Калий і натрий

Реферат по химии.

Тема: Калій і натрий.

Выполнил:

Учень 11-а класса.

71 школы.

Сиваков Николай.

Санкт-Петербург.

2001 г.

1. Історія калію і натрію. 3.

2. Натрій і калій у природі. 5.

3. Одержання, застосування натрію і калію. 6.

4. Фізичні властивості. Хімічні властивості. 7.

5. Уїдливі луги. 8.

6. Солі натрію і калію. 10.

7. Список використовуваної літератури 11.

З калію і натрия.

Назва «натрій «(анг. і франц. Sodium, ньому. Natrium) походить від древнього слова, поширеного в Єгипті, Афродити (vixpov) і римлян. Воно зустрічається у Плінія (Nitron), в інших древніх авторів, і відповідає давньоєврейському нетер (neter). У стародавньому Єгипті натроном, чи нитроном, називали взагалі луг, отримувану з природних содовых озер, але й золи рослин. Її вживали миття, виготовлення поливи, при муміфікації трупів. У середньовіччі назва нитрон (nitron, natron, nataron), і навіть борах (baurach), відносилося й до селітрі (Nitrum). Арабські алхіміки називали луги alkali. З відкриттям пороху у Європі селітру (Sal Petrae) стали суворо відрізняти від лугів, й у XVII в. вже розрізняли нелетючі, чи фіксовані луги, і летучу луг (Alkali volatile). Разом про те було встановлено різницю між рослинної (Alkali fixum vegetabile — поташ) і мінеральної лугом (Alkali fixum minerale — сода). Наприкінці XVIII в. Клапрот ввів для мінеральної луги назва натрон (Natron), чи натр й у рослинної - розжарюй (Kali), Лавуазьє не помістив луги в «Таблицю простих тіл », вказавши у примітці до ній, що це, мабуть, складні речовини, котрі колись будуть розкладені. Справді, в 1807 р. Деві шляхом електролізу злегка зволожених твердих лугів отримав вільні метали — калій і натрій, назвавши їх потассий (Potassium) і содий (Sodium). Наступного року Гільберт, видавець відомих «Анналів фізики », запропонував іменувати нові метали калієм і натронием (Natronium); Берцелиус скоротив останнє назва до «натрій «(Natrium). На початку ХІХ ст. у Росії натрій називали содием (Двигубский, 182i; Соловйов, 1824); Страхів пропонував назва содь (1825). Солі натрію називалися, наприклад, сірчанокисла сода, гидрохлоровая сода і одночасно оцтовий натр (Двигубский, 1828). Гесс, за прикладом Берцелиуса, ввів назва натрий.

Калій (анг. Potassium, франц. Potassium, ньому. Kalium) відкрив 1807 р. Деві, який шив електроліз твердого, злегка увлажненного їдкого розжарюй. Деві іменував новий метал потассием (Potassium), але ці назва не прижилося. Хрещеним батьком металу виявився Гільберт, відомий видавець журналу «Annalen deг Physik », який запропонував назва «калій »; він був вважають у Німеччини і Росії. Обидві назви походять від термінів, які застосовувались набагато раніше відкриття металевого калію. Слово потассий створено від слова поташ, появи, мабуть, в XVI в. Воно зустрічається у Ван Гельмонта і в другій половині XVII в. знаходить широке використання у ролі назви товарного продукту — поташу — у Росії, Англії й Голландії. У переведенні російською мовою слово potashe означає «горшечная зола чи зола, виварена в горщику »; в XVI — XVII ст. поташ отримували у величезних кількостях з деревної золи, яку виварювали у великих казанах. З поташу приготовляли переважно литрованную (очищену) селітру, йдучи на виготовлення пороху. Як багато поташу вироблялося у Росії, у лісах поблизу Арзамаса і Ардатова на пересувних заводах (майданах), належали родичу царя Олексія Михайловича, ближньому боярину Б. И. Морозову. Що ж до слова калій, воно відбувається від арабського терміна жадали (лужні речовини). У середньовіччі луги, чи, як тоді говорили, лужні солі, майже вирізняли друг від одного й називали їхню іменами, які мали однакове значення: натрон, боракс, варек т. буд. Слово розжарюй (qila) зустрічається приблизно 850 р. у арабських письменників, потім починає вживатися слово Qali (al-Qali), яке означало продукт, отримуваний із зони деяких рослин, з тими словами пов’язані арабські qiljin чи qaljan (зола) і qalaj (обпалювати). У період иатрохимии луги стали підрозділяти на «фиксированні «і «леткі «. У XVII в. зустрічаються назви alkali fixum minerale (мінеральна фіксована луг чи їдкий натр), alkali fixum. vegetabile (рослинна фіксована луг чи поташ і уїдливе розжарюй), і навіть alkali volatile (летюча луг чи NН3). Блек встановив різницю між їдкими (caustic) і м’якими, чи углекислыми, лугами. У «Таблиці простих тіл «луги не фігурують, але у примітці до таблиці Лавуазьє вказує, що фіксовані луги (поташ і сода), мабуть, є складні речовини, хоча природа їх складових частин ще вивчена. У російській хімічної літературі першої чверті в XIX ст. калій називався потассий (Соловйов, 1824), поташ (Страховй, 1825), поташий (Щеглов, 1830); в «Магазині Двигубского «вже у 1828 р. поруч із назвою поташ (сірчанокислий поташ) зустрічається назва розжарюй (уїдливе розжарюй, розжарюй соляный та інших.). Назва калій стало загальноприйнятим після виходу друком підручника Гесса.

