body {scrollbar-3dLight-Color: olive}
body {scrollbar-Arrow-Color: maroon}
body {scrollbar-Base-Color: black}
body {scrollbar-DarkShadow-Color: black}
body {scrollbar-Face-Color: #CCFFCC}
body {scrollbar-Highlight-Color: silver}
body {scrollbar-Shadow-Color: #000000}
body {scrollbar-Track-Color: gray}


grupa 1 litowce















do strony głównej














wodór








Litowce -
grupa I
 
lit
sód
potas
rubid
cez

frans




Charakterystyka grupy:



Grupa najbardziej elektrododatnich pierwiastków – tzw.
metale alkaliczne. Ich elektrododatność rośnie (elektroujemność maleje)
wraz z numerem okresu. Coraz sÅ‚absze oddziaÅ‚ywanie dodatniego jÄ…dra
atomowego z coraz dalej poÅ‚ożonym elektronem walencyjnym uÅ‚atwia przejÅ›cie
tego ostatniego do anionu i utworzenie kationu. Niska energia jonizacji
litowców powoduje, że charakteryzuje je także niskie potencjały
normalne (około -3 V).
TworzÄ… tlenki typu X2O, ich
wodorotlenki XOH należą do najsilniejszych zasad. Czyste metale otrzymuje się
przez elektrolizÄ™ stopionych soli (chlorków) lub wodorotlenków. W przyrodzie
w stanie wolnym nie wystÄ™pujÄ…. W wysokiej temperaturze tworzÄ… pary
jednoatomowe, barwiące płomień na charakterystyczny dla danego pierwiastka
kolor:
Li  –   
karminowoczerwony 

Na –  
żółty                          
K  –   
fioletowy                   
(też
Rb i Cs)
Wszystkie litowce są białymi lub
srebrzystymi metalami, miękkimi, bardzo lekkimi, reaktywnymi; o niskich
temperaturach topnienia (180-30°C);
gwaÅ‚townie reagujÄ… z wodÄ… tworzÄ…c wodorotlenki i wydzielajÄ…c
gazowy wodór oraz duże ilości ciepła. Powoduje to najczęściej zapalenie się
metalu w czasie reakcji z wodÄ….
Ze wzglÄ™du na tÄ™ olbrzymiÄ… reaktywność należy je przechowywać w atmosferze
suchego gazu obojętnego lub pod warstwą nafty.
Wodorotlenki litowców są silnymi
elektrolitami, rozpuszczajÄ… siÄ™ doskonale w wodzie (proces silnie
egzotermiczny) i etanolu, atakują dość agresywnie szkło (szklanych naczyń
ze stężonymi roztworami tych wodorotlenków nie należy zamykać szlifowymi zamknięciami,
mogą one bowiem ulec "sklejeniu" z naczyniem, uniemożliwiając jego
otwarcie)
Sole litowców są w przeważającej większości
bezbarwnymi, dobrze rozpuszczalnymi w wodzie silnymi elektrolitami. Ich
elektroliza prowadzi do powstania w przestrzeni okoÅ‚okatodowej
wodorotlenku danego metalu i wydzielenie wodoru (na katodzie nastÄ™puje
rozkład elektrolityczny cząsteczek wody).

Z wodorem tworzÄ… wodorki MeH, bezbarwne
ciała stałe, o sieci krystalicznej typu chlorku sodowego. W związkach tych
wodór, jako mniej elektroujemny, przyjmuje wartościowość -1 i czasie
elektrolizy stopionych wodorków wydziela się na anodzie. Wodorki reaguja łatwo
z wodą dając w wyniku reakcji odpowiedni wodorotlenek i gazowy wodór:

NaH + H2O ——> Na+ + OH-
+ H2
{Na+ + H- + H+
+ OH-  ——> Na+ + OH- + H2}




do góry strony












H
- wodór   (iczba.atomowa.1, liczba masowa izotopów  1, 2, 3)

