Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Сравнитольио мало растворим (в отличие от карбоната) его гидрокарбоиат. Поскольку поляризующее действие иона г<а' незначительно, комплексные <оодинения для натрия нехарактерны Даже аквакомплексы малоустойчпвы. Поэтому большинство его солей кристжалогидратов не образуют. Относительно устойчивые кристаллогидраты тина з1аз80< 10НзО, 1<1азСОз.10НзО являются соединениями включения. Для натрия образование пгроксндиых соединений более характерно, чом для лития.
Так, взаимодействуя с кислородом, он (в отличие от лития) образует ие оксид, а перок<.ид 2)<1а(к) + Оз(г) = НазОт(к), <513<и<в — 447 кДж Оксид же натрия МазО получают косвенным путем — восстанавливая 1<1азОт металлическим натрием. Известны также мжзостойкие озонид :3<а03 и надпероксид натрия ГваОь При сплавлении натрия < герои обраэуютсн персульфиды типа 1в1азВз, Наз8,. 1<аз8< и Наз8<. Из соединений натрия важное значение в технике имеивт его хлорид, гидроксид, карбонаты и многочисленные другие производные. 582 Хлорид натрия встречается в природе в огромных месторождениях. Он является основой для целого ряда важнейших производств, таких, как производство натрия, едкого патра, соды, хлора и др.
Гидроксид натрия (едкий натр, каусивическая сода) — очень сильное основание— щелочь (йь = 5,9). В громадных количествах потребляется самыми разнообразными отраслями промышленности, главные из которых — производство мыл, красок, целлюлозы и др. Получают МаОН либо электролизом водных растворов 1<1аС1, либо химическими методами. Из последних наиболее распространен в<засея<козий способ. В его основе лежит реакция взаимодействия раствора карбоната натрия (соды) с гидроксидом кальция (гашеной известью): 5Е 445 и ае о~ ?5 Н ф?Е и?5 ч ?е Г?5 ?Е ?Е 4Е ЯЗ ЕЕ ?емаевватуда, е Р и с.
205. Растворимость в воде НаС1, МН<НСОз, МаНСОз и ХН<С! НазСОз + Са(ОН)з 2НаОН + СаСОз МаС1 + МН4НСОз НаНСОз + 1<(Н4С1 равновесие которой смещается в сторону образования гидрокарбоната натрия ввиду его сравнительно малой растворимости. Кривые растворимости для солей, составляющих рассматриваемую систему, приведены на рис. 205.
Соду НазСОз можно получить также восстановлением сульфата натрия углем в присутствии карбоната кальция: Наз80<(к) + 2С(к) + СаСОз(к) = СаВ(к) + 1<1азСОз(к) + 2СОз(г), Нззз — — 190 кДж, ЬЯ „= 370 кДж, Ьа = 80 кдж 333 Равновесие реакции смещено в сторону образования 1<(аОН из-за плохой растворимости СаСОз.
Обработанная таким образом сода становится едкой (по — гречески каустической). Поэтому-то получаемый таким путем гидроксид натрия и называется каусивиисской годви. Потребляют карбонаты натрия многие отрасли промышленности: химическая, мыловаренная, бумажная, текстильная, пищевая и др. Карбонаты натрия вырабатываются или в виде МазСОз (каяьииоиироааиная сода), или в виде кристаллогидрата НазСОз 10НзО (кристаллическая сода), или в виде гидрокарбоната МаНСОз (ив<и<зевая сода).
Сода чаще всего производится по аммиачйо-хлоридному методу, основанному на реакции Поскольку эта реакция зндотермична, но протекает с увеличением энтропии системы, для ее осуществления необходимо нагревание. ~ 3. ПОДГРУППА КАЛИЯ Элементы подгруппы калия — калий К, рубидий КЬ, цезий Сз и франций Рг — наиболее типичные металлические элементы — катионогены. При этом с повышением порядкового номера этот признак у элементов усиливается. Для них наиболее характерны соединения с преимущественно ионным типом связи, Вследствие незначительного поляризующего действия ионов (малый заряд, устойчивость электронной структуры, большие размеры), комплексообразование с неорганическими лигандами для К', 11Ь', Сэ' нехарактерно, даже кристаллогидраты для них почти неизвестны.
Наиболее важными минералами калия являются: снльенн КС1, скклъвннкт НаС! КС1, харналлнт КС! ° М8С!г 6НгО, нанннт КС1 М8ВОк ЗН О. злат. кдл/нмк е гэ ке ге г гэсП (р, 6921п)пгрг Вследствие малого периода полураспада изотопов сколько-нибудь заметных количеств франция накопить не удается, поэтому его свойства изучены недостаточно. Простые вещества. В виде простых веществ калий и его аналоги— блестящие серебристо-белые (за исключением золотиста-желтого цезия) металлы. Как Ь! и На, они имеют объемно-центрированную кристаллическую решетку (см.