Натрій і калий.

У природі лужні метали у вільному вигляді невідомі. Натрій і калій входять до складу різноманітних сполук. Найважливішим є з'єднання натрію з хлором NaCl, яке утворює поклади кам’яною солі (Донбас, Соликамск, Соль-Илецк та інших.) Хлорид натрію міститься й у морській воді й соляних джерелах. Зазвичай верхні верстви покладів містять калійні солі. Вони є у морській воді, однак у значно менших кількостях, ніж солі натрію. Найбільші у світі запаси калійних солей перебувають у Уралі у районі Солікамська (мінерали сильвинит NaCl * KCl * MgCl * 6H2O). Розвідані і експлуатуються великі поклади калійних солей в Білорусі (г.Солигорск).

Натрій і калій ставляться до поширених елементів. Зміст натрію в земної корі становить 2,64%, калію — 2,6%.

Одержання, застосування натрію і калію. Натрій отримують електроліз розплавленого хлориду натрію чи гидроксида натрію. При електролізі розплаву NaCl на катоді виділяється натрий:

Na+ + e- = Na На аноді - хлор:

2Cl — 2e- = Cl2.

При електролізі розплаву NaOH на катоді виділяється натрій (рівняння реакції наведено вище), але в аноді - вода і кислород:

4OH- — 4e- = 2H2O + O2.

У результаті дорожнечу гидроксида натрію основним сучасним методом отримання натрію є електроліз розплаву NaCl.

Калій теж можна отримати електроліз розплавлених KCl і KOH. Однак це спосіб отримання калію не знайшов поширення через технічних труднощів (низький вихід по току, труднощі забезпечення техніки безпеки). Сучасне промислове отримання калію грунтується на наступних реакциях:

KCl + Na (NaCl + K (а).

KOH + Na (NaOH + K (б).

У способі (а ще через розплавлений хлорид калію пропускають пари натрію при 8000С, а випари калію конденсируют. У способі (б) взаємодія між розплавленим гидроксидом калію і рідким натрієм здійснюється противотоком при 4400С в реакційної колону із никеля (.

Ці ж способами отримують сплав калію з натрієм, який застосовується як рідкий металевий теплоносій в атомних реакторах.

Сплав калію з натрієм застосовується також як відновлювача в виробництві титана.

Калій та його сполуки широко використовують у різних галузях господарства. Пероксид елемента № 19 необхідний і при отриманні деяких барвників, при гідролізі крохмалю, виробництві пороху, отбелке тканин. Регенерація повітря на космічних кораблях і підводні човни здійснюється з допомогою тих-таки пероксидов натрію і калію. Без ядучих лугів не звариш мило. Причому саме лучшее-жидкое туалетне, і навіть спеціальні медичні сорти отримують, використовуючи їдкий калій. Поташ в багато йде виробництво стекла.

Фізичні свойства.

Бо у атомах лужних металів один зовнішній електрон доводиться на виборах 4 і більше вільні орбитали, а енергія іонізації атомів низька, то між атомами металів виникає металева зв’язок. Для речовини з металевої зв’язком характерні металевий блиск, пластичність, м’якість, хороша електрична провідність і теплопровідність. Такими властивостями мають калій і натрий.

Натрій і калій — сріблисто-білі метали, щільність першого — 0,97г/см3, другого — 0,86 г/см3, дуже м’які, легко ріжуться ножом.

Природний натрій складається з одного ізотопу [pic], калій — з цих двох стабільних ізотопів [pic] (0,01%). У дослідженнях застосовуються радіоактивні ізотопи, одержувані штучно: [pic], [pic] і [pic].

Хімічні свойства.

Атоми натрію і калію при хімічному взаємодії легко віддають валентные електрони, переходячи у позитивно заряджені іони: Na+ і K+. Обидва металу — сильні восстановители.