średnia
masa atomowa  1,008




konfiguracja elektronowa  
1
s1


wartościowość
 +1

"wzorzec" stopnia utlenienia w reakcjach redoksowych   



 -1
wyjÄ…tkowo, w wodorkach metali np. NaH




Wstęp:
Wodór,
mimo że otwiera I grupę układu okresowego pierwiastków, na tyle różni się
właściwościami chemicznymi i fizycznymi od pozostałych pierwiastków tej
grupy, że omawiany jest zazwyczaj osobno i nie zaliczany do litowców.
Wodór najprawdopodobniej jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we
Wszechświecie. Szacuje się, że jego zawartość (ilość atomów) jest sześciokrotnie
wiÄ™ksza niż liczba atomów wszystkich innych pierwiastków. 
Na Ziemi w przyrodzie występuje praktycznie tylko w postaci związków.
Podstawowym z nich jest woda, duże ilości wodoru występują także w związkach
organicznych.
Najlżejszy pierwiastek, gaz, ma dwa trwałe
izotopy: prot (1H) i deuter (2H lub D) oraz β-promieniotwórczy
tryt (3H lub T). W zasadzie izotopy wszystkich pierwiastków majÄ… identyczne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci chemiczne i fizykochemiczne, w tym
jednak przypadku, ponieważ następuje podwojenie (deuter) lub nawet potrojenie
(tryt) masy atomu, zwiÄ…zki o analogicznej strukturze a różniÄ…ce siÄ™
jedynie rodzajem izotopu wodoru mają dość znacznie różniące się właściwości
chemiczne, fizyczne i fizykochemiczne (np. rozpuszczalność lub szybkość
reakcji).
Deuter
występuje w naturalnym rozpowszechnieniu w wodorze w ilości około 0,02%.
Otrzymać go można przez wielokrotną elektrolizę wody, bowiem na katodzie łatwiej
redukcji ulega H+ niż D+, i tym sposobem pozostała po
elektrolizie np. roztworu NaCl woda bogatsza jest w deuter (ciężka wodę). Z 1
m3 wody można otrzymać 30 cm3 ciężkiej wody D2O.
Wodór występuje w postaci dwucząsteczkowego gazu
H2, jest silnym reduktorem, tworzy z tlenem mieszaninÄ™ wybuchowÄ…, spalajÄ…c siÄ™ tworzy wodÄ™.
W wodzie i innych cieczach rozpuszcza siÄ™ bardzo sÅ‚abo, natomiast
dobrze rozpuszcza siÄ™ w metalach. Tworzy wodorki zarówno z metalami
jak i niemetalami (LiH, BeH2, B2H4, CH4,
SiH4, NH3, PH3, H2O, H2S,
HF, HCl...)
o charakterze zasadowym (wodorki metali, amoniak) obojÄ™tnym (metan, silan) jak i kwaÅ›nym
(siarkowodór, chlorowodór,...). W reakcji bezpoÅ›redniej z gazowym azotem
tworzy amoniak
N2
+ 3H2 ——>  2NH3
Przemysł
tłuszczowy używa wodoru do katalitycznego uwodorniania nienasyconych tłuszczów
w procesie ich utwardzania.
W bezpośrednich reakcjach wodoru i tlenku węgla(II) CO można otrzymywać
metanol, metan oraz inne węglowodory.
Otrzymywanie:
Pierwiastkowy wodór można otrzymać przez
rozkład cząsteczki wody, i jest to główne źródło pozyskiwania
pierwiastkowego wodoru. Praktycznie proces rozkładu wody prowadzi się przez:
elektrolizÄ™
wodnych roztworów soli i wodorotlenków litowców oraz kwasów;
w tym przypadku zawarty w roztworze
elektrolit (sól, wodorotlenek czy kwas) głównie służy jako nośnik ładunku
elektrycznego
wypieranie wodoru z kwasów metalami leżącymi
przed wodorem w szeregu napiÄ™ciowym metali (metale nieszlachetne),
teoretycznie wszystkie metale leżące w
szeregu napięciowym przed wodorem powinny wypierać wodór z wody, podobnie
jak ma to miejsce w przypadku kwasów. Niektóre jednak z nich nie reagują z
wodÄ… (Zn, Al, Fe, Cr, Cd, Ni, Sn, Pb...) z powody cienkiej warstewki tlenku pokrywajÄ…cej
metal (pasywacja). Tlenki te nie reagują z woda i bronią dostępu do
