Cz. 1. Świat metali – LITOWCE. Na K 1. Charakterystyka i występowanie. Li 2. Właściwości fizyczne i chemiczne. Rb 3. Zastosowanie i otrzymywanie. Cs Fr

1. CHARAKTERYSTYKA I WYSTĘPOWANIE Do litowców (grupa 1 układu okresowego pierwiastków) należą następujące pierwiastki: lit (Li), sód (Na), potas (K), rubid (Rb), cez (Cs) oraz nietrwały promieniotwórczy frans (Fr). Litowce są metalami. Na K 6,941 22,989 39,098 85,4678 132,9054 223,019 Li Na K Rb Cs Fr 3 11 19 37 55 87 Li Lit Sód Potas Rubid Cez Frans Sód i potas są powszechnymi składnikami skorupy ziemskiej, natomiast pozostałe litowce występują w ilościach śladowych. Pierwiastki grupy 1. nie występują w przyrodzie w stanie wolnym, lecz w postaci związków chemicznych tj. chlorki, siarczany, węglany, azotany i fosforany. Rb Cs Fr Skład skorupy ziemskiej

Podstawowym źródłem sodu jest NaCl (halit), który w postaci rozpuszczonej występuje w wodzie morskiej, a w postaci stałej w złożach surowców mineralnych. Potas znajduje się w KCl (sylwin), KCl MgCl2 6H2 O (karnalit) oraz KCl MgSO4 3H2 O (kainit), które towarzyszą złożom soli kamiennej. Na Wieliczka – kopalnia soli kamiennej K Li Halit Rb Cs Kainit Fr Sylwin Karnalit

Jakie właściwości fizyczne posiadają litowce? 2. WŁAŚCIWOSĆI FIZYCZNE I CHEMICZNE Na ZADANIE 1 Jakie właściwości fizyczne posiadają litowce? Jak przebiega reakcja litowców z wodą? Zapisz równania reakcji chemicznych sodu oraz potasu z wodą. Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli zidentyfikować produkty reakcji litowców z wodą. Dlaczego litowce nie występują w przyrodzie w stanie wolnym? Jak zmienia się aktywność chemiczna litowców w grupie? K Li Rb Cs Fr

Związki litowców dają charakterystyczne zabarwienie palnika Związki litowców dają charakterystyczne zabarwienie palnika. Zjawisko to wykorzystywane jest do jakościowego wykrywania litowców. Na K Li Rb Cs Fr

3. ZASTOSOWANIE I OTRZYMYWANIE Najważniejszymi litowcami są lit, sód i potas. Metaliczny sód i potas wykorzystuje się jako substancje chłodzące w reaktorach atomowych. Sód znalazł zastosowanie jako czynnik suszący do suszenia rozpuszczalników organicznych. Wykorzystuje się go również w technice oświetleniowej (tzw. lampy sodowe). Lit stosowany jest jako katalizator w reakcji polimeryzacji izoprenu. Stop litu z magnezem i niewielkim dodatkiem srebra wykazuje dobre własności antykorozyjne i wytrzymałościowe. Lit stosowany jest również jako anoda w ogniwach, które zasilają baterie w zegarkach, kalkulatorach, a nawet w stymulatorach pracy serca. Rubid stosowany jest do produkcji żarówek o świetle zbliżonym do dziennego, a cez do produkcji katod w fotokomórkach. ZADANIE 2: Wiele związków chemicznych sodu i potasu ma bardzo ważne znaczenie. Są to m.in.: NaCl, NaOH, KOH, NaNO3, KNO3. Poszukaj informacji o zastosowaniu tych związków chemicznych. Na K Li Rb Czyste metale z powodu ich bardzo dużej aktywności otrzymuje się przez elektrolizę stopionych soli (chlorków) lub wodorotlenków. Na przykład sód na skalę techniczną otrzymuje się przez elektrolizę stopionego chlorku sodowego (NaCl). Przez wanny elektrolityczne zawierające stopiony NaCl przepuszcza się prąd elektryczny i NaCl rozkłada się dając sód metaliczny na elektrodzie ujemnej i wolny chlor gazowy na elektrodzie dodatniej. Cs Fr

Cz. 2. Świat niemetali- FLUOROWCE 18,998 F 9 Fluor 35,453 Cl 17 Chlor 79,904 Cz. 2. Świat niemetali- FLUOROWCE Br 35 Brom 126,9045 I 53 1. Charakterystyka i występowanie. Jod 2. Właściwości chemiczne. 210 3. Znaczenie i zastosowanie. At 85 Astat

F Cl Br I At 1.CHARAKTERYSTYKA I WYSTĘPOWANIE Do fluorowców (17. grupa układu okresowego pierwiastków chemicznych) należą: fluor (F), chlor (Cl), brom (Br), jod (I) oraz astat (At). Halogeny to silnie elektroujemne niemetale o właściwościach utleniających. 18,998 35,453 79,904 126,9045 210 F Cl Br I At 9 17 35 53 85 Fluor Chlor Brom Jod Astat Występowanie w przyrodzie i właściwości fizyczne fluorowców. Zadanie 1: W jakim stanie skupienia występują w przyrodzie fluorowce? Co to jest fluoryt? Dlaczego fluor, chlor, brom i jod nie można spotkać w stanie wolnym? ZADANIE 2: Jod ma zdolność sublimacji i resublimacji. Wyjaśnij na czym polegają te przemiany fizyczne.

