Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Оксиды, пероксиды, гипероксиды (супероксиды)




 

Оксиды щелочных металлов (кроме Li2O) получают косвенно.

Оксид лития - непосредственным взаимодействием лития с избыт­ком кислорода:

4Li + O2 ® 2Li2O;

при этом образуется не­большая примесь Li2O2 - пероксида лития

2Li + O2 ® Li2O2

Оксид натрия. Без нагревания. При окислении натрия фактически идут две реакции:

 

1. 2Na + O2 ® Na2O2 - быстро

2. 4Na + O2 ® 2Na2O - медленно

 

Полученная смесь содержит ~ 90% Na2O2 и 10% Na2O. Установлено, что для получения соединений щелочных металлов с кислородом не­обходимо соблюдать определенные условия, так, при избытке кислорода и температуре 270-370 °С получается пероксид натрия:

 

2Na + O2 ® 2Na2O2

 

При более высоких температурах (400 °С и 12,2 МПа) получается гипероксид натрия:

 

Na2O2 + O2 ® 2NaO2

 

При более низкой температуре образуется смесь:

Na2O; Na2O2; и NaO2.

 

Оксид натрия можно получить сплавлением Na2O2 с ме­таллическим натрием в присутствии кислорода:

 

Na2O2 + 2Na 2Na2O

 

В отличие от лития и натрия, другие металлы этой подгруппы образуют при сгорании в избытке кислорода гипероксиды: K + O2KO2 (или K2O4).

 

Оксид калия получают аналогично оксиду натрия:

K2O2 + 2K 2K2O (сплавление в присутствии О2),

или по реакции: KO2 + 3K 2K2O.

 

Кислородные соединения Rb и Cs по свойствам и по составу подобны соединениям калия.

Оксиды Li2O и Na2O – бесцветны, K2O и Rb2O – желтые, Cs2O - оранжевый.

Пероксиды и гиперокоиды (супероксиды) щелочных металлов являются сильными окислителями:

 

4KO2 + 2C ® 2K2CO3 + O2­

 

Пероксид натрия применяют для отбеливания соломы, шерсти, шелка. Одно из важнейших свойств пероксидов - способность поглощать CO2 и выде­лять кислород - используется в системах жизнеобеспечения в замкнутых помещениях (подводных лодках, космических кораблях):

 

2Na2O2 + 2CO2 ® 2Na2CO3 + O2­

 

Пероксиды s-элементов I группы взаимодействуют с кислотами с обра­зованием пероксида водорода:

Me2O2 + 2H+ ® 2Me+ + H2O2.

Растворяясь в воде, они подвергаются почти полному гидролизу:

Na2O2 + 2H2O ® 2NaOH + H2O2.

Во влажном воздухе разлагаются:

2Li2O2 ® 2Li2O + O2­.

 

Гидроксиды щелочных металлов

 

Гидроксиды щелочных металлов: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH - бесцветные кристаллические вещества, гигроскопичны и хорошо (за исключением LiOH) растворяются в воде с выделением тепла.

Их называют щелочами. Водные растворы щелочей - сильные электро­литы: MeOH ® Me+ + OH-.

Из всех гидроксидов щелочных металлов наибольшее практичес­кое значение имеют NaOH и KOH.

NaOH – гидроксид натрия (едкий натр, каустическая сода, каустик) - бесцветные, непрозрачные гранулы, пластинки или чешуйки, очень гигроскопичны, хорошо растворяются в воде с сильным разогреванием раствора. Благодаря быстрому поглощению влаги NaOH, как и КОН, используется в твердом виде в качестве осушителей газов.

В большинстве органических растворителей NaOH нерастворим,
tпл=322 оС; tкип=1390 оС. В зависимости от температуры он кристаллизуется с различным содержанием кристаллизационной воды, а выше 61,8 оС – безводный. Водный раствор NаOH – сильное основание (щелочь).

Гидроксид натрия является важным продуктом химической и фармацевтической промышленности, используется для получения лекарств, солей (Na2CO3;NaHCO3 и др.), в производстве мыла, моющих средств и для других целей.

