Struktura, vlastnosti a chování s2-s1 a jejich sloučenin

s1 = alkalické kovy (pro silnou zásaditost svých hydroxidů)
 prvky 1. skupiny, lithium Li, sodík Na, draslík K, rubidium Rb, cesium Cs, francium Fr
 Mají ve valenční sféře jediný, snadno odštěpitelný elektron (mají velmi nízké hodnoty ionizační energie i elektronegativity). Vystupují v jediném oxidačním čísle I.
 Alkalické kovy vytvářejí ve sloučeninách většinou iontové vazby, jen u lithia převažují vazby kovalentní.
 Mají nízké teploty tání i varu a nízkou hustotu – sodík a draslík plavou na vodě, lithium i na petroleji. Tyto vlastnosti jsou způsobeny slabou kovovou vazbou.
 Jsou na řezu lesklé, lesk však rychle ztrácejí reakcí se vzduchem a vodou.
 Alkalické kovy jsou velmi reaktivní a reaktivita s protonovým číslem ještě vzrůstá. Protože reagují s mnoha složkami atmosféry – kyslíkem, vlhkostí i CO2, musí se uchovávat pod inertními kapalinami jako je petrolej.
Fyzikální a chemické vlastnosti:
LITHIUM – Je to stříbrolesklý tažný kov, je z alkalických kovů nejtvrdší, má nejvyšší teploty tání a varu a je nejméně reaktivní. Na vzduchu se pasivuje vznikem vrstvičky oxidu a nitridu lithného. Má nejmenší hustotu ze všech kovů. Chemicky se podobá spíše hořčíku, tzv. diagonální podobnost – jeho hoření vznikají oxidy (z ostatních alkalických kovů vznikají peroxidy nebo hyperoxidy), jeho sloučeniny jsou rozpustné v nepolárních rozpouštědlech (kovalentní vazby). Plamen barví karmínově.
SODÍK – Sodík je stříbrolesklý, měkký, velmi reaktivní kov. Slučuje se přímo s kyslíkem, sírou, halogeny. Bouřlivě reaguje s vodou, při reakci se uvolňuje značné množství tepla, kterým se sodík roztaví. Sodík barví plamen žlutě, jeho páry se užívají ve výbojkách.
DRASLÍK – Draslík je měkký stříbřitý kov, mnohem reaktivnější než sodík. Vykazuje fotoelektrický jev, toho se využívá ve fotočláncích. S vodou draslík reaguje tak prudce, že dochází ke vznícení uvolněného vodíku. Plamen zbarvuje červenofialově.
RUBIDIUM – Tento měkký (jako vosk, lze krájet nožem), lehký a stříbrolesklý kov se vyznačuje velkou reaktivitou a mimořádně nízkým redox-potenciálem. Stejně jako draslík vykazuje fotoefekt. Na rozdíl od předchozích alkalických kovů je těžší než voda. Velmi dobře vede elektrický proud a teplo. Ve srovnání s ostatními kovy má nízký bod tání a varu. V jeho parách se kromě jednoatomových částic vyskytují i dvouatomové molekuly. Páry mají zelenomodrou až zelenou barvu. Plamen barví fialově, stejně tak jeho soli (světlejší).
CESIUM – Má stejné vlastnosti jako rubidium. Jako jediný kov vyzařuje elektrony při osvětlení světlem všech barev.
FRANCIUM – Jedná se o velmi radioaktivní prvek, nejstabilnější izotop má poločas rozpadu 21 minut. Za pokojové teploty je francium pevný kov s nejnižší hodnotou elektronegativity.
Výskyt:
LITHIUM – Lithium je poměrně vzácný prvek, v přírodě je součástí některých složitých
křemičitanů.
SODÍK – Sodík je z alkalických kovů nejvíce v přírodě rozšířen. Je součástí mnoha
křemičitanů, z nichž se ve formě chloridu vyloučil do mořské vody. Odpařením
prehistorických moří vznikla ložiska minerálu halitu – NaCl. Dále se sodík vyskytuje jako
Glauberova sůl Na2SO4.10H2O, borax Na2B4O7.10H2O a kryolit Na3AlF6, v menším množství
také ve formě uhličitanu Na2CO3. Sodík je biogenní prvek, je součástí živočišných i
rostlinných organizmů. V lidském těle je to nejběžnější extracelulární kation, zatímco draslík
se vyskytuje především uvnitř buněk.
DRASLÍK – Je v přírodě hodně zastoupen, je však více rozptýlen než sodík. Jako sodík je
součástí různých křemičitanů a je obsažen v mořské vodě. Jeho významnými minerály jsou
sylvín KCl a podvojný chlorid karnalit KCl.MgCl2.6H2O. Draslík je obsažen v rostlinách a pro
podporu jejich růstu se jim dodává ve formě draselných hnojiv (draselný ledek KNO3).
RUBIDIUM – Provází ostatní alkalické kovy, jako příměs se nachází hlavně v lepidolitu, což je
poměrně značně komplikovaný hlinito-křemičitan lithno-draselný, a karnalitu.
CESIUM – Vyskytuje se pouze vzácně. V minerálech provází cesium obvykle ostatní alkalické
kovy. Minerál s největším výskytem cesia se nazývá polucit CsSi2AlO6 a nachází se v drúzách
ostrova Elby. Jinak se vyskytuje jako příměs obdobně jako rubidium.
