Новости    Библиотека    Таблица эл-тов    Биографии    Карта сайтов    Ссылки    О сайте


предыдущая главасодержаниеследующая глава

2. Металлы I группы

В I группе периодической системы элементов находятся во-первых щелочные металлы (подгруппа Iа), во-вторых металлы группы меди (подгруппа 16). Между обоими подгруппами есть существенная разница: щелочные металлы легкие, с низкой точкой плавления, отличаются сильной электроположительностью, обладают самым маленьким электронным сродством и очень легко отдают свой единственный валентный электрон с образованием устойчивых катионов Li+, Na+, К+, Рb+ и Cs+. Далее они являются сильными восстановителями,... с водородом образуют гидриды, очень реактивны, и поэтому в природе встречаются только в соединениях. Металлы группы меди связывают свой валентный электрон гораздо крепче. Они создают либо бесцветные катионы Cu+, Ag+, Au+, либо цветные катионы Сu2+ и Au3+ (образующиеся у меди путем отщепления одного, иногда двух электронов из сферы М, или у золота из сферы О), которые устойчивее катионов с одним зарядом.

Все щелочные металлы разлагают воду по уравнению: 2 Na + Н2О = 2 NaOH + Н2. Образовавшиеся при этом гидроокиси являются сильными основаниями.

Натрий встречается в природе только в соединениях. Известнее всего каменная соль, NaCl, и чилийская селитра, NaNO3. Натрий производится путем электролиза расплавленной каменной соли. Это серебристый блестящий металл, настолько мягкий, что его можно резать ножом. На воздухе, в особенности влажном, неустойчив и поэтому хранится в керосине. Натрий является восстанавливающим и конденсационным реагентом при производстве некоторых органических соединений; применяется при сушке масел и в натриевых лампах (с желтым светом). Натрий - важнейший биогенный элемент, необходимый для жизни человеческого организма. Соединения натрия окрашивают слабо светящее пламя в ярко-желтый цвет.

Калий по своим физическим и химическим свойствам похож на натрий. Он реактивнее натрия и заменяется более дешевым натрием. Калий относится к биогенным элементам, и его соединения ценятся как удобрения. В природе встречается только в следующих соединениях: сильвин, KCl, каинит, KCl * MgSО4 * 3 Н2О, карналлит, KCl * MgCl2 * 6 Н2О, полевой шпат и слюда. Сильвин, каинит и карналлит находятся в так наз. стасфуртских слоях (Стасфурт в Германии). Такие же залежи находятся в Калуше (Польша) и в Соликамске в СССР. Соединения калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет.

Аммоний, NH4, является неорганическим радикалом, и при нормальной температуре нам известны только его соли. Соединения его похожи на соединения калия и натрия. Свободный аммоний образуется действием Na на NH4J при температуре -70°С. Соединения (NH4)2О И NH4OH могут существовать только при очень низкой температуре. Раствор NH4OH представляет собою слабо щелочной едкий аммиак, который нейтрализуется кислотами с образованием солей аммония. Соли аммония имеют общее свойство - иод действием более сильного основания (NaOH) выделяют аммиак.

