Alkalijski metali

Question 1

Koje su karakteristične boje plamena za alkalijske metale?

Answer 1

Li - crvena
Na - žuta
K - ljubičasta
Rb - tamnocrvena
Cs - plava

Question 2

Kakva je veza litij-litij i kako je uopće detektirana?

Answer 2

Moguće je detektirati dvoatomne molekule metala pri ekstremnim uvjetima
Jačina Li-Li veze je 1/4 jačine veze H-H (koja je dosta jaka)

Question 3

Zašto se litij koristi u medicinske svrhe?

Answer 3

Kao lijek protiv psihičkih poremećaja

Question 4

Koji su jedini metali lakši od vode?

Answer 4

Litij (najniža gustoća), natrij i kalij

Question 5

Kakva je reaktivnost alkalijskih metala i zašto?

Answer 5

Jako su reaktivni jer imaju samo jedan valentni elektron koji jako lagano otpuštaju (mala Ei) -> zato su dobri reducensi

Question 6

Kakvi su koordinacijski brojevi kod alkalijskih metala?

Answer 6

Svi imaju K.B.=6 osim cezija koji je dovoljno velik da ima K.B.=8

Question 7

Kako se mogu dobiti alkalijski metali?

Answer 7

Li i Na -> elektrolizom talina njihovih soli
K, Rb i Cs -> redukcija parama natrija

Question 8

Kako se može dobiti spektroskopski čisti natrij? Koja primjena te reakcije ti je poznata?

Answer 8

Raspadom natrijevog azida

2 NaN3(s) -> 2Na(s) + 3 N2(g)

Ovom reakcijom se napuhuju zračni jastuci u autima -> 50mg NaN3 je dovoljno
Azidi su osjetljivi na fizičke podražaje

Question 9

Zašto je opasno koristiti natrij za sušenje kloroforma?

Answer 9

Iako se natrij inače koristi za sušenje organskih otapala, reakcija natrija i kloroforma je jako opasna i eksplozivna zbog cijepanja C-Cl veza

Question 9

Zašto je opasno koristiti natrij za sušenje kloroforma?

Answer 9

Iako se natrij inače koristi za sušenje organskih otapala, reakcija natrija i kloroforma je jako opasna i eksplozivna zbog cijepanja C-Cl veza

Question 10

Kako se skladište natrij cezij te zašto?

Answer 10

Zbog svoje reaktivnosti -
Natrij - u petroleju te nastaje zaštitni sloj
Cezij - u ampulama

Question 11

Zašto litij ima jače izražen kovalentni karakter veze?

Answer 11

Slično kao kod berilija -> posljedica velike gustoće naboja

Question 12

Ioni alkalijskih metala su kakve Lewisove kiseline?

Answer 12

Tvrde -> mali ionski radijusi, veliki pozitivni naboj, dobro solvatirani, prazne valentne orbitale s LUMO visokih energija

Question 13

Koja je posljedica/primjeri razlike litija i ostalih alkalijskih metala?

Answer 13

1.Litijeve soli su podložne hidrolizi -> zbog udjela kovalentnog karaktera u vezi
LiOH(s) + 3 H2O(l) → [Li(H2O)3(OH)] (aq) + H2O(l) ⇄[Li(H2O)4]+(aq) + OH−(aq)
Soli ostalih metala će samo disocirati
2. LiOH je slabija baza -> u reakciji s CO2 koji se raspada (ostali alk. M imaju stabilne karbonate) -> dijagonalna sličnost s magnezijem
3. Litij ne može reducirati vodik iz alkina, a drugi alk. M mogu

Question 14

Koji su primjeri dijagonalne sličnosti litija i magnezija?

Answer 14

Karbonati litija i magnezija nisu stabilni
Li2CO3 (i MgCO3) → Li2O(s) + CO2(g) {i MgO(s) + CO2(g)}
Nirati litija i magnezija se raspadaju do N2O4
4 LiNO3(s) {i Mg(NO3)2} → 2 Li2O(s) +2 N2O4(g) + O2(g) {i MgO(s) + N2O4(g) + O2(g)
za razliku od nitrata drugih alk M
2 MNO3(s)→ 2MNO2(s) + O2(g)

Question 15

Kako alkalijski metali reagiraju s kisikom? Objasni zašto?