На повітрі натрій і калій швидко окислюються, тому їх зберігають під шаром гасу. Вони легко взаємодіють із багатьма неметаллами — галогенами, сірої, фосфором та інших. Бурхливо реагують із жовтою водою. З воднем при нагріванні утворюють гидриды NaH, KH. Гидриды металів легко розкладаються водою із заснуванням відповідної луги та водорода:

NaH + H2O = NaOH + H2[pic].

Під час згоряння натрію надміру кисню утворюється пероксид натрію Na2O2, який взаємодіє зі вологим вуглекислим газом повітря, виділяючи кислород:

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2[pic].

І на цій реакції грунтується застосування пероксиду натрію щоб одержати кисню на підводні човни й у регенерації повітря на закритих помещениях.

Уїдливі щелочи.

Їдкими лугами називаються добре розчинні у питній воді гидроксиды. Найважливіші їх NaOH і KOH.

Гидроксид натрію і гидроксид калію — білі, непрозорі, тверді кристалічні речовини. У воді добре розчиняються з великої кількості теплоти. У водних розчинах практично нацело диссоциированы і є сильними лугами. Виявляють все властивості оснований.

Тверді гидроксиды натрію і калію та його водні розчини поглинають оксид вуглецю (IV):

NaOH + CO2 = NaHCO3.

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O чи інший форме:

OH- + CO2 = HCO[pic][pic].

2OH- + CO2 = CO[pic] + H2O.

У твердому стані надворі NaOH і KOH поглинають вологу, завдяки чому використовують як осушители газов.

У промисловості гидроксид натрію і гидроксид калію отримують електроліз концентрованих розчинів відповідно NaCl і KCl. При цьому водночас виходять хлор і водень. Катодом служить залізна сітка, анодом — графит.

Схему електролізу (з прикладу KCl) слід представляти так, KCl повністю диссоциирует на іони K+ і Cl-. Під час проходження електричного струму до катоду підходять іони K+, до аноду — хлорид-ионы Cl-. Калій у низці стандартних электродных потенціалів розташований до алюмінію, та її іони відновлюються (приєднують електрони) значно складніше, ніж молекули води. Іонів ж водню H+ в розчині обмаль. Тому на згадуваній катоді розряджаються молекули води із молекулярного водорода:

2H2O + 2e- = H2 + 2OH;

Хлорид-ионы в концентрованому розчині легше віддають електрони (окисляються), ніж молекули води, на аноді розряджаються хлорид-ионы:

2Cl- - 2e- = Cl2.

Загальне рівняння електролізу розчину в іонній форме:

2Cl- - 2e- = Cl2 1.

2H2O + 2e- = H2 + 2OH- 1.

2Cl- + 2H2O електроліз H2 + 2OH- + Cl2 или.

2KCl + 2H2O електроліз H2 + 2KOH + Cl2.

Аналогічно протікає електроліз розчину NaCl. Розчин, у якому NaOH і NaCl, піддається упариванию, у результаті випадає в осад хлорид натрію (вона має набагато меншу розчинність і її мало змінюється з температурою), який відокремлюють й використовують задля її подальшого електролізу. Гидроксид натрію одержують у дуже великих кількостях. Він одна із найважливіших продуктів основний хімічної промисловості. Застосовують її очищення нафтових продуктів — бензину, і гасу, для мила, штучного шовку, папери, в текстильної, шкіряної, хімічної промисловості, соціальній та побуті (каустик, каустична сода).

Більше дорогий продукт — гидроксид калію — застосовується рідше, ніж NaOH.

Солі натрію і калия.

Натрій утворює солі з усіма кислотами. Майже всі його солі розчиняються у воді. Найважливіші їх — хлорид натрію (поварена сіль), сода і сульфат натрия.

Хлорид натрію NaCl — необхідна приправа до їжі, використовується для консервування продуктів харчування, і навіть служить сировиною щоб одержати гидроксида натрію, хлору, соляної кислоти, соди і др.

Сульфат натрію Na2SO4 застосовується у виробництві соди і скла. З водних розчинів кристалізується десятиводный гідрат Na2SO4 * 10H2O, званий глауберовой сіллю. Глауберова сіль застосовується у медицині як проносне. Солі натрію (іони натрію) забарвлюють полум’я пальники до жовтої колір. Це дуже чутливий метод щоб виявити натрію в соединениях.

Калійні солі використовують переважно як калійні добрива. Солі калію (іони калію) забарвлюють полум’я пальники в фіолетовий колір. Однак у присутності навіть незначних кількостей сполук натрію фіолетовий колір маскується жовтим. І тут може бути помітити через синє скло, поглинаюча жовті лучи.

Список використаної літератури. «Основи загальної хімії». Ю. Д. Третьяков, Ю. Г. Метлин. Москва «Просвітництво» 1980 р. «Допомога за хімії для вступників у вузи». Г. П. Хомченко. 1976 г.

(Тут має місце усунення рівноваги реакцій убік освіти продуктов.