Окись и перекись натрия, Na2О и Na2О2, образуются сжиганием натрия в струе сухого воздуха. Na2O2 - сильный окислитель. Разлагается водой с образованием Н2О2. В продажу поступает в запаянных банках и применяется для отбелки. Гидрат окиси натрия NaOH имеет форму белых листочков, чистый - чечевичных зерен. Называется также щелочным камнем или едким натром. Производится путем электролиза NaCl. Применяется в производстве мыла, при очистке масел и в производстве вискозного шелка. Хлористый натрий, NaCl, поваренная соль, в природе находится в виде каменной соли или в растворенном виде в морской воде. Служит для посола и консервирования продуктов и для производства соды, NaOH, хлора, водорода и натрия путем электролиза. Сернистый натрий, Na2S * 9 Н2О образует бесцветные кристаллы, растворяющиеся в сильно едком растворе (гидролизом). Производится путем восстановления Na24 углем. Служит для сгонки волоса с кожи, для производства сернистых красителей; применяется как сильный восстановитель нитросоединений. Серная печень, смесь полисульфидов, напр. Na2S4 и Na2S5, используются подобным же образом. Сульфиты натрия, NaHSO3 и Na2SO3 являются восстановителями, применяемыми в фотографии. При нагревании NaHSO3 образуется пиросернистокислая соль (пиросульфат), Na2S2О5; применение ее такое же. Тиосульфат, Na2S2О3 * 5 Н2О, известен в фотографии как фиксирующая соль. Сульфат натрия, Na2SO4, - белый порошок, применяемый при производстве стекла. В кристаллах Na24. 10 Н2О образует Глауберову соль, которая содержится в минеральных водах (слабительное). Кислый сульфат натрия (бисульфат), NaHSО4, применяется в виде гигроскопических растворимых кристаллов для очистки предметов перед их оцинковкой. Пиросульфат, Na2S2О7, образуется при нагревании NaHSО4. Нитрит, NaNO3, представляет собой желтоватые кристаллы. Необходим для производства анилиновых красителей и для консервирования мяса. Нитрат, NaNO3, - это бесцветные кристаллы. В природе находится как чилийская селитра. Разрабатывается в Чили путем выщелачивания земли, содержащей селитру. Служит как удобрение и как сырье при производстве HNO3. Бикарбонат натрия, NaHCO3, является питьевой содой. Это белый порошок, применяемый при изготовлении шипучих конфет и в порошках для теста. Карбонат натрия, Na2CO3, - белый порошок (сода в порошке) или кристаллы, Na23 * 10 Н2О (кристаллическая сода). Производится из NaCl методом Сольвэ. Служит в домашнем хозяйстве для стирки белья, мойки; в промышленности - для нейтрализации, для производства стекла, моющих порошков, для мягчения воды, в отбельном и красильном деле. Фосфат натрия, Na34 * 12 Н2О, представляет собой бесцветные кристаллы; растворенные в воде, они дают раствор со щелочной реакцией (гидролиз). Служит для умягчения воды. Гипофосфат натрия, NaH24, - представляет собой белую соль. При нагревании расплавляется в NaPO3, метафосфат (перл фосфорной соли в аналитической химии). Тетраборат натрия, Na2B4О7 - белый порошок (бура в порошке). Применяется для умягчения воды (туалетная бура), для сваривающих порошков и для блестящего крахмала. Na2B4О7 * 10 Н2О - кристаллическая бура. В аналитической химии служит для изготовления перла буры, т. к. бура при нагревании расплавляется в NaBО2, метаборат. Силикат натрия, Na2SiО3, производится путем плавления кварца с содой. Под давлением растворяется в воде в так наз. жидкое стекло. Применяется для хранения яиц, для огнеупорных покрытий (театральные кулисы) и для вспенивания мыла. Гидроокись калия, КОН, представляет собой или белые чечевицы, или щелочной калиевый камень, или же едкое кали. Применяется при производстве мазеобразного мыла. Хлорид калия, KCl, производится из карналлита. Применяется при производстве калиевых соединений. Хлорат калия, КСlО3, - белый порошок. Является сильным окислителем. Применяется для фейерверков и производства смачивающей массы для спичечных головок. При трении о горючие вещества (S, Р, органические вещества) взрывается. Перхлорат калия, КСlО4, выделяется из К+ прибавлением НСlО4. Это - бесцветные кристаллы. Применяется для производства взрывчатых веществ и в пиротехнике. Бромид калия (бромистый калий), КВr, - бесцветные растворимые кристаллы. Применяется в медицине и при производстве чувствительного фотографического материала, а также служит замедлителем в проявителе (фотографических пленок). Иодид калия, KJ (иодистый калий) - бесцветные кристаллы. Раствор иодида растворяет иод, поэтому используется в аналитической химии для изготовления йодного раствора (раствор Люголя). Нитрат калия, KNО3, - селитра обыкновенная - основная составная часть черного огнестрельного пороха (производится из смеси порошковой серы, порошкового древесного угля и селитры). Применяется для посола мяса перед его копчением. Сульфид калия, K2S, вместе с KHS и полисульфидами содержится в серных калиевых печенях, которые производятся нагреванием поташа с серой. Применяется для окраски мехов и для серных ванн. Сульфиты калия, KHSО3, K23, схожи с солями натрия. Обладают восстановительными свойствами. При нагревании KHSO3 образуется пиросульфит, K2S2О5 (метабисульфит калия), применяемый в фотографии. Сульфат калия, K2SO4, - белые кристаллы. Применяется при производстве стекла и квасцов. Карбонат калия, К2СО3, - поташ. Расплывчатое гидроскопическое белое вещество. Прежде получалось из древесной золы, теперь производится из паточной барды или из стасфуртских солей. Служит для производства соединений калия, мыла, стекла и применяется в красильной промышленности. Цианид калия, KCN (цианистый калий), - бесцветная кристаллическая, очень ядовитая соль. Применяется для извлечения золота из руд, а также в гальванотехнике. Хлорид аммония, NH4Cl, нашатырь, - белая соль, растворимая в воде. Ее используют для гальванических элементов, а также в полиграфической промышленности. Нашатырем жестянщик очищает паяльник от окислов. Фторид аммония, NH4F, - бесцветная кристаллическая соль. Насыпается в стеклянные бутыли, покрытые изнутри парафином. Применяется при травлении стекла. Нитрат аммония, NH43 (аммиачная селитра), - бесцветная кристаллическая соль. Является составной частью так наз. безопасных взрывчатых веществ (для рудников). Сильфиды аммония, NH4HS и (NH4)2S: от насыщения едкого аммиака сероводородом образуется кислый сульфид (гидросульфид), который после прибавления такого же объема водного аммиака нейтрализуется в нормальный сернистый аммоний (NH4)2S, так наз. белый сульфид аммония. Желтый сульфид аммония содержит полисульфиды. Изготовляется путем растворения серы в белом сульфиде аммония. Оба сульфида применяются в аналитической химии. Сульфат аммония, (NH4)24, - бесцветная кристаллическая соль. Производится из аммиачных вод на газовых и коксовых заводах и является удобрением. Карбонат аммония (NH4)23 - белая соль, так наз. кондитерские дрожжи, издающая сильный запах аммиака. Применяется как разрыхлитель недрожжевого теста. При повышении температуры разлагается на NH3 и СО2, что и способствует разрыхлению теста.