Answer 15

Litij s kisikom stvara Li2O, u malim tragovima je prisutan peroksid (Li2O2)
Natrij stvara peroksid, a pri ekstremnijim uvjetima i s viškom kisika nastaje superoksid
Kalij, rubidij i cezij s kisikom stvaraju superokside
Razlog različitosti je zbog veličine kationa alkalijskih metala i veličine aniona kisika i stabilnosti konačnih spojeva

S ozonom K, Rb i Cs stvaraju ozonide

Question 16

Kako alkalijski metali reagiraju s vodikom?

Answer 16

2 M(s) + H2 (g) -> 2MH(s)
To su ionski hidridi -> struktura analogna NaCl

Question 17

Kako alkalijski metali reagiraju s dušikom?

Answer 17

Litij i natrij stvaraju nitride
6 Li(s) + N2(g) →2 Li3N(s)
Litij je jedini dovoljno jak reducens da pocijepa trostruku vezu u dušiku, a natrij to može pri ekstremnim uvjetima
Li3N(s) + 3 H2O(l) →3 LiOH(aq) + NH3(aq) + E

Natrij, kalij, rubidij i cezij stvaraju azide
npr. KN3

Question 18

Kako alkalijski metali reagiraju s halogenim elementima?

Answer 18

2M (s) + X2(g) -> 2MX(s)

Question 19

Kako raspoznati okside, superokside i perokside?

Answer 19

Pomoću različitih produkata reakcije s vodom
Oksidi s vodom stvaraju hidroksidne ione
Peroksidi s vodom stvaraju hidroksidne ione i vodikov peroksid
Superoksidi s vodom stvaraju hidroksidne ione, vodikov peroksid i kisik

Question 20

Kakvi su ozonidi alkalijskih metala?

Answer 20

K, Rb i Cs ozonidi su nestabilni i reagiraju eksplozivno
3 MO3(s) → O3(g) + 3 MO2(s)
Li i Na ozonidi su izrazito nestabilni i moraju biti sintetizirani iz CsO3 pri niskim temperaturama

Question 21

Kako se etanol suši pomoću elementarnog natrija?

Answer 21

Natrij i etanol se kuhaju dok ne nastane etoksid te se doda još etanola
Natrijev etoksid reagira s vodom te nastaju etanol i natrijev hidroksid

Question 22

Što su amalgami?

Answer 22

Legura žive i nekog drugog metala
Korisni su kao reducensi
Hg(l) + M(s) → AMALGAMI

Question 23

Zašto samo litij i natrij imaju hidratizirane soli?

Answer 23

Zbog male veličine iona, imaju veliku polarizacijsku moć i mogu polarizirati vodu tj vezati ju na sebe tijekom formiranja soli

Question 24

Kako se mijenja gustoća naboja u nizu Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+?

Answer 24

Opada zato što je gustoća naboja obrnuto proporcionalna s veličinom atoma/iona

Question 25

O čemu ovisi entalpija hidratacije?

Answer 25

O veličini iona -> što je manji, to je veća polarizacijska moć pa je entalpija veća O naboju iona -> što je veći naboj, to je lakše privući molekule vode pa je entalpija veća

Question 26

Koji su neki primjeri kompleksnih spojeva alkalijskih metala i o čemu ovisi njihova stabilnost?

Answer 26

Polidentatni ligandi s velikim brojem donornih (kisikovih) atoma: kruna eteri, kaliksareni, kriptandi Stabilnost ovisi: o omjeru veličine kationa i veličine šupljine broju donornih atoma i njihovoj raspodjeli (simetričnosti) prisutnosti elektron odvlačećih skupina -> zbgo smanjenja bazičnosti donornih atoma

Question 27

Zašto valinomicin specifično veže kalijev ion?

Answer 27

Natrij kompleksira 10^5 puta slabije s valinomicinom od kalija zbog razlike u veličini iona Valinomicin je prirodni ionofor -> prenosi kalijeve ione u biološkim sustavima

Question 28

Koji je kation najstabilniji pri kompleksiranju s 18-kruna-6-eterom?