табл. 28). Основные физические константы этих металлов (и для сравнения лития и натрия) приведены ниже: 534 Г и с. 206. Зависимость теплоты атомиза- ции и температуры плавления щелочных металлов от атомного номера элемента Рубидий и цезий содержатся в минералах калия. Франций радиоактивен, стабильных изотопов не имеот. Он открыт в 1939 г. в продуктах радиоактивного распада урана (4 10 гк г на 1 г природного урана), Его получают искусственно.
Наиболее долгоживущий изотоп гегрг ( Т = 20 мин) образуется /г при облучении урана протонами. Ь! На К КЬ С. 0,539 0,97 0,6 0,4 28,6 51,6 0,86 1,5 1,9 0 5 0 3 0 2 71,5 76,7 84,4 Пл., г/смг .. Твердость (алмаз-!0)...,, . г99' Д /( моль) Теплоемкость (НгО = 1) . Электрическая проводимость (Н8=1)...,........... Щ „, кДж/моль 0,83 0,29 0,17 0,08 0,05 14 8 5 90,4 82,1 78,5 11 21 159,3 92,0 Т. пл., С.................. 180,5 97,8 63,6 Т. кип., 'С.................
1336,6 882,9 760 1нгээ Э' + е = Э, В (раств.).... -3,05 -2,71 -2,92 39,5 28,4 750 685 -2,93 — 2,92 Э'+ е = Э, В(распл,).... -2,1 -2,43 -2,61 — 2,74 — 2,91 Как видно из приведенных данных, плотность К, НЬ и Се невелика (калий, подобно Ь( и Ха, даже легче воды), температуры плавления и кипения невысокие. В соответствии с уменьшением энергии связи (клН ) температуры плавления и кипения в ряду простых веществ 535 уменьшаются (рис.
206), Эти металлы очень мягки и легко режутся ножом. Существенно, что от лития к натрию и далее к калию значения большинства констант меняется довольно резко. Калий и его аналоги — исключительно реакционноспособные металлы. На воздухе калий быстро окисляется, образуя рыхлые продукты взаимодействия; цезий и рубидий еамовоспламеняются. В атмосфере фтора и хлора эти металлы самовоспламеняются. Взаимодействие их с жидким бромом сопровождается взрывом. При нагревании они легко взаимодействуют с серой, водородом и другими неметаллами. С металлами образуют большей частью интерметаллические соединения Калий и его аналоги располагаются в самом начале ряда напряжений. Взаимодействие калия с водой сопровождается самовоспламенением выделяющегося водорода, а взаимодействие рубидия и цезия— даже взрывом.
Рассматриваемые металлы при нагревании и освещении сравнитель4г' но легко теряют электроны. Эта способность делает их ценным мате' риалом для изготовления фотоэлементов. В технике калий получают натрийтермическим методом из расплав, ленного гидрокеида или хлорида, рубидий и цезий — методами металлотермии и термическим разложением соединений. Калий и его аналоги хранят в запаянных сосудах.
Калий, кроме того, можно сохранять в 1, керосине. ОМ (1<Э (Эм ~0, б Р и с. 287. Кри<тэллическая решетка оксидов М20 (а) и надпсроксидов МОэ (б) <еэлементов! группы Соединения калия (1), рубидия (1), цезия (1). Производные калия и его аналогов являются преимущественно солями и солеподобными соединениями. По составу, кристаллическому строению, растворимости и характеру сольволиза их соединония проявляют большое сходство с однотипными соединениями натрия. Кристаллы соединений щелочных металлов характеризуются высокими координационными числами. Так, гидриды ЭН имеют структуру типа Наб ! гэлогениды ЭНа! — структуру типа НаС! и СвС!.
Оксиды ЭэО, сульфиды Ээй селениды ЭэБе, теллуриды ЭэТО калия и рубидия (а также Ь! и На) имек<т структуру типа антифлюорита (ри<.,207, а), т.е, тетраэдро-кубическую координацию атомов. В соответствии < усилением химической активности в ряду К вЂ” НЬ вЂ” Св возрастает тендонция к образованию пероксидных соединений. Так, в отличие от лития, дающего при сгорании на воздухе оксид, и натрия, переходящего в тех же условинх в пероксид, К, ВЬ и Св при сгорании образуют н а д п е р о к с и д ы ЭОэ (рис.
207, б). Косвенным путем можно получить также п е р о к с и д ы ЭэО которые менее устойчивы, чем 74аэОэ. Пероксиды и надпероксиды — сильные окислители. Водой, а тем более разбавленными кислотами они легко разлагаются: 2КО + 2Н' = 2К' + НэО + Оэ Еще более сильными окислителями являются о з о н и д ы ЭОэ.Онп образуются при действии озона на твердые гидроксиды: 53б 4КОН + 40з = 4КО, -1- О -1- 2Н,О ПР хранении озониды постепенно разлагаются уже в обычных уел, виях: 2КОз = 2КОг + Ош <аС' = — 88 кДж а в воде — бурно выделяя кислород. 4КОз + 2НэО = 4К' + 40Н -1- 80 ф д ( у фд) быть получены кипячением сульфидов с избытком серы (или при сплавлении сухих сульфидов с серой). Устойчивость полисульфидов в р у — С акжо увеличивается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