Медь - металл характерного красноватого цвета, с удельным весом 8,956, с точкой плавления 1064°С. Медь очень тягуча и поддается сварке. Ее нельзя отливать, т. к. в расплавленном состоянии она поглощает воздух, который при охлаждении выделяется, и отливки получаются пузырчатыми. В сухой атмосфере медь устойчива, во влажной - под действием СО2 из воздуха - переходит в основную углекислую медь (основный карбонат меди), т. е. медные предметы (кровельный материал) покрываются медной зеленью (патиной). Медь, нагреваемая на воздухе, быстро окисляется (окалина). Растворяется медь в азотной кислоте с образованием окиси азота, в концентрированной соляной кислоте и в концентрированной серной кислоте, но только при достаточном притоке воздуха. На медь действуют также органические кислоты. Ввиду того, что соединения меди ядовиты, посуда (котлы) для варки пищи должна быть хорошо вылужена. В природе медь встречается как самородная чистая, так и в виде соединений. Из медных руд наиболее известны: куприт, Сu2О, халькозин (или медный блеск), Cu2S, халькопирит (или медный колчедан), CuFeS2, малахит, Cu(OH)2 * CuCO3 (зеленый) и азурит, Сu(ОН)2 * 2 СuСО3 (синий). Из кислородсодержащих руд медь получается путем восстановления углем. Однако, большинство медных руд содержит серу. Такие руды обрабатываются либо горячим методом (при обжиге выделяется 2), смесь CuO, Cu2S и FeO плавится с SiО2, после чего железо переходит в шлак, а полученная сырая (черновая) медь очищается электролизом, - либо мокрым методом (выщелачиванием руд серной кислотой получается CuSО4, а из него медь получается путем восстановления железа). После железа медь самый важный металл. Наибольшее количество меди используется в электротехнике, при распределении электрического тока, при производстве котлов, ковшей, холодильников и прочного кровельного материала. Медь сплавляется со всеми металлами (кроме Fe, Сr и Рb) в технически ценные сплавы. Это латуни (Сu + Zn) и бронзы (Сu + Sn). Латунь с небольшим содержанием цинка - желто-красная, с 50% - желтая, а с более 70% - белая. Кроме оловянной бронзы известна бронза фосфорная, алюминиевая, никелевая (никелин для электрических сопротивлений), марганцевая, кремниевая (для электрической проволоки). Сплавы меди хорошо сплавляются и обрабатываются. Соединения меди бывают двоякого рода: медные (купри-), содержащие катион Сu2+, и медистые (купро-) с катионом С+. Все соединения меди ядовиты и окрашивают пламя в зелено-синий цвет. Поэтому некоторые из них применяются в пиротехнике.