Stopień utlenienia fluorowca Fluorowce reagują z wodorem tworząc wodorki (HX), których wodne roztwory są mocnymi (z wyjątkiem HF) kwasami. Moc tych kwasów rośnie wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastków: HF < HCl < HBr < HI. WŁAŚCIWOŚCI HF : Duża elektroujemność fluoru (4.0) powoduje występowanie dużego momentu dipolowego w cząsteczkach fluorowodoru. Dzięki temu fluorowodór ma zdolność do asocjacji na skutek tworzenia wiązań wodorowych, tworząc nawet cząsteczki (HF)6. Powoduje to, że HF jest słabym kwasem. Fluorowodór ma zastosowanie w procesie trawienia szkła, gdyż reaguje z krzemionką: SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2 H2O Kwas fluorowodorowy jest toksyczny i żrący, powoduje silne oparzenia, ma właściwości bakteriobójcze i dlatego jest wykorzystywany do dezynfekcji w przemyśle drożdżowym. F F H H H H H F F F Stopień utlenienia fluorowca Tlenki Fluorki VII Cl2O7 , I2O7 VI Cl2O6 V I2O5 IV ClO2 , Cl2O4 , BrO2 , I2O4 III Cl2O3 I/-I Cl2O , Br2O OF2 , O2F2 Fluorowce tworzą również połączenia z tlenem, otrzymywanie w sposób pośredni i na ogół nietrwałe. Tlenki fluorowców w reakcji z wodą tworzą kwasy tlenowe (z wyjątkiem fluoru). Chlor tworzy HClO, HClO2, HClO3, HClO4; brom tylko HBrO i HBrO3, a jod HIO, HIO3, HIO4, H5IO6. Większość kwasów tlenowych może istnieć tylko w postaci roztworów wodnych.

Moc kwasów tlenowych rośnie wraz ze wzrostem liczby atomów tlenu w cząsteczce i maleje w miarę wzrostu liczby atomowej fluorowca. Fluorowce reagują również z metalami. Produktami tych reakcji są halogenki, na przykład: 2 Fe(s) + 3 Cl2(s) = 2 FeCl3(s) Pierwiastki grupy 17 tworzą też liczne połączenia z niemetalami. Fluorowce reagują ponadto z wodą: chlor i brom powoli (tworząc wodę chlorową i wodę bromową), natomiast fluor gwałtownie rozkłada wodę z wytworzeniem HF i wolnego tlenu: 2 F2 + 2 H2O = 4 HF + O2 ZADANIA 3: Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w podanym równaniu reakcji otrzymywania chloru. MnO2 + HCl → MnCl2 + H2O + Cl2

3. ZNACZENIE I ZASTOSOWANIE. Fluor w odpowiedniej ilości (1 mg/dobę) jest niezbędnym składnikiem kości i zębów. Fluor w stanie ciekłym jest używany jako składnik ciekłych paliw rakietowych, w stanie gazowym ma zastosowanie w przemyśle jądrowym do otrzymywania sześciofluorku uranu UF6- substancji lotnej, w postaci której rozdziela się izotopy uranu. Od niedawna wykorzystuje się fluor do produkcji freonów - związków fluoroorganicznych stosowanych w chłodnictwie i przemyśle kosmetycznym. Chlor występuje w związkach o ważnym znaczeniu biologicznym: kwasie solnym (składnik soku żołądkowego), chlorku sodu (składnik płynu pozakomórkowego) oraz chlorku potasu (składnik komórek). Chlor stosuje się do bielenia tkanin w przemyśle włókienniczym, jako środek dezynfekcyjny do odkażania wody w pływalniach. Ponadto chlor stanowi substrat do syntezy środków owadobójczych. W czasie pierwszej wojny światowej użyto chloru jako gazu bojowego. Brom wykorzystywany jest do otrzymywania różnorodnych związków bromoorganicznych i materiałów fotograficznych. Jod jest mikroelementem i posiada szerokie zastosowanie w lecznictwie (jodyna i inne leki). Astat-211, o okresie połowicznego zaniku 7,2 godziny ma zastosowanie w radioterapii jako emiter cząstek alfa o małym zasięgu, przez co oddziałują one na zmianę nowotworową, nie uszkadzając okolicznych zdrowych tkanek. ZADANIA 4 Jod jest niezbędnym składnikiem hormonów tarczycy. Jakie zaburzenia w funkcjonowaniu organizmu mogą nastąpić przy niedoborze lub nadmiarze tego mikoelementu. Związkiem organicznym chloru jest m.in. chlorek winylu, który wykorzystywany jest do otrzymywania tworzywa sztucznego o nazwie polichlorek winylu (PCV). Reakcja otrzymywania PCV nosi nazwę polimeryzacja. Wyjaśnij, na czym polega reakcja polimeryzacji. Poszukaj informacji na temat wykorzystania PCV.