Получают NaOH электролизом водного раствора хлорида натрия, или известковым методом:

 

Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3¯

 

Из-за плохой растворимости CaCO3, равновесие смещается в сторону образования NaOH, называемого, согласно способу получения, каустической содой.

KOH - гидроксид калия (едкое кали) - это белая, гигро­скопичная кисталлическая масса, хорошо растворяется в воде с сильным разогре­ванием, tпл.= З60°С; tкип.= 1327 °С. Многие свойства КОН такие же как у NaOH. Его применяют для получения солей, жид­ких мыл, моющих средств.

 

 

Соли щелочных металлов

 

Щелочные металлы образуют соли практически со всеми кислотами. В большинстве своем это бесцветные кристаллические вещества с ион­ной химической связью. В воде и в расплавах это сильные электролиты, большинство из них хорошо растворяется в воде. К малорастворимым солям относятся: LiF, Li2CO3, Li3PO4, KClO4, RbClO4, CsClO4 и некоторые комплексные соединения – Na[Sb(OH)6], K2[PtCl6], Rb2[PtCl6], Cs2[PtCl6].

Из щелочных металлов ионы Li+ и Na+ наиболее жесткие кислоты, так как их радиусы наименьшие в ряду всех ионов s-металлов I группы. Аналогично, в ряду галогенид ионов F-, Cl-, Br-, I-, наиболее жесткое основание F- - ион. В связи с этим растворимость галогенидов уменьшается от MeF к MeI.

Галогениды щелочных металлов находят широкое применение в про­мышленности как исходные вещества для получения многих других соединений

NaCl используют как консервирующее средство; в производстве мыла, органических красителей, в керамической промышленности. Смесь NaCl со льдом в соотношении 3,5:1 понижает температуру до -21°С.

В качестве исходного сырья хлорид натрия примеянется в производстве хлора, натрия, хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, солей: гипохлорита, хлората, карбоната натрия; гидрокарбоната и гидросульфата натрия и др., что представлено следующей схемой:

 

 

Сульфаты s-элементов I группы - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде. В их ионных кристаллических решетках находятся тетраэдрические ионы – SO42-.

Сульфат натрия кристаллизуется с десятью молекулами воды: Na2SO4´10H2O (глауберова соль), обладает слабительным действием. Сульфат натрия применяется в производстве вискозного волокна, стекла, фармацевтических препаратов и др.

Карбонаты - бесцветные кристаллические вещества, в их ионных кристаллических решетках находятся треугольные ионы -CO32-. Карбонаты щелочных металлов, кроме Li2CO3, который при нагревании разлагается до точки плавления:

Li2CO3 Li2O + CO2­,

плавятся без разложения при 800-900 °С и хорошо растворяются в воде.

В водном растворе карбонаты взаимодействуют с CO2, образуя гидрокарбонаты, среди которых NaHCO3 менее растворим в воде, чем гидрокарбонаты остальных щелочных металлов.

При обычной температуре гидрокарбонаты устойчивы (LiHCO3 в кристаллическом состоянии не известен), но при нагревании легко переходят в средние соли угольной кислоты:

 

2MeHCO3 Me2CO3 + CO2­ + H2O

 

Нитраты - бесцветные хорошо растворимые в воде кристалли­ческие вещества, в их ионных кристаллических решетках находятся треугольные ионы – NO3-. Из всех нитратов только LiNO3 образует кристаллогидрат: LiNO3·3H2O.

Нитрат лития в отличие от остальных плавится с разложением до оксида:

 

4LiNO3 2Li2O + 4NO2­ + O2­

 

Остальные разлагаются до нитритов:

 

2KNO3 2KNO2 + O2­

 

NaNO3 - белые гигроскопичные кристаллы, хорошо растворяются в воде.

В природе NaNO3 встречается в виде минерала - чилийской селитры, которая является составной частью удобрений. NaNO3 применяется в производстве взрывчатых веществ, стекла и эмалей.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...