Серебро - всем известный, белый, мягкий металл с точкой плавления 955°С. Из всех металлов серебро наилучший проводник электрического тока. В расплавленном виде поглощает в двадцать два раза больший объем воздуха и поэтому его нельзя отливать. На воздухе устойчив. Если же воздух содержит хотя бы небольшое количество сероводорода, то серебро чернеет и переходит в черный Ag2S. Серебро хорошо растворяется в HNO3; поэтому азотная кислота применяется при отделении Ag от Аu, которое в HNO3 не растворяется. В природе серебро встречается или в самородном виде, или, гораздо чаще, в соединениях, сопровождающих свинцовые руды, как напр. аргентит (серебряный блеск) Ag2S. Добывается серебро или из рудного свинца, или из руд - амальгамированием или выщелачиванием. При амальгамировании выделенное серебро растворяется в ртути. При выщелачивании руда растворяется путем обжига с NaCl и переходит в AgCl действием раствора тиосульфата натрия или KCN. Из полученных растворов серебро выделяется электролизом. Сплавы серебра служат для производства украшений, ювелирных изделий и монет. Степень чистоты серебра указывается в тысячных долях (900 проба серебра содержит 90% серебра и 10% меди). Большое количество серебра используется для серебрения предметов. Оно проводится гальваническим путем (анод - серебряный, а ванна содержит комплексное соединение KAg(CN)2). Коллоидное серебро получается действием восстановителей (формалина, гидрозина) на раствор AgNO3. Применяется оно в медицине. Особые сорта тонко рассеянного серебра применяются для дезинфекции колодцев и для очистки питьевой воды.

Золото - желтый блестящий металл, с удельным весом 19,3 и точкой плавления 1,063°С. Золото исключительно мягкий металл и сплавляется почти со всеми металлами, причем его цвет сильно меняется. С добавкой серебра становится светлее, под действием меди темнеет. Ввиду мягкости чистого золота ювелирные изделия и монеты изготовляются из его сплавов. Чистое золото оценивается как 24-х каратное (1 карат = 4,16). 14-ти каратное (обыкновенно применяется для изготовления ювелирных изделий) будет, следовательно, 58,24%-ным. В природе золото находится по большей части в самородном состоянии и добывается или разработкой россыпей, амальгамированием, или выщелачиванием в растворе KCN. Из полученной амальгамы ртуть отгоняется. Под действием раствора KCN образуется раствор KAu(CN)2, из него золото выделится в виде осадка под действием Zn. Соединения золота с катионом Аu+ называются золотистые (auro-), с катионом Аu3+золотые (auri-).

