Litowce - występowanie i właściwości fizyczne

Występowanie i właściwości fizyczne.
Żaden z litowców nie występuje w stanie wolnym ze względu na dużą reaktywność. Najczęściej występujące pierwiastki to sód i potas. Sód występuje w postaci halitu (soli kamiennej) NaCl i saletry chilijskiej, a ponadto w wielu minerałach o złożonym składzie. Potas zaś występuje w postaci sylwinu KCl i saletry indyjskiej KNO3***. Reszta litowców występuje w znikomych ilościach i dużym rozproszeniu.

Litowce są srebrzystobiałe i dość miękkie. Twardość maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej. Można je przekroić nożem, a po przekrojeniu widzimy błyszczącą powierzchnie, która matowieje pod działaniem powietrza. Litowce mają małą gęstość. Lit to najlżejszy metal. Litowce wrzą w niskich temperaturach, ponieważ mają duże pronmienie atomowe i każdy atom dostarcza jedynie jednego elektronu do wiązania metalicznego.

Właściwości chemiczne
Litowce mają największą reaktywność wśród metali, więc trzeba je przechowywać w cieczy, przeważnie w nafcie (chroni metal przed kontaktem z powietrzem jednocześnie nie reagując z nim. Reaktywność litowców jest zależna od reaktywności (im większa liczba atomowa tym litowiec bardziej reaktywny).

Litowce ulegają wielu reakcjom:
1) Z tlenem. W reakcji z tlenem atmosferycznym tylko lit tworzy tlenek, a reszta metali nadtlenki lub ich mieszaniny oraz mieszaniny ponadtlenków. Związki te reagują z wodą i dają odpowiednie wodorotlenki:

Li2 + H2O ---> 2LiOH
2Na2O2 + 2H2O ---> 4 NaOH + O2 ***strzałka***

Wodorotlenki litowców dobrze rozpuszczają się w wodzie i tworzą mocne zasady.

2) Z wodą:

2M + 2H2O ---> 2MOH + H2 ***strzałka***

Reakcja przebiega tym gwałtowniej im większa jest liczba atomowa metalu. Lit reaguje spokojnie, sód energicznie, potas i rubid się zapala, cez wybucha.

3) Z kwasami (litowce reagują z rozcieńczonymi kwasami, wypierając z nich wodór):

2Na + 2HCl ---> 2NaCl + H2 ***strzałka***

4) Z niemetalami. Litowce reagują bezpośrednio z wodorem, dając wodorki MH. Z siarką tworzą sierczki M2S, wodosiarczki MHS i wielosiarczki MHS i wielosiarczki MSn (n od 2 do 6), a z azotem azotki M3N. Znanych jest wiele innych związków z niemetalami.

Najważniejsze związki
Najważniejsze związki metali lekkich, czyli takich które mają zastosowanie, są ich rózne wodorotlenki i sole.:

NaCl - chlorek sodu (biała substancja krystaliczna, rozpuszczalna w wodzie. Stosujemy ją w gospodarstwie domowym i przemyśle spożywczym jako przyprawę i środek konserwujący, w zimie posypujemy nią ulice by obniżyć temperaturę krzepnięcia wody, chlorek sodu jest surowcem do otrzymywania wodorotlenku sodu i chloru)

NaOH - wodorotlenek sodu (substancja krystaliczna, bardzo żrąca, dobrze rozpuszczalna w wodzie, jest higroskopijna i jest przechowywana w szczelnych opakowaniach, wykorzystuje się w wielu gałęziach przemysłu np. do produkcji mydła)

Na2CO3 - węglan sodu (ciało stałe, białe, krystaliczne, dobrze rozpuszczalne w wodzie, reaguje z kwasami, dając m.in. dwutlenek węgla, jest używany do produkcji szkła i proszków do prania, gdyż soda zmiękcza wodę).

NaHCO3 - wodorowęglan sodu (biała substancja krystaliczna, rozpuszcza się w wodzie, podczas ogrzewania wydziela dwutlenek węgla, jest składnikiem proszków do pieczenia ciasta, oraz jest używany do napojów gazowanych, jej roztwór ma odczyn zasadowy na skutek reakcji hydrolizy)

NaNO3- azotan sodu (ciało stałe, bezbarwne, drobnokrystaliczne, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, stosuje się jako składnik nawozów sztucznych)

Berylowce

Występowanie
Berylowce nie występują w stanie wolnym, ponieważ mają znaczną reaktywność. Najczęściej występującym pierwiastkiem w tej grupie jest wapń. Do najważniejszych minerałów wapnia i magnezu należą: magnezyt, węglan wapnia, anhydryt, gips. Sront i bar występują w postaci węglanów i siarczanów, a rad towarzyszy złożom uranu i w nich został odkryty przez Marię Skłodowską-Curie.

