Streszczenie Pierwiastki bloku s: Metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych

## Wstęp Metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych są pierwiastkami bloku s układu okresowego o typowych właściwościach metalicznych i łatwo tworzącymi kationy. Niniejszy materiał podsumowuje ich podstawowe właściwości, występowanie, reakcje, produkcję i zastosowania w sposób przejrzysty i odpowiedni do samodzielnej nauki. > **Definicja:** Metale alkaliczne (s1) są pierwiastkami 1. (I.A) grupy z jednym elektronem walencyjnym $ns^1$. Metale ziem alkalicznych (s2) są pierwiastkami 2. (II.A) grupy z dwoma elektronami walencyjnymi $ns^2$. ## Przegląd i podział ### Tabela porównawcza | Właściwość | Metale alkaliczne (s1) | Metale ziem alkalicznych (s2) | |---|---:|---:| | Grupa | 1. (I.A) | 2. (II.A) | | Elektrony walencyjne | $ns^1$ | $ns^2$ | | Typowy stopień utlenienia w związkach | $+1$ | $+2$ | | Reaktywność | bardzo wysoka | wysoka, ale mniejsza niż dla s1 | | Gęstość i twardość | niska, miękkie | wyższa, twardsze | | Występowanie w przyrodzie | tylko w związkach | tylko w związkach | ### Główni przedstawiciele - Metale alkaliczne: Li, Na, K, Rb, Cs - Metale ziem alkalicznych: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra ## Właściwości metali alkalicznych (s1) ### Właściwości fizyczne - Miękkie, srebrzystobiałe metale o małej gęstości (niektóre pływają na wodzie). - Dobre przewodniki ciepła i elektryczności. - Na powietrzu szybko się utleniają; przechowuje się je pod naftą. ### Właściwości chemiczne i reakcje - Łatwo tracą elektron walencyjny: $$\ce{M^0 -> M^+ + e^-}$$ - Silne reduktory; reagują gwałtownie z wodą: $$\ce{2M + 2H2O -> 2MOH + H2}\,.$$ - Tworzą wodorki jonowe: $$\ce{2M + H2 -> 2M^+H^-}$$ - Podczas spalania powstają różne tlenki: Li -> tlenek, Na -> nadtlenek, pozostałe -> ponadtlenki. ### Barwne widmo płomienia (zastosowanie praktyczne) - Li: karminowoczerwony - Na: żółty - K: jasnofioletowy - Rb, Cs: podobnie jak potas Czy wiesz, że linie spektralne metali alkalicznych są wykorzystywane w astronomii do wykrywania obecności tych pierwiastków w gwiazdach i gazach? ### Otrzymywanie i przykłady reakcji - Na i Li otrzymuje się przez elektrolizę stopionych chlorków: $$\ce{2Na+ + 2e^- -> 2Na}$$ $$\ce{2Cl^- -> Cl2 + 2e^-}$$ - K otrzymuje się przez redukcję KCl sodem, a następnie destylację potasu z mieszaniny. ### Zastosowanie - Lit, potas: dodatki do stopów - Sód: silny reduktor, chłodziwo w reaktorach jądrowych, lampy sodowe - Rb, Cs: fotokomórki ## Powstawanie i przykłady związków (metale alkaliczne) - Wodorki: np. $$\ce{LiH}$$ - Nadtlenki i ponadtlenki: np. $$\ce{Na2O2}$$, $$\ce{KO2}$$ - Halogenki: $$\ce{NaCl}$$, $$\ce{KCl}$$ - Węglany, siarczany, wodorotlenki, azotany ## Właściwości metali ziem alkalicznych (s2) ### Właściwości fizyczne - Srebrzyste, nieszlachetne metale, twardsze i o większej gęstości niż metale alkaliczne. - Niektóre (Be, Mg) różnią się właściwościami od pozostałych członków grupy. ### Właściwości chemiczne i reakcje - W związkach zazwyczaj $+2$: $$\ce{M^0 -> M^{2+} + 2e^-}$$ - Reagują z wodą wolniej niż metale alkaliczne i tworzą wodorotlenki. - Większość wiązań ma charakter jonowy. ### Kolor płomienia - Ca: ceglastoczerwony - Sr: karminowoczerwony - Ba: zielony Czy wiedzieliście, że niektóre efekty barwne w pirotechnice (np. kolory fajerwerków) powstają właśnie dzięki związkom wapnia, strontu i baru? ### Występowanie w minerałach (wybrane przykłady) - Be: beryl (np. szmaragd) - Mg: magnezyt $\ce{MgCO3}$, dolomit $\ce{CaCO3\cdot MgCO3}$ - Ca: wapień $\ce{CaCO3}$, gips $\ce{CaSO4}$ - Sr: celestyn $\ce{SrSO4}$ - Ba: baryt $\ce{BaSO4}$ ## Bezpieczeństwo i aspekty ekologiczne - Niektóre związki strontu i baru są toksyczne; rad jest radioaktywny. - Metale alkaliczne reagują gwałtownie z wodą i muszą być przechowywane pod cieczą obojętną. ## Tabela przeglądowa właściwości | Właściwość | Metale alkaliczne | Metale ziem alkalicznych | |---|---:|---:| | Typowa reakcja z wodą | gwałtowna, H2 | wolniejsza, H2 | | Stopień utlenienia w związkach | +1 | +2 | | Pierwiastki biogenne | Na, K | Mg, Ca | | Typowe m