Elektronická učebnice

Sloučeniny a jejich význam

Alkalické kovy jsou známy především jako hospodářsky významné sloučeniny. Mezi základní laboratorní a průmyslové chemikálie patří hydroxid sodný NaOH a hydroxid draselný KOH. Vyrábějí se elektrolýzou vodných roztoků chloridu sodného NaCl (chloridu draselného KCl). NaOH a KOH se používají při výrobě mýdla a léčiv. Dusičnan sodný NaNO₃ se v přírodě vyskytuje v chilském ledku v doprovodu s malým množstvím jodičnanu sodného.

Počátkem 20. stol. byl chilský ledek nejvýznamnějším dusíkatým hnojivem a surovinou pro výrobu kyseliny dusičné. Synteticky se vyrábí neutralizací hydroxidem sodným.
HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Dusičnany alkalických kovů se za vyšších teplot rozkládají na dusitany a kyslík.

Při teplotě 500 °C dochází k termickému rozkladu:
2 NaNO₃ → 2 NaNO₂ + O₂

Při teplotě 800 °C dochází k rozkladu až na oxid kovu, dusík a kyslík
4 NaNO₃→ 2 Na₂O + 2 N₂ + 5 O₂

S rostoucím protonovým číslem kationtů roste termická stabilita dusičnanů alkalických kovů.
Reakcí dusičnanu sodného s chloridem draselným vzniká dusičnan draselný.
NaNO₃ + KCl → KNO₃ + NaCl

Dusičnan draselný je významné oxidační činidlo, dusíkaté hnojivo a potravinářský sanytr (triviální název) k nakládání masa. Používá se pří výrobě černého střelného prachu.

Dusitany alkalických kovů

jsou bílé krystalické látky. Jsou hygroskopické a velmi dobře rozpustné ve vodě. Průmyslově nejvýznamnější je dusitan sodný NaNO₂. Vyrábí se zaváděním oxidů dusíku do roztoku uhličitanu sodného:
Na₂CO₃ + NO + NO₂ → 2 NaNO₂ + CO₂

Používá se k výrobě barviv, jako inhibitor koroze a ke konzervování masa.

Chlorid sodný se používá k ochucování potravin, je však také důležitou surovinou k výrobě mnoha sloučenin sodíku a chloru. Vyskytuje se ve velkých ložiskách (sůl kamenná), odkud se doluje. Z mořské vody se získává odpařením. Sůl vytváří krychlové krystaly, které se rozpouští ve vodě. Při laboratorní teplotě se ve 100 g vody rozpustí 35,8 g kuchyňské soli.

Chlorid draselný (vzorec KCl), je krystalická látka dobře rozpustná ve vodě. Je součástí vrchních vrstev v ložiscích kamenné soli. Je výborným hnojivem a výchozí surovinou pro výrobu draslíku.

Uhličitan sodný (běžný název soda, vzorec Na₂CO₃·10H₂O), tvoří bezbarvé krystaly, které na vzduchu ztrácejí krystalovou vodu a rozpadají se na bílý prášek. Protože jde o sůl slabé kyseliny a silné zásady, její vodné roztoky reagují alkalicky. Se silnými kyselinami reaguje na vodu, oxid uhličitý a sůl silné kyseliny. Silná kyselina vytěsňuje slabší kyselinu z jejích solí.
Na₂CO₃ +2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂

Síran sodný
vzorec Na₂SO₄_,snadno rozpustná krystalická sůl (jejím dekahydrátem je Glauberova sůl). Používá se pří výrobě celulózy, skla a farmaceutických preparátů. Vyrábí se působením kyseliny sírové na kuchyňskou sůl:
H₂SO₄ + 2NaCl → Na₂SO₄ + 2HCl

Shrnutí a rozšíření učiva

Alkalické kovy mají ve svých sloučeninách oxidační číslo I. Tvoří stálé kationty M⁺ (M je alkalický kov), vlastnosti jejich sloučenin jsou určovány chováním jejich aniontů. Kationty alkalických kovů jsou bezbarvé (zbarvení sloučeniny je způsobeno anionty). Sloučeniny jsou rozpustné ve vodě a disociují na kationty a anionty. Páry těkavých sloučenin zbarvují charakteristickým způsobem plamen, lithium karmínově červeně, sodík žlutě, draslík, rubidium a cesium modrofialově.

Hydridy jsou sloučeniny alkalických kovů s vodíkem. Za normálních podmínek jsou to bílé krystalické látky. Jejich stálost se snižuje od lithia k cesiu. V roztaveném stavu vedou elektrický proud. Ve vodě hydrolyzují. Připravují se syntézou /slučováním/ alkalického kovu a vodíku: 2M+H₂→2MH

Peroxidy, superoxidy
Hořením sodíku vzniká peroxid, hořením ostatních prvků oxidy a hyperoxidy (= starší název pro superoxidy). Peroxid sodný má silné oxidační účinky. Některé organické látky s ním reagují výbušně. Reakce peroxidu sodíku Na₂O₂s vodou se používá při výrobě peroxidu vodíku H₂O₂:
Na₂O₂ +2 H₂O → 2 NaOH + H₂O₂
Superoxidy jsou barevné (draselný je žlutý, rubidný je tmavohnědý).