czystego metalu. ReagujÄ… jednak z kwasami i metale te zanurzone w kwasie powodujÄ…
wydzielanie siÄ™ gazowego wodoru
ZnO + H2O
——>  brak reakcji
ZnO + 2HCl ——>
Zn2+ + 2Cl- + H2O
Zn + 2HCl ——> Zn2+ + 2Cl-
+ H2
dziaÅ‚anie wody na wodorki metali 
Ze względu na różnice w elektroujemności metali I i II grupy (około
0,9) i wodoru (około 2,2; bardziej elektroujemny niż metale), wodór w połączeniach z metalami (wodorki metali) występuje na -1
stopniu utlenienia. W roztworach wodnych wodorki o charakterze soli (zwiÄ…zki
jonowe, wodorki grupy I i II z wyjÄ…tkiem BeH2 i MgH2) 
oddysocjowujÄ… anion wodorkowy (H-),
który reagując z kationem wodorowym (H+), powstałym z dysocjacji
wody, tworzy czÄ…steczkÄ™ pierwiastkowego wodoru H2:
NaH + H2O ——> Na+ + OH-
+ H2
Na+ + H- + H+
+ OH-  ——> Na+ + OH- + H2
Wodorki berylu i magnezu nie ulegajÄ… tej reakcji, bowiem wiÄ…zania
metal-wodór w tych związkach, ze względu na zbyt małą różnicę w
elektroujemnościach, nie mają w dostatecznym stopniu charakteru jonowego.
(Elektroujemność berylu i magnezu wynosi 1,2 a wodoru 2,2)
działanie tlenku węgla(II) na
parÄ™ wodnÄ…
Przepuszczając parę wodna nad rozżarzonym
koksem (1200°C) otrzymuje siÄ™ wysokoenergetyczny tzw. gaz wodny:
C + H2O = H2 + CO
Z gazu wodnego można otrzymać
czysty wodór  w katalizowanej reakcji z dodatkowa iloÅ›ciÄ… pary wodnej i
przez usunięcie powstałego ditlenku węgla CO2:
H2 + CO + H2O
——>  H2 + CO2
W otrzymywaniu wodoru na skalę przemysłową stosuje się elektrolizę zakwaszonej wody lub roztworu
chlorku sodowego ( proces przemysłowego otrzymywania NaOH).
Właściwości:
W temperaturze pokojowej wodór nie jest aktywny chemicznie.
BezpoÅ›rednio reaguje tylko z fluorem, zaÅ› z chlorem w przypadku naÅ›wietlania
promieniowaniem elektromagnetycznym. Z tlenem reaguje wybuchowo w temperaturze
powyżej 400°C. Szczególnie silny wybuch nastÄ™puje przy zmieszaniu wodoru z
tlenem w ilościach 2:1 (mieszanina piorunująca). Reakcja utleniania wodoru
do wody musi jednak zostać zainicjowana odpowiednio wysoka temperaturą
(lokalnie), a wydzielające się w czasie reakcji spalania wodoru ciepło
wystarcza do podtrzymania reakcji i jej eskalacji przebiegającej w sposób
niezwykle gwałtowny (wybuch).
Wodór jest silnym reduktorem, szczególnie w wyższych
temperaturach, pozwalającym redukować tlenki wielu metali do postaci
metalicznej (np. CuO już w 150°C redukuje siÄ™ do metalicznej miedzi).
Wodór cząsteczkowy występuje w dwóch odmianach o nieco
innych właściwościach fizycznych (różnym cieple właściwym). Ponieważ
proton, tworzący jądro atomu wodoru, może być opisany dwiema wartościami
spinu (kierunek obrotu indukujÄ…cego moment magnetyczny jÄ…dra), dwuatomowa czÄ…steczka
wodoru może być zbudowana z atomów o identycznych spinach (ortowodór,
bogatszy energetycznie) lub o spinach przeciwnych (parawodór).
Magnetyczne właściwości jąder atomów wodoru zostały wykorzystane w
szeroko stosowanej metodzie analitycznej (głównie ustalanie struktury związków
organicznych, zawierających wodór) 1H-NMR (magnetyczny
rezonans jÄ…drowy).
Mała masa cząsteczek wodoru i niewielki ciężar (w porównaniu
z innymi pierwiastkami i cząsteczkami) powoduje niezwykłą łatwość
dyfuzji przez różne materiały, między innymi folie metalowe, oraz zdolność
rozpuszczania się w niektórych metalach (pallad platyna, nikiel, miedź,
...)




