas i sód, nazywając je potasem i sodem. W następnym roku Gilbert, wydawca słynnych Annals of Physics, zaproponował nazwanie nowych metali potasem i sodem (Natronium); Berzelius skrócił tę ostatnią nazwę do „sodu” (Natrium). Na początku XIX wieku. w Rosji sód nazywano sodą (Dwigubski, 182i; Sołowjow, 1824); Strachow zaproponował nazwę darń (1825). Sole sodowe nazywano np. siarczanem sodu, sodą solną, a jednocześnie sodą octową (Dvigubsky, 1828). Hess, idąc za przykładem Berzeliusa, wprowadził nazwę sód.
Potas (angielski potas, francuski potas, niemiecki kalium) został odkryty w 1807 roku przez Davy'ego, który przeprowadził elektrolizę stałego, lekko zwilżonego żrącego potasu. Davy nazwał nowy metal Potassium, ale ta nazwa się nie przyjęła. Ojcem chrzestnym metalu okazał się Gilbert, słynny wydawca magazynu „Annalen de Physik”, który zaproponował nazwę „potas”; został przyjęty w Niemczech i Rosji. Obie nazwy pochodzą od terminów używanych na długo przed odkryciem potasu metalicznego. Słowo potas pochodzi od słowa potas, które pojawiło się prawdopodobnie w XVI wieku. Znaleziono go w Van Helmont w drugiej połowie XVII wieku. jest powszechnie używaną nazwą produktu handlowego – potażu – w Rosji, Anglii i Holandii. W tłumaczeniu na język rosyjski słowo potash oznacza „popiół garnkowy lub popiół gotowany w garnku”; w XVI - XVII wieku. potaż pozyskiwano w ogromnych ilościach z popiołu drzewnego, który gotowano w dużych kotłach. Z potażu wytwarzano głównie saletrę litrową (oczyszczoną), z której wytwarzano proch strzelniczy. Szczególnie dużo potażu produkowano w Rosji, w lasach koło Arzamasa i Ardatowa, w ruchomych fabrykach (Majdanach), które należały do krewnego cara Aleksieja Michajłowicza, bliskiego bojara B.I. Morozowa. Jeśli chodzi o słowo potas, pochodzi ono od arabskiego terminu alkalia (substancje alkaliczne). W średniowieczu zasady, czyli jak wtedy mówiono, sole alkaliczne, były prawie nie do odróżnienia od siebie i nazywano je nazwami o tym samym znaczeniu: natron, boraks, varek itp. Znaleziono słowo kali (qila) około 850 pisarzy arabskich zaczęto używać słowa Qali (al-Qali), które oznaczało produkt otrzymywany z popiołu niektórych roślin; z tymi słowami kojarzone są arabskie qiljin lub qaljan (popiół) i qalaj (oparzenie). W dobie atrochemii zasady zaczęto dzielić na „stałe” i „lotne”. W XVII wieku Istnieją nazwy alkali fixum minerale (mineralna substancja alkaliczna lub soda kaustyczna), alkali fixum. roślinne (zasady roślinne, czyli potaż i żrący potas), a także zasady lotne (lotne zasady lub NH3). Black ustalił rozróżnienie między zasadami żrącymi i miękkimi, czyli węglowymi. Zasady nie pojawiają się w Tabeli Ciał Prostych, ale w uwagach do tabeli Lavoisier wskazuje, że alkalia stałe (potaż i soda) są prawdopodobnie substancjami złożonymi, chociaż charakter ich części składowych nie został jeszcze zbadany. W rosyjskiej literaturze chemicznej pierwszej ćwierci XIX wieku. potas nazywano potasem (Sołowiew, 1824), potasem (Strachowy, 1825), potasem (Szczegłow, 1830); w „Sklepie Dvigubskim” już w 1828 roku. Wraz z nazwą potas (siarczan potasu) występuje nazwa potas (potas żrący, potas solny itp.). Nazwa potas została powszechnie przyjęta po opublikowaniu podręcznika Hessa.
Sód i potas.
Metale alkaliczne nie występują w przyrodzie w postaci wolnej. Sód i potas występują w różnych związkach. Najważniejszy jest związek sodu z chlorem NaCl, który tworzy złoża soli kamiennej (Donbas, Solikamsk, Sol-Iletsk itp.) Chlorek sodu występuje także w wodzie morskiej i źródłach solnych. Zazwyczaj górne warstwy złóż zawierają sole potasowe. Występują w wodzie morskiej, ale w znacznie mniejszych ilościach niż sole sodowe. Największe na świecie zasoby soli potasowych znajdują się na Uralu w pobliżu Solikamska (minerały sylwinit NaCl * KCl * MgCl * 6H2O). Na Białorusi (Soligorsk) badano i eksploatowano duże złoża soli potasowych.
Sód i potas należą do powszechnych pierwiastków. Zawartość sodu w skorupie ziemskiej wynosi 2,64%, potasu - 2,6%.
Przygotowanie i zastosowanie sodu i potasu.
Sód wytwarza się w procesie elektrolizy stopionego chlorku sodu lub wodorotlenku sodu. Podczas elektrolizy stopionego NaCl na katodzie wydziela się sód:
A na anodzie jest chlor:
2Cl – 2e- = Cl2
Podczas elektrolizy stopionego NaOH na katodzie wydziela się sód (równanie reakcji podano powyżej), a na anodzie woda i tlen:
4OH- -- 4e- = 2H2O + O2
Ze względu na wysoki koszt wodorotlenku sodu, główną nowoczesną metodą produkcji sodu jest elektroliza stopionego NaCl.
Potas można również otrzymać poprzez elektrolizę stopionego KCl i KOH. Jednak ta metoda otrzymywania potasu nie znalazła szerokiego zastosowania ze względu na trudności techniczne (niska wydajność prądowa, trudności w zapewnieniu środków bezpieczeństwa). Nowoczesna przemysłowa produkcja potasu opiera się na następujących reakcjach:
KCl + Na Û NaCl + K (a)