Osobine elemenata i njihova jedinjenja 1

Vodonik i njegova jedinjenja

Vodonik pripada s-elementima.

Izotopi:

Elektronegativnost prema Paulingu je 2.1. U jedinjenjima sa elementima veće elektronegativnosti (O, S, N...) oksidaciono stanje vodonika je +1, a u jedinjenjima sa elementima manje elektronegativnosti (metali) oksidaciono stanje je -1.

LiH i NaH pri elektrolizi oslobađaju vodonik na elektrodi:

2Li + H₂ ---> 2LiH

2Na + H₂ ---> 2NaH

Kalcijum-hidrid se upotrebljava za dobijanje vodonika:

CaH₂ + 2H₂O ---> Ca(OH)₂ + 2H₂

Vodonik sa halogenim elementima (Cl, I, Br) gradi halogenovodonike:

H₂ + X₂ ---> 2HX

Sa sumporom gradi jedinjenje vodonik-sulfid:

H₂ + S ---> H₂S

Najpoznatije jedinjenje vodonika sa azotom je amonijak:

3H₂ + N₂ ---> 2NH₃

Vodonik gori u čistom kiseoniku i na vazduhu, pri čmu kao produkt sagorevanja nastaje voda. "Praskavi gas" nastaje pri paljenju smeše vodonika i kiseonika. Ako se smeši doda sunđerasta platina kao katalizator, onda reakcija sinteze teče brzo, ali mirno. Reakcija vode je jako egzotermna:

 

2H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> 2H₂O _(g)         ΔH = -241,8 kJ/mol

Vodonik peroksid se može dobiti reakcijom:

BaO₂ + H₂SO₄ ---> BaSO₄ + H₂O₂

Na sobnoj temperaturi vodonik-peroksid je stabilan, ali se pri zagrevanju lako razlaže na kiseonik i vodu:

2H₂O₂ ---> 2H₂O + O₂

Elementi Ia grupe

 Opšte osobine:

U Ia grupi PSE nalaze se: litijum (Li), natrijum (Na), kalijum (K), rubidijum (Rb), cezijum (Cs) i francijum (Fr).

Metali Ia grupe se još nazivaju i alkalini metali.

Svi alkalini metali imaju u poslednjem energetskom nivou po jedan s-elektron.

Alkalni metli reaguju burno sa vodom dajući rastvore alkalnih-hidroksida (izdvaja se vodonik):

2Na + 2H₂O ---> 2Na⁺ + 2OH^- + H₂

Alkalni metali su najreaktivniji metali i najjača redukciona sredstva.

Zbog velike reaktivnosti u prirodi se ne nalaze u elementarnom stanju.

Svi alkalni metali reaguju sa kiseonikom:

4Li + O₂ ---> 2Li₂O

8Na + 3O₂ ---> 2Na₂O + 2Na₂O₂

K, Rb i Cs sagorevanjem grade obojene super-okside:

Me + O₂ ---> Me₂O₂ (Me=K, Rb, Cs)

 

Jedinjenja natrijuma:

NaCl, natrijum-hlorid (kuhinjska so, kamena so)

Natrijum-hlorid je kristalna supstanca bele boje, slanog ukusa i bez mirisa. Vrlo lako se rastvara u vodi. Upotrebljava se i u industriji za dobijanje NaOH, HCl i dr.

NaOH, natrijum-hidroksid (kamena/kaustična/masna soda)

To je čvrsta, bela kristalna supstanca koja se u vodi rastvara oslobađajući toplotu.

Industrisko dobijanje: 1.Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ ---> 2NaOH + CaCO₃

                                    2. elektrolizom vodenog rastvora natrijum-hlorida.

Na₂CO₃, natijum-karbonat (soda)

Industrijski se dobija po Solvejevom postupku:

Jedinjenja kalijuma:

KCl, kalijum-hloid

Dobija se iz minerala karnalita ( KCl*MgCl₂*6H₂O)

K₂CO₃, kalijum-karbonat (potaša)

Dobija se uvođenjem ugljen(IV)-oksida u vodeni rastvor kalijum-hidroksida:

2KOH + CO₂ ---> K₂CO₃ + H₂O

Može se dobiti i elektrolizom vodenog rastvora kalijum-hlorida.