POWRÓT do
tablicy

do góry strony









Li
- lit   (iczba.atomowa.
3,   liczba masowa izotopów 6, 7)
średnia
masa atomowa  6,939



konfiguracja elektronowa  
1
s2   
2 s1


wartościowość
 +1




Wstęp:
Pierwszy pierwiastek grupy litowców. Ma dwa
trwałe izotopy: 6Li i 7Li. W przyrodzie spotykany dość
rzadko (rozpowszechnienie wag. 0,0004%), wyÅ‚Ä…cznie w postaci zwiÄ…zków.
Metaliczny otrzymuje siÄ™ przez elektrolizÄ™ stopionych soli lub wodorotlenku.
Metaliczny reaguje dość gwałtownie z wodą (lecz łagodniej niż Na) tworząc
wodorotlenek i wydzielajÄ…c gazowy wodór. Ogrzewany w strumieniu
wodoru tworzy wodorek litu LiH (H na   -1 stopniu utlenienia). Spalany w tlenie
tworzy Li2O, silnie zasadowy tlenek, który z wodÄ… tworzy
wodorotlenek litu. Od innych metali alkalicznych różni go trudna rozpuszczalność
niektórych jego soli: fluorku, wÄ™glanu i fosforanu. Jako jedyny litowiec
tworzy z azotem azotek Li3N, a z wÄ™glem
węglik litu Li2C2

Właściwości fizyczne:
 MiÄ™kki metal (daje siÄ™ kroić nożem),

Charakter chemiczny:

 NajsÅ‚abiej reaktywny z grupy litowców. Z tlenem reaguje dopiero powyżej
temperatury 100°C, w atmosferze powietrza nie traci poÅ‚ysku (nie utlenia siÄ™
powierzchniowo), także z wodą reaguje spokojniej niż pozostałe litowce.
Wodorek litu jest najtrwalszy w grupie wodorków litowców, ulega rozkładowi
dopiero w próżni w temperaturze okoÅ‚o 450°C.
Od innych litowców odróżnia go także fakt tworzenia w czasie spalania w
powietrzu tlenków Li2O (pozostaÅ‚e litowce tworzÄ… nadtlenki). 

Informacje dodatkowe:
Wodorotlenek litu rozpuszcza się w wodzie i alkoholu słabiej niż
wodorotlenki pozostałych litowców.
 



POWRÓT do
tablicy

do góry strony






 


Na
- sód   (iczba.atomowa.
11,   liczba
masowa izotopów 23)
średnia
masa atomowa  22,990




konfiguracja elektronowa  

1 s2    2
s2p6   
3 s1


wartościowość
 +1









Wstęp:
Ma jeden trwały izotop. W przyrodzie występuje często (rozpowszechnienie
wag. 2,5%), wyłącznie w postaci związków. Metaliczny otrzymuje się przez
elektrolizę stopionych soli lub wodorotlenku. Podstawowym źródłem sodu jest
kopalniana sól NaCl. Ze wzglÄ™du na reaktywność metaliczny sód musi być
przechowywany pod warstwÄ… nafty. Na powietrzu bardzo szybko pokrywa siÄ™ warstwÄ…
tlenku.
Metaliczny reaguje dość gwałtownie z wodą (lecz łagodniej niż K) tworząc
wodorotlenek i wydzielajÄ…c gazowy wodór. Ogrzewany w strumieniu
wodoru tworzy wodorek sodu NaH (H na -1 stopniu utlenienia). Spalany w tlenie
tworzy nadtlenek Na2O2. Tlenek sodu Na2O z wodÄ…
reaguje gwaÅ‚townie wytwarzajÄ…c wodorotlenek NaOH. Z fluorowcami
metaliczny sód reaguje bezpoÅ›rednio dajÄ…c odpowiednie halogenki. Z alkoholami
tworzy alkoholany R-O-Na.
Właściwości fizyczne:
 MiÄ™kki metal (daje siÄ™ kroić nożem), gÄ™stość poniżej 1 g/cm3
(pływa na powierzchni wody).
Sole sodu sÄ… bezbarwnymi, Å‚atwo rozpuszczajÄ…cymi siÄ™ w wodzie
substancjami krystalicznymi.