FRANCIUM – V přírodě se francium vyskytuje jako produkt alfa rozpadu prvku aktinia, které
vzniká v rozpadové řadě uranu, a jeho stopy nalézáme v uranových a thoriových rudách.
Příprava, výroba a použití
LITHIUM – Vyrábí se elektrolýzou taveniny LiBr + LiCl. Lithiem se zlepšují vlastnosti různých
slitin – přidává se k olovu pro výrobu ložiskových kovů, jeho lehké a pevné slitiny s hliníkem
a hořčíkem se používají v letectví a kosmonautice. Je součástí galvanických článků,
používaných např. k napájení mobilních telefonů.
SODÍK – Kovový sodík se vyrábí elektrolýzou roztaveného NaOH při 330 °C nebo taveniny
směsi NaCl + CaCl2 při 600 °C. Velké afinity sodíku ke kyslíku se využívá k redukcím při
metalotermické přípravě některých kovů (Ti, Zr, Th, U) i v organické chemii. Spolu
s draslíkem se používá jako chladící médium jaderných reaktorů.
DRASLÍK – Draslík se vyrábí elektrolyticky z taveniny KOH nebo metalotermickou redukcí
KCl sodíkem podle rovnice KCl + Na K + NaCl (draslík se oddestiluje). Používá se (jen
minimálně kvůli své nestabilitě) k redukcím, k přípravě hyperoxidu draselného KO2, pro
výrobu fotoelektrických článků.
RUBIDIUM – Průmyslově se vyrábí elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého
a 40 % chloridu rubidného při teplotě 750 °C. Uplatňuje se při výrobě fotočlánků, jako getr
(látky sloužící k zachycení a odstranění posledních zbytků reaktivních přimíšených plynů) do
katodových trubic a jeho soli se přidávají do zábavné pyrotechniky kvůli barevnému efektu.
CESIUM – Výroba cesia je analogická s výrobou rubidia a stejně tak jeho použití. Kromě
toho se také používá do přístrojů pro noční vidění, ve fotonásobičích elektronů a v
televizních přijímačích. Izotop 137Cs s poločasem rozpadu 33 let se používá v
nedestruktivním zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii) a při ozařování rakovinných
nádorů.
FRANCIUM – Uměle se francium připravuje protonovým bombardováním thoria.
Sloučeniny
SODÍK – Hydroxid sodný NaOH je jedním z klíčových produktů chemické výroby. Je to bílá,
krystalická, silně hygroskopická látka, dobře rozpustná ve vodě (za uvolnění tepla). Je to
velmi silná (iontová) zásada. Vyrábí se elektrolýzou nasyceného roztoku NaCl. Používá se ke
zmýdelňování tuků, k výrobě vodního skla (Na4SiO4), sody (Na2CO3) i dalších sodných
sloučenin. Chlorid sodný NaCl se získává výhradně přečištěním přírodních surovin. Je to bílá
krystalická látka s iontovou strukturou, dobře rozpustná ve vodě. Je základní surovinou pro
výrobu NaOH, Cl2, Na, HCl, Na2CO3 a dalších látek praktického významu. Velké použití má v
potravinářství (kuchyňská sůl) i v keramickém a mýdlařském průmyslu. Peroxid sodný Na2O2
je žlutý prášek, vznikající hořením sodíku na vzduchu. Je silným oxidačním a bělícím činidlem.
Používá se také do dýchacích přístrojů, protože váže CO2 a uvolňuje kyslík podle rovnice
. Uhličitan sodný Na2CO3x10H2O (soda) je bílá krystalická
látka, dobře rozpustná ve vodě. Žíháním přechází na bezvodý uhličitan, tzv. kalcinovanou
sodu. Ve velkém množství se používá při výrobě skel, mýdel, papíru, při čištění a praní a při
změkčování vody. Uhličitan sodný se vyrábí Solvayovou metodou:
,
→ . Hydrogenuhličitan
sodný NaHCO3 je poměrně málo rozpustná bílá látka zásaditých vlastností, která vzniká
zaváděním CO2 do roztoku uhličitanu sodného, reakcí s vodou se zase uvolňuje. Používá se v
potravinářství jako kypřící prášek do pečiva a k přípravě šumivých prášků, v lékařství ke
snížení kyselosti žaludečních šťáv (tzv. jedlá soda).
DRASLÍK – Hydroxid draselný KOH se používá při výrobě mýdel reakcí s vyššími mastnými
kyselinami. Draselná mýdla jsou většinou tekutá, na rozdíl od sodných, která jsou téměř
všechna pevná. Hydroxid draselný se také používá při výrobě léčiv, celulózy, papíru, umělého
hedvábí a oxidu hlinitého. Uhličitan draselný K2CO3 (potaš) se ve velké míře využívá ve
sklářském, textilním a mydlářském průmyslu. Je zdrojem oxidu draselného, který je součástí
speciálních skel pro optiku a barevné televizní obrazovky. Chlorid draselný KCl slouží jako
draselné hnojivo a jako výchozí surovina pro výrobu ostatních draselných solí.
FRANCIUM – Fluorid francia je sloučeninou s největším rozdílem elektronegativity mezi
vázanými prvky.