تحقیق شیمی سال سوم متوسطه
فلزهای قلیایی.تحقیق در ادامه مطلب
به نام خدا
هنگامی که فلزهای قلیایی برای مدتی در معرض هوا قرار بگیرند مخلوطی از ترکیبهای شیمیایی رو ی سطح آن ها تشکیل میشود دربارهی نام وویژگی اجزای این مخلوط چگونگی تشکیل ان تحقیق کنید
فلزات قلیایی واکنش پذیرترین گروه فلزات را تشکیل میدهند.واکنش پذیری این عناصر با افزایش عدد اتمی به موازات کاهش اولین انرژی یونش ،فزونی می یابد.عناصر این گروه قدرت قطبی کنندگی کمی دارند و ترکیبات آنها به شدت یونی اند و به سهولت تشکیل یونهای کمپلکس نمیدهند.لین فلزات به دلیل واکنش پذیری بسیاز زیادشان به حالت آزاد یافت نمیشوند.اگر آنها را در معرض هوا قرار دهیم،میتوانند با عناصر موجود در هوا ترکیب شوند.این عناصر میتوانند با اکسیژن هوا ترکیب شده و تولید اکسید،پراکسید و سوپر اکسید کنند . بسته به چگالی بارشان درصد تشکیل هر یک از آنها در مورد هر عنصر متفاوت است.اگر فلز مورد نظر لیتیم باشد میتواند با نیتروژن ترکیب شده و Li3N کند.همچنین هر یک از آنها میتوانند با آب موجود در هواMOH را در دمای اتاق تولید کنند.آنها همچنین میتوانند با هیدروژن ترکیب شده و MH بدهند.
منابع فلزات قلیایی
این فلزات بدلیل واکنش‌پذیری زیاد بطور آزاد در طبیعت یافت نمیشوند و معمولا بصورت ترکیب با سایر عناصر هستند. منبع اصلی سدیم ، هالیت یا Nacl است که بصورت محلول در آب دریا یا بصورت رسوب در بستر دریا یافت میشود. پتاسیم بصورت فراوان در اکثر معادن بصورت کانی سیلویت (Kcl) یافت میشود و همچنین از آب دریا هم استخراج می‌گردد.
فلزات قلیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند و آنها را نمی‌توان با جانشین کردن سایر فلزات بصورت آزاد تهیه کرد. فلزات قلیایی بصورت فلز آزاد را می‌توان از الکترولیز نمکهای مذاب آنها تهیه کرد.
خواص شیمیایی
فلزات قلیایی عامل کاهنده قوی هستند. پتانسیل الکترود منفی آنها نشانگر میل شدید آنها برای از دست دادن الکترون در تبدیل به کاتیون در محلول است. آنها میتوانند اکسیژن ، کلر ، آمونیاک و هیدروژن را احیا کنند. در اثر واکنش با اکسیژن هوا اکسید شده و تیره می‌شوند. بنابراین در زیر نفت نگهداری می‌شوند. بعلت واکنش با آب و تولید هیدروژن و هیدروکسید قلیایی نمی‌توان آنها را زیر آب نگهداری کرد.
واکنش با آب
از بالا به پایین ، به شدت واکنش با آب افزوده میشود. لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حبابهای هیدروژن آزاد می‌کند. سدیم بشدت و همراه با مشتعل شدن با آب واکنش نشان داده و با شعله نارنجی می‌سوزد. پتاسیم در اثر برخورد با آب به شدت مشتعل شده و با شعله بنفش می‌سوزد. سزیم در آب ته نشین شده و به سرعت تولید هیدروژن می‌کند. آزاد کردن هیدروژن همراه با ایجاد امواج ضربه‌ای شدید است که میتواند باعث شکستن محفظه شیشه‌ای شود.
Na در آمونیاک حل شده و ایجاد محلول آبی تیره می‌کند که بعنوان عامل کاهنده در واکنشها استفاده میشود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت می‌کند.
چند مورد غیر عادی در شیمی Li دیده میشود. کوچک بودن اندازه کاتیون Li در نشان دادن خاصیت کووالانسی در برخی ترکیبات و ایجاد پیوند دیاگونالی با منیزیم از آن جمله است.
اکسیدها
فلزات قلیایی در اثر واکنش با اکسیژن هوا ترکیب جامد یونی به فرمول تولید می‌کنند. هر چند که Na غیر از این ، ترکیب پروکسید ( ) بعنوان فراورده عمده و پتاسیم هم سوپر اکسید ( ) را بطور عمده تولید می‌کند.
هیدروکسیدها
هیدروکسید فلزات قلیایی ، جامدات یونی به فرم کریستالی در رنگ سفید و فرمول MOH است. قابل حل در آب هستند و همه بجز LiOH آبدار می‌شوند. محلول آبی آنها باز قوی است. اسیدها را خنثی کرده و نمک تولید می‌کنند.
هالیدها
هالیدهای این فلزات ، همه جامد یونی به فرم کریستالی و به رنگ سفید بوده و قابل حل در آب هستند، جز LiF که بعلت داشتن انرژی شبکه بالا که ناشی از جاذبه الکتروستاتیکی بین یون کوچک +Li و -F است.
حالت اکسایش
این فلزات حالت اکسایش 0 و 1+ دارند. تمام ترکیبات شناخته شده آنها بر پایه +M است. اولین انرژی یونش آنها پایین است، زیرا الکترون آخرین لایه به خوبی الکترونهای لایه داخلی توسط جاذبه هسته محافظت نمی‌شود، بنابراین آسان تر برداشته میشود. انرژی دومین یونش بالا است، زیرا الکترون بعدی از لایه کامل برداشته میشود. همچنین بوسیله هسته ، بخوبی جذب میشود.
انرژی یونیزاسیون از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و افزایش تعداد لایه‌ها بعلت دور شدن الکترون ظرفیت از هسته کاهش می‌یابد.
اطلاعات صنعتی
هیدروکسید ، کلرید و کربنات سدیم ، از جمله ترکیبات شیمیایی مهم صنعتی هستند. هیدروکسید سدیم از الکترولیز آب شور اشباع شده در پیل با کاتد فولادی و آند تیتانیوم تولید میشود. کربنات سدیم با فرآیند سالوی تهیه میشود. در این فرآیند کلرید سدیم قابل حل در آب به بی‌کربنات سدیم نامحلول تبدیل شده و بعد از صاف کردن و حرارت دادن به کربنات سدیم تبدیل میشود.
به هر حال محصول اصلی در این فرآیند کلرید کلسیم است و فرآیند رسوبگیری و حرارت و تهیه کربنات سدیم به کارخانه بستگی دارد. فرایند سالوی رفته رفته جای خود را به تهیه کربنات سدیم از جداسازی و تلخیص کربنات سدیم موجود به معادن می‌دهد.