KNO₃, kalijum-nitrat (šalitra)

Industrijski se dobija uzajamnom reakcijom zgrejanih zasićenih vodenih rastvora kalijum-hlorida i natrijum-nitrata:

Na⁺ + NO₃^- + K⁺ + Cl^- ---> K⁺ + NO₃^- + (Na⁺Cl^-)

Elementi IIa grupe

Opšte osobine:

U IIa grupi PSE nalaze se: berilijum (Be), magnezijum (Mg), kalcijum (Ca), stroncijum (Sr), barijum (Ba) i radijum (Ra).

Elementi IIa gupe se nazivaju i zemnoalkalni metali.

Pripadaju s-elementima.

Oksidacioni broj im je uvek +2.

Zemnoalkalni metali su jaka redukciona sredstva.

Berilijum (Be) zbog velike energije jonizacije i elektronegativnosti sa većinom elemenata gradi jedinjenja koja imaju pretežno kovalentni karakter.

Magnezijum gori u atmsoferi ugljen(IV)-oksida, nastaje magnezijum-oksid, a redukovani elementarni ugljenik se izdvaja u obliku čađi. Pri sagorevanju magnezijuma oslobađa se velika količina toplote:

2Mg + CO₂ ---> 2MgO + C

Sa kiseonikom zemnoalkalni metali grade različite okside:

             a) berilijum, magnezijum, kalcijum - grade okside tipa MeO.

             b)  Sr + O₂ ---> SrO₂ + Sr(O₂)₂ - gradi smešu oksida

             c) Ba + O₂ ---> BaO₂  

 Svi zemnoalkalni metali (osim Be i Mg) reaguju sa vodonikom i grade hidride:

Me + H₂ ---> MeH₂

Sa halogenim elementima grade odgovarajuće halogenide:

Me + X₂ ---> MeX₂ (X= Cl, Br, I)

 Sa azotom grade nitride:

3Me + N₂ ---> Me₃N₂

 Sa sumporom grade sulfide:

8Me + S₈ ---> 8MeS

 

*Me = zemnoalkalni metali

 Svi zemnoalkalni metali (osim Be) reaguju sa vodom gradeći hidrokside:

             a) magnezijum reaguje sa vrelom vodom:

Mg + 2H₂O ---> Mg(OH)₂ + H₂

             b) kalcijum reaguje sa hladnom vodom:

Ca + 2H₂O ---> Ca(OH)₂ + H₂

Jedinjenja magnezijuma:

MgCO₃, magnezijum-karbonat

U prirodi se nalazi u obliku minerala dolomita (MgCO₃*CaCO₃)

Upotrebljava se za dobijanje magnezijum-oksida. 

Žarenjem magnezijum-karbonat gubi ugljenik(IV)-oksid i prelazi u magnezijum-oksid:

MgCO₃ ---> MgO + CO₂

MgSO₄, magnezijum-sulfat

Magnezijum-sulfat kristališe sa sedam molekula vode i nastaje gorka so:  MgSO₄*7H₂O

Gorka so se lako rastvara u vodi.

Magnezijum-sulfat se može dobiti delovanjem sulfatne kiseline na magnezijum-oksid, magnezijum-hidroksid ili magnezijum-karbonat:

MgO + H₂SO₄ ---> MgSO₄ + H₂O

Jedinjenja kalcijuma:

CaCO₃, kalcijum-karbonat (krenjak, kalcit, mermer, kreda)

Teško se rastvara u vodi, ali se rastvara u vodi koja sadrži ugljen(IV)-oksid:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ <---> Ca(HCO₃)₂

 

CaO, kalcijum-oksid (živi ili negašeni kreč)

Dobija se žarenjem krečnjaka u specijalnim pećima:

CaCO₃ <---> CaO + O₂

Ca(OH)₂, kalcijum-hidroksid

Nastaje kada se kalcijum-oksid prelije vodom. Kalcijum-oksid reaguje sa vodom i oslobađa velike količine toplote:

CaO _(s) + H₂O _(l) ---> Ca(OH)_{2 (s)} ΔH = -67 kJ/mol

Slabo se rastvara u vodi. Dobijeni rastvor reaguje bazno i zove se "krečna voda".