Właściwości fizyczne
Berylowce to srebrzystobiałe metale. Beryl jest kruchy i dość twardy, lecz magnez i kolejne metale możemy kroić nożem (twardośc maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej). Temperatury topnienia jak i gęstości berylowców są wyższe niż litowców, ale niższe niż metali ciężkich.

Właściwości chemiczne
Berylowce są znacznie reaktywne, ale mniejsze niż litowców i wzrasta wraz z liczbą atomową. Wzrost reaktywności wynika z powększającego się promienia atomowego i zmniejszającej się energii jonizacji. Berylowce we wszystkich związkach występują na stopniu utlenienia +II.

Charakterystyczne reakcje berylowców to:

1) Utlenianie (berylowce utleniają się w powietrzu tworząc tlenki MO, wyjątkiem jest bar, który przechodzi w nadtlenek BaO2).
Tlenek berylu nie rozpuszcza się w wodzie, jest tlenkiem amfoterycznym, reaguje z kwasami i przechodzi w kation berylu:

BeO + 2H+ ---> Be2+ + H2O

i z zasadami tworząc w roztworze wodnym anion i w niewielkich ilościach BeO2-2***strzałka***:

BeO + 2OH- + H2O ---> [Be(OH)4]2-
BeO + 2OH- ---> BeO2-2 + H2O

w reakcji ze stałym NaOH, w podwyższonej temperaturze berylan sodu:

BeO + 2NaOH ---> Na2BeO + H2O***strzałka***

Pozostałe tlenki berylowców są zasadowe i reagują z wodą np.:

MgO + H20 ---> Mg(OH)2

Wodorotlenek berylu jest amfoteryczny, wodorotlenek magnezu to słaba zasada, a pozostałe wodorotlenki metali są mocnymi zasadami.

2) Reakcje z wodą (berylowce reagują z wodą mniej gnergicznie od litowców, produktem reakcji jest wodorotlenek i wodór):

M+ 2H2O ---> M(OH)2 + H2***strzałka***

3) Roztwarzanie w wodorotlenkach (wśród berylowców tworzą tylko beryl, z uwagi na zdolności tworzenia anionów, roztwarza się w stężonych zasadach:

Be + 2NaOH + 2H2O ---> Na2[Be(OH)4] + H2***strzałka***
Na2[Be(OH)4] ---> Na2BeO2 + 2H2O***strzałka***

4)Reakcje z kwasami (berylowce reagują z większością kwasów i wypierają z nich wodór):

M + 2H+ ---> M2+ + H2***strzałka***

Najważniejsze związki:
CaCO3 - węglan wapnia (bezbarwna substancja krystaliczna, trudno rozpuszcza się w wodzie, służy do wyrobu kredy oraz pasty do zębów, służy do otrzymywania wapna palonego i dwutlenku węgla, jest trudno rozpuszczalny w wodzie, rozpuszcza się w wodzie zawierającej dwutlenek węgla)

CaO - tlenek wapnia (biały, krystaliczny proszek, higroskopijny, pochłania dwutlenek węgla z powietrza, w dużych ilościach stosuje się go w budownictwie do produkcji zapraw wiążących)

Ca(OH)2 - wodorotlenek wapnia (biały krystaliczny proszek słabo rozpuszczalny w wodzie, jest mocną zasadą i wywołuje groźne oparzenia skóry, ma podobne zastosowania w budownictwie jak tlenek wapnia)

CaSO4*2H2O - dwuhydrat siarczanu wapnia czyli gips (biała krystaliczna substancja, słabo rozpuszczalna w wodzie, ma zastosowanie w medycynie tworząc różnego rodzaju hydraty przez siarczan wapnia) Gips jako minerał jest dwuhydratem, poddaje się go prażeniu podczas którego traci część wody krystalizacyjnej i przechodzi w półhydrat czyli gips palony. Po zmieszaniu gipsu palonego z wodą otrzymuje się zaprawę gipsową dość szybko twardniejącą na skutek tworzenia się kryształów dwuhygratu.