Charakter chemiczny:

 Z tlenem reaguje Å‚atwo, pokrywajÄ…c siÄ™ warstwÄ… tlenków (matowieje
na powietrzu), w czasie spalania daje nadtlenek Na2O2, który
gwałtownie reaguje z wodą dając wodorotlenek sodu i nadtlenek wodoru:
Na2O2 + H2O 
——>  NaOH + H2O2
zaś z dwutlenkiem węgla daje węglan i tlen (stosowany do
oczyszczania powietrza z CO2):
2Na2O2 + 2CO2 
——>  2Na2CO3 + O2
Wodorotlenek sodu otrzymuje się głównie przez elektrolizę
roztworu chlorku sodu. W obecności jonów sodowych na katodzie następuje
redukcja jonów wodorowych (produktu dysocjacji wody) i w roztworze powstaje
nadmiar jonów wodorotlenowych. Na anodzie dochodzi do utlenienia jonów
chlorkowych do cząsteczkowego chloru Cl2 i w końcowym efekcie tych
procesów w roztworze po elektrolizie zawarte są jony sodowe i wodorotlenowe.
Wodorotlenek sodu jest substancja higroskopijna oraz Å‚atwo
reagującą z ditlenkiem węgla CO2, stąd często stosuje się go do
osuszania powietrza i iloÅ›ciowego wyÅ‚apywania  CO2.
2NaOH + CO2 ——>  Na2CO3
+ H2O
Węglany litowców w reakcji z CO2 przechodzą w wodorowęglany
("kwaśne sole"):
Na2CO3 + CO2 + H2O
——>  2NaHCO3
Zarówno węglany jak i wodorowęglany, jako sole słabego kwasu
węglowego H2CO3 ulegają hydrolizie.

Informacje dodatkowe:
Metaliczny sód stosuje się do dokładnego odwodnienia organicznych
rozpuszczalników (oczywiście tylko tych, które nie reagują z sodem; np.
alkohole tworzą alkoholany R-O-Na). Znajduje także zastosowanie jako substrat
w niektórych reakcjach organicznych.
Metaliczny sód znajduje zastosowanie jako substancja chłodząca w
reaktorach atomowych (stopiony, t.top. 98°C) i jako czynnik
suszący do suszenia rozpuszczalników organicznych.
Azotany sodu i potasu noszÄ… zwyczajowÄ… nazwÄ™
saletry.




POWRÓT do
tablicy

do góry strony





 


K
- potas   (iczba.atomowa.
19,   liczba
masowa izotopów 
39, 40, 41)
średnia
masa atomowa  39,102



konfiguracja elektronowa  

1 s2    2
s2p6    
3 s2p6 (3d)  
4 s1


wartościowość
 +1









Ma dwa trwaÅ‚e izotopy - 39K i 41K, oraz izotop β-promieniotwórczy 
40K (czas półtrwania 1,3 miliardów lat!!). W przyrodzie wystÄ™puje
czÄ™sto (rozpowszechnienie wag. 2,5%), wyÅ‚Ä…cznie w postaci zwiÄ…zków.
Metaliczny otrzymuje siÄ™ przez elektrolizÄ™ stopionych soli lub wodorotlenku.
Ze wzglÄ™du na reaktywność metaliczny potas musi być przechowywany pod
warstwÄ… nafty lub w atmosferze gazu obojÄ™tnego. Na powietrzu bardzo
szybko pokrywa siÄ™ warstwÄ… tlenku.
Metaliczny reaguje bardzo gwaÅ‚townie z wodÄ…,  tworzÄ…c
wodorotlenek i wydzielajÄ…c gazowy wodór oraz duże iloÅ›ci ciepÅ‚a, dziÄ™ki
czemu czÄ™sto dochodzi do samozapÅ‚onu. Spalany w tlenie tworzy nadtlenek K2O2.
Tlenek potasu K2O z wodÄ… reaguje gwaÅ‚townie wytwarzajÄ…c
wodorotlenek KOH.
Metaliczny potas znajduje zastosowanie jako substancja chÅ‚odzÄ…ca w reaktorach
atomowych (stopiony, t.top. 63°C). W zastosowaniach zwiÄ…zki potasu sÄ…
nieco droższe niż sodu.
Azotany sodu i potasu noszÄ… zwyczajowÄ… nazwÄ™ saletry.