Закись меди, Cu2О, минерал куприт - красный порошок, находящийся в медных окалинах. Выделяется в виде крайного осадка при испытании восстанавливающих веществ раствором Фелинга. Хлористая медь, CuCl, - белый порошок. Аммиачный раствор хлорной меди поглощает СО. Применяется для очистки газов синтеза и при анализе газов. Окись меди, СuО, - черный порошок; является составной частью медных окалин. Применяется для окраски стекла и эмали в зеленый или сине-зеленый цвета. Гидрат окиси меди, Сu(ОН)2, - светло-зеленый порошок. Выделяется из Сu2+ действием ОН-. Раствор его в аммиаке известен как реактив Швейцера (растворяет целлюлозу). В присутствии тартратов Сu(ОН)2 не выделяется; образуется темно-синий раствор Фелинга (реактив на восстановление сахара). Сu(ОН)2 является основой минеральных красок (горной, бременской и известковой лазури). Хлорная медь, CuCl2, представляет собой зеленые гигроскопические кристаллы. Применяется в пиротехнике для окрашивания пламени в сине-зеленый цвет. Нитрат меди (азотнокислая медь), Cu(NО3)2, производится путем растворения отходов Сu в HNО3. Используется для окраски Сu или ее сплавов (брюнирование металлов) и является составной частью керамических красок. Сульфат меди (сернокислая медь) кристаллический, CuSО4 * 5 Н2О, медный купорос. Производится путем растворения отходов меди в H24. Применяется в производстве минеральных красок, в гальванических элементах, а также для омеднения железных предметов и для охраны виноградной лозы от филлоксеры. При нагревании теряет воду и переходит в CuSО4, белый порошок, служащий для обезвоживания спирта. Нитрат серебра (азотнокислое серебро), AgNO3, представляет собой бесцветные, растворимые кристаллы, адский камень (ляпис). Применяется в медицине для прижигания. Соприкасаясь с органическими веществами выделяет черное Ag (чернила для белья). Является главным сырьем при производстве чувствительного фотографического материала. Аммиачный раствор AgNO3 выделяет под действием восстановителей (сахара, тартратов, формалина) коллоидное Ag, которое оседает на стенках сосуда в виде серебряного зеркала. Эту реакцию применяют для определения восстанавливающих веществ и при производстве зеркал. Бромистое серебро, AgBr, будучи коллоидно рассеяно в желатине, является существенной составной частью фотографического чувствительного материала. Изготовляется без всякого доступа света по уравнению: Ag+ + Br- = AgBr. Только потом, на свету, приобретает способность, под влиянием восстанавливающих веществ (проявителя) чернеть от действия восстановленного серебра, в тех местах, на которые попал свет (основа фотографии). Комплексное соединение, KAg(CN)2 представляет собой бесцветные растворимые кристаллы. Применяются они при гальваническом серебрении металлических предметов. Хлорид золота (хлорное золото), AuCl3, - желто-коричневое вещество, образуемое растворением Аu в царской водке. Применяется при гальваническом золочении и для изготовления керамической краски - Кассиева пурпура, являющегося, собственно говоря, коллоидно рассеянным золотом. Дициано-золотокислый калий, - KAu(CN)2 (цианоаурит калия), образуется действием раствора KCN на соединения золота и на металлическое Аu, что является основой при добыче золота из руд, в которых Аu находится в тонко рассеянном виде.

предыдущая главасодержаниеследующая глава











© CHEMLIB.RU, 2001-2021
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'Библиотека по химии'

Рейтинг@Mail.ru

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь