El uso de metales alcalinos en la vida. El uso de metales alcalinos y sus compuestos.
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De hecho, todos los metales alcalinos enérgicamente, en muchos casos con una explosión, reaccionan con agua y soluciones ácidas. Con soluciones alcalinas en las que la concentración de protones es baja, las reacciones proceden con más calma. El sodio arrojado a la superficie del agua, se derrite inmediatamente debido al calor de la reacción y, a veces, enciende el hidrógeno liberado:
Aunque la extracción de sodio implica el uso de un proceso especial, el metal es abundante en forma de cloruro de sodio, más conocido como sal de mesa. De hecho, el término "sal en química" se refiere en general a cualquier combinación de metal con un no metálico. Más específicamente, las sales son el producto de reacciones entre ácidos y bases.
El cloruro de sodio es tan fácil de obtener y, por lo tanto, tan barato que la mayoría de las industrias que producen otros compuestos de sodio lo usan simplemente separando el cloruro antes de agregar otros elementos. Estados Unidos es el mayor productor mundial de cloruro de sodio, derivado principalmente de la salmuera, un término utilizado para describir cualquier solución de cloruro de sodio en el agua. La salmuera proviene de agua de mar, pozos subterráneos y lagos desérticos como el Gran Lago Salado en Utah. Otra fuente de cloruro de sodio es la sal de roca, creada bajo tierra por la evaporación de mares salinos enterrados durante largo tiempo.
Na (cr) + H2O (g) = NaOH (p-p) + 1 / 2H2
El potasio siempre reacciona con flash o explosión de agua.
Sales de metales alcalinos
En todos sus compuestos, los metales alcalinos existen en forma de cationes cargados individualmente. Esto se aplica a ambos compuestos binarios: haluros, calcogenuros, nitruros, carburos y sales con aniones poliatómicos complejos.
Otros países que producen cloruros de sodio incluyen China, Alemania, el Reino Unido, Francia, India y varios países de la antigua Unión Soviética. La sal puede ser barata y abundante para todo el mundo, pero hay lugares donde es un bien valioso. Uno de estos lugares es el desierto del Sahara, donde hoy las caravanas de sal hoy en día animan el comercio, así como desde la antigüedad.
Aunque pasaron varias décadas antes de que la electricidad entrara en un uso público generalizado, los científicos estudiaron sus propiedades durante muchos años, y Davy la aplicó en un proceso llamado electrólisis. La electrólisis es el uso de la corriente eléctrica para producir una reacción química, en este caso, para separar el sodio de otro elemento o elementos con los que se combina. Davy primero derritió o fundió una muestra de cloruro de sodio, luego la electrolizó. Usando un electrodo, un dispositivo que conduce electricidad y se usa para emitir o recolectar carga eléctrica, separó el cloruro de sodio para que el metal de sodio líquido se recoja en el cátodo o en el extremo cargado negativamente.
Las interacciones electrostáticas en celosías de cristal iónico que contienen cationes cargados individualmente no son muy grandes, y las energías de hidratación de los iones resultan ser completamente comparables con ellos. Por lo tanto, con raras excepciones, las sales de metales alcalinos se disuelven bien en el agua. Los fluoruros, el carbonato de litio y los fosfatos de potasio, rubidio y cesio son los peores solubles.
Mientras tanto, se liberó gas de cloro a través del ánodo o el extremo cargado positivamente. En la célula Dounce, el cloruro de sodio y el cloruro de calcio se combinan en una mezcla fundida, en la que la presencia de cloruro de calcio reduce el punto de fusión del cloruro de sodio en más del 30%. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de la mezcla, los iones de sodio se transfieren al cátodo, donde recogen los electrones para convertirse en átomos de sodio.
Al mismo tiempo, los iones de cloro migran al ánodo, perdiendo electrones para convertirse en átomos de cloro. El sodio es un material de baja densidad que flota en el agua, y en la celda de Downs, el sodio fundido se eleva, donde se extrae. El gas de cloro pasa a través de un respiradero en la parte superior del extremo del ánodo de la celda, y el sodio metálico resultante, que es la forma elemental de sodio, es de aproximadamente el 8%.
Cuando las sales se calientan fuertemente, especialmente cuando se introducen en la llama de hidrógeno quemado o gas doméstico, se producen una serie de procesos que conducen a la aparición de un color de llama característico.
Las sales de metales alcalinos son ampliamente utilizadas tanto en la práctica de laboratorio como en diversas áreas de la industria y la medicina.
Especialmente ampliamente utilizado carbonato y bicarbonato de sodio, comúnmente conocido como soda. En tecnología y en la vida cotidiana, se distingue la soda cristalina Na2CO3 × 10H2O, la sosa ceniza - carbonato anhidro Na2CO3 y la soda de hornear - NaHCO3. Además, debe mencionarse que el término sosa cáustica o cáustico se usa en la técnica para referirse a NaOH.
Como se mencionó anteriormente, el cloruro de sodio es, con mucho, el compuesto de sodio más ampliamente conocido y comúnmente utilizado, y esto en sí mismo es una diferencia, dado el hecho de que tantos compuestos de sodio son parte de la vida cotidiana. Hoy en día, la gente piensa en la sal principalmente como condimento para mejorar el sabor de los alimentos, pero hasta que se desarrolla el enfriamiento, es vital como conservante porque mantiene los gérmenes de otros alimentos perecederos.
La sal no solo mejora el sabor de los alimentos; Es un nutriente esencial. Los compuestos de sodio regulan la transmisión de señales a través del sistema nervioso, alteran la permeabilidad de las membranas y realizan una serie de otras funciones que salvan vidas. Por otro lado, demasiada sal puede agravar la presión arterial alta.
Los principales consumidores de refrescos son el vidrio, el jabón, el papel y la producción textil. La soda sirve como producto de partida para la preparación de otras sales de sodio. Beber refrescos es ampliamente utilizado en medicina. En la práctica de laboratorio, la soda se utiliza para neutralizar los ácidos en caso de accidentes.
AplicaciónYo
Tabla 1-1. Propiedades físicas y químicas de los metales alcalinos.
Además del uso generalizado en productos de consumo, el cloruro de sodio es la principal fuente de sodio utilizada para producir otros compuestos de sodio. Estos incluyen hidróxido de sodio para la producción de productos celulósicos como películas, rayón, jabón y papel, así como para el procesamiento del petróleo. Cuando se usa como solución de limpieza, el hidróxido de sodio se conoce como soda cáustica o álcali.
Otro compuesto de sodio ampliamente utilizado es el carbonato de sodio o la ceniza de sosa, que se utiliza en la producción de vidrio, fabricación de papel, fabricación de textiles y otras áreas, como jabones y detergentes. El sodio también se puede combinar con carbono para producir bicarbonato de sodio o bicarbonato de sodio. El sulfato de sodio, a veces conocido como torta de sal, se utiliza para hacer cartón y papel kraft. Otro compuesto de sodio ampliamente utilizado es el silicato de sodio o "vaso de agua" utilizado en la fabricación de jabones, detergentes y adhesivos; en el tratamiento del agua; y en el blanqueo y dimensionamiento de textiles.
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Magnitud | |||||
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Energía de ionización de los átomos I1, Ev (kJ / mol) | |||||
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La afinidad de los átomos al electrón. Ev (kJ / mol) | |||||
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Electronegatividad Quizás, irónicamente, para el sodio metálico puro, poco se utiliza. Después de ser usado como un aditivo "anti-golpe" en la gasolina con plomo, antes de que estos productos fueran eliminados por razones ambientales, el sodio metálico ahora se usa como refrigerante en reactores nucleares. Pero su uso más amplio es en la producción de muchos otros compuestos de sodio utilizados en todo el mundo. En cierto sentido, el potasio es una sustancia extraña, como lo demuestra su comportamiento en respuesta al agua. Como saben, el agua tiende a liberar fuego y la mayoría de los explosivos se vuelven ineficaces cuando se exponen a una cantidad suficiente de agua. Cuando se trata completamente con los procedimientos que generalmente se siguen para la mayoría de las sustancias, el potasio se almacena en queroseno, ya que puede incendiarse si se expone al aire húmedo. Muchos aspectos del potasio reflejan aquellos que ya están cubiertos en sodio. | |||||
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El radio orbital del átomo, nm. | |||||
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Entalpia de atomización, kJ / mol | |||||
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Punto de fusión, ° C | |||||
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Punto de ebullición, ° C Ambos tienen varias aplicaciones idénticas, y en ciertas situaciones el potasio se usa como un sustituto del sodio. Al igual que el sodio, el potasio nunca se encuentra en la naturaleza; en cambio, proviene principalmente de sylvinita y carnalita, dos minerales que contienen cloruro de potasio. El potasio tiene otra similitud con el sodio; Aunque no estuvo aislada hasta principios del siglo XIX, sus compuestos se utilizaron durante muchos siglos. Por ejemplo, los romanos utilizaron carbonato de potasio o potasio, derivado de la ceniza de la madera quemada, para hacer jabón. En la Edad Media, los chinos utilizaron la forma de nitrato, nitrato de potasio, en la fabricación de pólvora. Y en la América colonial, la potasa fue a la producción de jabón, vidrio y otros productos. |
Tabla 1-2. Metales alcalinos básicos
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Magnitud |
3 Li |
11 Na |
19 Ka |
37 Rb |
55 Cs |
87 Fr |
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Peso atómico | ||||||
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Electrones de valencia Producir solo una tonelada de fertilizante de potasa requería quemar varias hectáreas de árboles, una práctica inútil más que una. Aunque en esos días no hubo movimiento ambientalista, los problemas financieros nunca pasan de moda. El dinero perdido por el uso de enormes hectáreas de madera, la industria estadounidense en el siglo XIX buscaba otra forma de crear potasa. Como resultado, los científicos han aprendido sobre el papel que desempeña este metal alcalino en el soporte de la vida: de hecho, el potasio está presente en casi todas las células vivas. Sin embargo, en grandes cantidades puede ser peligroso, causando un estado de relajación constante, conocido como inhibición de potasio. | ||||||
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Radio de metal | ||||||
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Radio de ion E +, A | ||||||
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Energía de ionización, Ev. | ||||||
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ladrar, en. % Como las plantas dependen del potasio para su crecimiento, era lógico que el potasio en forma de cloruro de potasio se utilizara finalmente como fertilizante. Esto, al menos, lo distingue de su elemento hermano: el sodio o el cloruro de sodio, que pueden matar las plantas si se introducen en el suelo en cantidades suficientemente grandes. Rubidio, cesio y francesOtro uso del potasio es en un área propuesta por primera vez por los chinos hace unos 800 años: la producción de fuegos artificiales y pólvora a partir de nitrato de potasio. Los tres metales alcalinos más pesados no son nombres muy conocidos, aunque uno de ellos, el cesio, tiene varios usos industriales. Bunsen y el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff fueron los primeros elementos que se encontraron con un espectroscopio. La materia emite radiación electromagnética a lo largo de diferentes líneas espectrales, que se pueden registrar utilizando un espectroscopio y luego analizarlas para distinguir entre una "huella" particular de la sustancia en cuestión. | ||||||
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Isótopos naturales |
Tabla 1-3. Constantes físicas básicas de metales alcalinos.
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Magnitud | |||||
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Densidad, g / cm3 Cuando Bunsen y Kirchhoff vieron líneas espectrales azuladas emitidas por uno de dos elementos, lo llamaron cesio por la palabra latina que significa "azul". El cesio, que es muy raro, se manifiesta principalmente en compuestos como el contaminado. Hoy en día se utiliza en fotocélulas, lámparas de infrarrojos militares, tubos de radio y equipos de video. Ramsey Jr. construyó un reloj atómico de alta precisión basado en las frecuencias naturales de los átomos de cesio. En la Tierra, se encuentra en contaminantes, lepidolitas y carnalitas. Esto es mucho más que el cesio, y mucho más que Francia. De hecho, se cree que si se combinara todo el Franz en la corteza terrestre, tendría una masa de aproximadamente 25 gramos. Durante aproximadamente cuatro décadas, los científicos buscaron el elemento misterioso 87, y mientras estudiaban los productos de la desintegración del actino actinio, actinio-227, Perey descubrió que uno de cada 100 átomos se desintegró para formar un elemento no descubierto. | |||||
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Dureza (diamante 10) | |||||
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S ° 298, j / g-at × grad | |||||
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Capacidad de calor (H2O 1) | |||||
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Conductividad termica | |||||
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DH ° vozg.298, kJ / g-at Carrod, Robin. Materia y materiales. Ilustrado por Terry Hadler. Los metales Ilustrado por Annie Macik. Aquellos que se encuentran en estado gaseoso, ya sea ionizado o atómico, emiten luz con un fuerte calor o excitación eléctrica. Los metales alcalinos y sus sales tienen un color de llama específico. El sodio litio y sus sales tiñen la llama del potasio amarillo, y sus sales tiñen la llama violeta violeta, y sus sales tiñen la llama del cesio rojo, y sus sales tiñen la llama violeta azul. Debido a este color de llama, los compuestos de metales alcalinos también se utilizan para fuegos artificiales. | |||||
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T. kip., ° C |
El sodio metálico, desde su fabricación se ha vuelto barato, ha encontrado una aplicación técnica generalizada. Se utiliza como material de partida en la producción de peróxido de sodio (detergente), así como amida de sodio y cianamida de sodio. También se usa en grandes cantidades en síntesis orgánicas (por ejemplo, en la industria del teñido). En tecnología de iluminación se utiliza en lámparas de descarga de sodio. En los laboratorios, el sodio se utiliza como agente reductor. Para esto, en lugar de metal puro, es común usar una amalgama de acción suave. El potasio metálico también se usa a veces en el laboratorio. Además,
El potasio y especialmente el cesio se utilizan en las fotocélulas. Además, el rubidio y el cesio en estado libre son poco utilizados. El litio metálico, en cambio, ha adquirido gran importancia técnica. Se usa en cantidades cada vez mayores en aleaciones, ya que los pequeños aditivos de este metal mejoran significativamente las propiedades de muchas aleaciones. La mayor parte del litio (y junto con el sodio y el calcio) se utiliza para aleaciones con plomo y en la producción de esclerótica. Además, sirve como agente desoxidante para el cobre y en el refino que contiene níquel.
Esta luz consiste en las llamadas líneas espectrales, que son características del elemento correspondiente. La causa de este espectro lineal son los electrones en la capa externa de los átomos. El electrón absorbe energía y, por lo tanto, se mueve a un nivel más alto de energía. Salta, por así decirlo, de una concha a otra superior. Cuando regresas a un nivel de energía bajo, la energía se libera nuevamente. La liberación de energía se llama emisión. Cada "salto" requiere una cierta cantidad de energía.
Por lo tanto, estos saltos también son llamados saltos cuánticos. Los electrones en el interior no se ven afectados, solo a temperaturas aún más altas. La razón de la aparición de diferentes colores está asociada con la longitud de onda de la energía radiada, que se mide en nanómetros. Cuanto mayor sea el número de protones y carcasas, mayor será la energía requerida para superar la fuerza de atracción resultante de la fuerza de amplificación. La diferencia entre los dos estados de energía electrónica corresponde a la línea espectral.
El peróxido de sodio en grandes cantidades se utiliza en la producción de detergentes. En el laboratorio, se utiliza como agente oxidante energético en solución acuosa y en estado fundido. Los hidróxidos de potasio y sodio en la técnica y en el laboratorio a menudo se usan como bases fuertes.
Debido a la baja higroscopicidad del óxido de litio y el hidróxido, se utilizan para preparar reveladores fotográficos en forma de polvos.
Las sales de metales alcalinos de sodio y potasio también son ampliamente utilizadas. Si es necesario introducir en la reacción cualquier residuo ácido, entonces se utiliza principalmente en forma de la correspondiente sal de metal alcalino (sodio o potasio). Esta preferencia por las reacciones de las sales alcalinas se debe a su fácil fusión y solubilidad, así como al hecho de que no causan reacciones secundarias indeseables. Sin embargo, para fines técnicos, se pueden usar otros compuestos si son más baratos. Algunas sales de litio, como el salicilato, el carbonato y el citrato, se utilizan como agente terapéutico para la gota. Las aguas minerales utilizadas para combatir esta enfermedad contienen sales de litio como ingrediente activo.
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