POWRÓT do
tablicy

do góry strony






 


Rb
- rubid   (iczba.atomowa.
37,   liczba
masowa izotopów 
85, 87)
średnia
masa atomowa  85,47




konfiguracja elektronowa  

1 s2    2
s2p6   
3 s2p
6d10    
4 s2p6   
5 s1


wartościowość
 +1









Ma jeden trwaÅ‚y izotop - 85Rb i dÅ‚ugożyjÄ…cy izotop β-promieniotwórczy 
87Rb. W przyrodzie wystÄ™puje w dużym rozproszeniu
(rozpowszechnienie wag. 0,03%), wyÅ‚Ä…cznie w postaci zwiÄ…zków.
Metaliczny otrzymuje siÄ™ przez elektrolizÄ™ stopionych soli lub wodorotlenku,
albo przez redukcjÄ™ wodorotlenku magnezem w atmosferze wodoru. Ze wzglÄ™du
na reaktywność metaliczny rubid musi być przechowywany pod warstwą nafty lub
w atmosferze gazu obojÄ™tnego. Na powietrzu ulega natychmiastowemu zapÅ‚onowi.
Metaliczny reaguje bardzo gwaÅ‚townie z wodÄ…, 
tworzÄ…c wodorotlenek i wydzielajÄ…c gazowy wodór oraz duże iloÅ›ci ciepÅ‚a,
dzięki czemu często dochodzi do samozapłonu.
Temp. top. 39°C


POWRÓT do
tablicy

do góry strony





 



Cs
- cez   (iczba.atomowa.
55,   liczba
masowa izotopów 
133)
średnia
masa atomowa  132,905



konfiguracja elektronowa  

1 s2  2 s2p6 
3 s 2p6d10 
4 s 2p6d10 
5 s2p6 
6s1


wartościowość
 +1









Ma jeden trwaÅ‚y izotop - 133Cs. W przyrodzie wystÄ™puje w
niewielkiej iloÅ›ci (rozpowszechnienie wag. 0,0005%), wyÅ‚Ä…cznie w postaci
związków. Metaliczny otrzymuje się przez elektrolizę stopionych soli lub
wodorotlenku, albo przez redukcjÄ™ wodorotlenku magnezem w atmosferze
wodoru. Ze wzglÄ™du na reaktywność metaliczny cez musi być przechowywany pod
warstwÄ… nafty lub w atmosferze gazu obojÄ™tnego. Na powietrzu ulega
natychmiastowemu zapłonowi. Metaliczny
reaguje bardzo gwaÅ‚townie z wodÄ…,  tworzÄ…c wodorotlenek i wydzielajÄ…c
gazowy wodór oraz duże ilości ciepła. CsOH jest najsilniejszą zasadą.



POWRÓT do
tablicy

do góry strony









Fr
- frans   (iczba.atomowa.
87,   liczba
masowa izotopów 
223)
Å›rednia masa atomowa  223




konfiguracja elektronowa  


1 s2     2
s2p6   
3 s 2p6d10   
4 s2p6d 10f14   
5 s2p 6d10   
6 s2p6   
7 s1



wartościowość
 +1










Nie ma trwaÅ‚ych izotopów. 223Fr jest izotopem β-promieniotwórczym (czas półtrwania 21 minut). Najmniej elektroujemny pierwiastek. W wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciach zbliżony do cezu.


POWRÓT do
tablicy

do góry strony













do strony głównej