Answer 28

Kalij -> zbog svoje veličine

Question 29

Navedi i objasni karakteristike otopine nastale uvođenjem alkalijskih metala u tekući amonijak

Answer 29

Razrijeđene otopine - plave boje, umjereno stabilne na temperaturama kad je amonijak tekućina Otopine iznad 3M - brončana boja i metalni sjaj (slično M(l) M(s) ⇄M(am.) ⇄M+(am.)+ e–(am.) vode struju i paramagnetične su -> zbog nesparenih i slobodnih elektrona u otopini Otopina ima manju gustoću nego čisto otapalo -> zato što se elektroni i nespareni elektroni na dušiku odbijaju te se povećava volumen otopine -> manja gustoća -> "MODEL ŠUPLJINE" Nestabilne otopine -> uz FeCL3 ili svjetlost Na(s) + NH3(l) → NaNH2(s) + ½ H2(g) Kationi u amonijaku su jaki reducensi 2 K2[Ni(CN)4] + M(am)+ → K4[Ni2(CN)6] + 2 MCN

Question 30

Što su zintlove faze i opiši karakteristike

Answer 30

To su intermetalni spojevi alkalijskih metala npr. Na4Pb9 -> dobiven tako da je olovo stavljeno u tekući amonijak s prisutnim natrijem -> Na u NH3(l) je toliko jak reducens da nastane Pb9(4-) Na(s) + NH3(l) → plava otopina + Pb → zelena otopina Pb9(4-) je dokazan elektrolizom -> na anodi nastaje olovo Veze u anionskim klasterima (Pb9(4-)) su između ionske, metalne i kovalentne Većina poslijeprijelaznih metala i polumetala (grupe 13-16) tvori nabijene klastere -> i kationske (Bi9(5+)) i anionske (Sb5(3-)) anionski klusteri najčešće nastaju reakcijom elemenata s amonijačnim otopinama alkalijskih i zemnoalkalijskih metala.

Question 31

Što su elektridi?

Answer 31

Neprozirni kristali metalnog sjaja koji su dobri vodiči -> dobiveni dodavanjem liganda koji može vezati alkalijski kation u plavu otopinu alkalijskog metala u amonijaku te otparavanjem viška otapala M(s) ⇄M(am.) ⇄M+(am.)+ e–(am.) + 18-kruna-6 → ELEKTRID npr. Cs ne ulazi u šupljinu kruna etera (zbog veličine) nego povezuje dva kruna etera

Question 32

Što su alkalidi?

Answer 32

To su anioni alkalijskih metala Iako je nastajanje takvih aniona (Na-) jako endotermno, dolazi do kompenzacije zbog stvaranja kristalne rešetke -> jako egzotermna reakcija 2 Na(s) + CH3CH2NH(l) + 222-crypt(s) → [Na(222-crypt)]+Na-(s) (Ispod -10°C)

Question 33

Koje su karakteristike interkalacijskih spojeva alkalijskih metala s grafitom?

Answer 33

Dobiveni su umetanjem iona alkalijskih metala između slojeva grafita Spojevi opće formule CxM -> kationi M+ između slojeva s delokaliziranim nabojem -ako je M = K, x= 8, 24, 36, 48 i 60 KC8 (crveno smeđe)→ KC24→ KC36→ KC60(plavo) -ako je M = Na, jako nestabilni NaC64 -ako je M = Li, x= 6, 12, 18 razmak među slojevima u grafitu 3,25 Å→ u C8K 5,43 Å svojstva - poluvodiči, supravodljivi pri niskim temperaturama; reaktivni (s vodom eksplodiraju)

Question 34

Navedi neke značajke organometalnih spojeva alkalijskih metala (organolitijevih spojeva)

Answer 34

Organometalni spoj - veza metal-ugljik Veza M-C je 2,5 puta slabija od veze M-O ili M-N Organolitijevi spojevi : -primjena u organskoj i anorganskoj kemiji -> jaki nukleofili/baze -reaktivni -> na zraku ili u kontaktu s vlagom se zapale -> pirofroni -imaju jači kovalentni karakter veze od npr. organonatrijevih spojeva (vode struju) dobivanje - RCl(s) + 2 Li(s) → RLi(s) + LiCl(s) CH3Br + Li -> CH3-Li (kovalentno) ili CH3(-)Li(+) (ionski) Jači je udio kovalentnog karaktera u vezi -> zato nema disocijacije Koordinacijski brojevi su 2-6 ali najčešće 4 (LiCH3)n --> može biti teramer (kocka) ili heksamer (oktaedar)