Halogenidy jsou bezbarvé krystalické látky iontového charakteru, ve vodě dobře rozpustné. K nejvýznamnějším patří NaCl - chlorid sodný (kuchyňská sůl). Používá se v konzervárenském, potravinářském a chemickém průmyslu. KCl je součástí průmyslových hnojiv. Bromid draselný KBr a jodid draselný KI se používají jako laboratorní činidla.

Sulfidy je možno připravit přímou syntézou. Dobře se rozpouštějí ve vodě, snadno hydrolyzují. Reagují alkalicky.

Hydroxidy jsou bílé pevné látky rozpustné ve vodě. Jsou hygroskopické a snadno tavitelné. Ve vodě vykazují silně alkalickou reakci. Jsou to žiraviny, leptají sklo a porcelán.
Hydroxid sodný se vyrábí elektrolýzou vodného roztoku NaCl metodou amalgamovou: Na se slučuje na rtuťové katodě se rtutí na amalgam, který se v odděleném prostoru rozkládá teplou vodou na hydroxid, vodík a rtuť (ta se čerpá zpět do elektrolyzéru). Při metodě diafragmové se na grafitové katodě vylučuje vodík a na anodě chlor. Anodový a katodový prostor jsou odděleny diafragmou, čímž se znemožní vzájemná reakce iontů. Schémata probíhajících procesů jsou znázorněna na obrázcích 8 a 9.

Uhličitany, hydrogenuhličitany jsou většinou dobře rozpustné ve vodě (kromě hydrogenuhličitanu sodného a litného a uhličitanu sodného) a jsou známé jako bezvodé. Výroba uhličitanu sodného je založena na přeměně chloridu sodného na uhličitan sodný za použití hydrogenuhličitanu amonného NH₄HCO₃.

Solvayův proces

Postup spočívá v tvorbě poměrně málo rozpustného hydrogenuhličitanu sodného (NaHCO₃) reakcí hydrogenuhličitanu amonného a chloridu sodného ve vodném roztoku:
NaCl + NH₄HCO₃ → NaHCO₃ + NH₄Cl

Technicky se postupuje tak, že se do téměř nasyceného roztoku NaCl zavádí nejprve amoniak a poté oxid uhličitý. Vzniklý hydrogenuhličitan sodný se odfiltruje a zahříváním (kalcinací) převede na uhličitan sodný (kalcinovanou sodu):
2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

Takto získaný oxid uhličitý se znovu odvádí zpět do výroby. Vzniklý chlorid amonný je podroben reakci s hydroxidem vápenatým za vzniku odpadního chloridu vápenatého. Uvolněný amoniak je znovu použit ve výrobě:
Ca(OH)₂ + 2 NH₄Cl → CaCl₂ + 2 NH₃ + 2 H₂O

Zdroje

BANÝR, J. Základy anorganické chemie. Praha: Karlova Univerzita, 1981, ISBN 01-602.
HOFFMANN, M. Kompendium chemie. Bánská Bystrica: Univerzum,, 2007, ISBN 978-80-242-2012-3.

Obrázky

Obr. 1: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org [online]. [cit. 5.11.2014].
Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Krystalov%C3%A1_m%C5%99%C3%AD%C5%BEka
Obr. 2: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org [online]. [cit. 5.11.2014].
Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Uhli%C4%8Ditan_sodn%C3%BD
Obr. 3: Autor neznámý. http://www.sterimar.cz [online]. [cit. 5.11.2014].
Dostupný na WWW: http://www.sterimar.cz/zajimavosti/o-morske-vode/
Obr. 4: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org [online]. [cit. 5.11.2014].
Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADran_sodn%C3%BD
Obr. 5: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org [online]. [cit. 5.11.2014].
Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hydroxid_sodn%C3%BD
Obr. 6: Autor neznámý. http://www.kutilov.cz [online]. [cit. 26.11.2014].
Dostupný na WWW: http://www.kutilov.cz/sul/
Obr. 7: Autor neznámý. http://cs.wikipedia.org/ [online]. [cit. 26.11.2014].
Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Mo%C5%99sk%C3%A1_voda
Obr. 8: Převzat z: KAMENÍČEK, Jiří; PRÁŠILOVÁ, Jana. VÝROBA CHLORU A HYDROXIDU SODNÉHO ELEKTROLYTICKÝMI METODAMI TEXT PRO UČITELE [online]. [cit. 21.1.2015]. Dostupný na WWW: http://ucitelchemie.upol.cz/materialy/vkpch/vyroba_cl_a_naoh_text_pro_ucitele.pdf
Obr. 9: Převzat z: KAMENÍČEK, Jiří; PRÁŠILOVÁ, Jana. VÝROBA CHLORU A HYDROXIDU SODNÉHO ELEKTROLYTICKÝMI METODAMI TEXT PRO UČITELE [online]. [cit. 21.1.2015]. Dostupný na WWW: http://ucitelchemie.upol.cz/materialy/vkpch/vyroba_cl_a_naoh_text_pro_ucitele.pdf