Свойства и использование соединений щелочных металлов (гидроксид натрия и карбонат натрия)

| 2 октября, 2021 | Химия

Щелочные металлы — это элементы , которые не встречаются в природе в свободном состоянии, а скорее в форме ионных соединений, потому что эти металлы легко теряют свой валентный электрон и являются наиболее мощными восстановителями. Восстановление этих металлов включает электролиз их расплавленные (плавленые) галогениды.

Извлечение металлического натрия из руд

Путем электролиз расплавленного хлорида натрия в присутствии потока вещества , чтобы уменьшить температуру плавления в м е галогенида, окислительные и восстановительные реакции происходят на аноде и катоде, такие как следующие:

2Cl — → Cl 2 + 2e —      ( Окисление на аноде)

2Na + + 2 e — → 2Na      ( восстановление на катоде)

Соединения щелочных металлов

Из общеизвестных соединений натрия: гидроксид натрия NaOH и карбонат натрия Na 2 CO 3.

Гидроксид натрия NaOH

Важнейшие свойства гидроксида натрия

  1. Это белое гигроскопичное твердое вещество, гигроскопичное вещество — вещество, которое поглощает водяной пар из атмосферного воздуха.
  2. Обладает мыльным ощущением и разъедает кожу.
  3. Он легко растворяется в воде,образуя щелочной раствор, и реакция сопровождается выделением тепловой энергии, поскольку это экзотермическое растворение.
  4. Реагирует с кислотами,образуя натриевую соль кислоты и воды (реакция нейтрализации).

HCl (водн.)  + NaOH (водн.) → H 2 O (l) + NaCl (водн.)    Хлорид натрия

H 2 SO 4 (водн.) + 2NaOH (водн.) → 2 H 2 O (l) + Na 2 SO 4 (водн.)

Наиболее важные области применения гидроксида натрия

  1. Он используется во многих важных отраслях промышленности, таких как мыло, синтетический шелк и бумага.
  2. Применяется для очистки нефтиот кислых примесей.
  3. Он используется для обнаружения основных радикалов ( катионов), таких как Cu 2+и Al 3+ .

Обнаружение катионов Cu 2+ и Al 3+ с помощью растворов гидроксида натрия

Катион меди (II) Cu 2+ : обнаружение путем добавления раствора гидроксида натрия к раствору катиона, такого как сульфат меди II.

Наблюдение: образуется синий осадок гидроксида меди II, который становится черным при нагревании из-за образования оксида меди II.

CuSO 4 (водн.) + 2NaOH (водн.) → Na 2 SO 4 (водн.) + Cu (OH) 2 (s) ↓ синий п.

Cu (OH) 2 (s) → H 2 O (l) + CuO (s) ↓ черный ppt.

Катион алюминия Al 3+ : обнаружение путем добавления раствора гидроксида натрия к раствору катиона, такого как хлорид алюминия III.

Наблюдение: Обнаружен белый гелеобразный осадок гидроксида алюминия, который растворяется в избытке реагента (NaOH) с образованием метаалюмината натрия (NaAlO 2 ), растворимого в воде .

AlCl 3 (водн.) + 3NaOH (водн.) → 3NaCl (водн.) + Al (OH) 3 (s) ↓ белый п.

Al (OH) 3 (т.) + NaOH (водн.) → 2 H 2 O (л) + NaAlO 2 (водн.) ↓ метаалюминат натрия

Карбонат натрия Na 2 CO 3

Важнейшие свойства карбоната натрия

  1. Белый порошок легко растворяется в воде,а его раствор обладает щелочным действием.
  2. Это термостойкое соединение, плавится при нагревании без разложения.
  3. Он реагирует с кислотами,образуя натриевую соль кислоты и выделяется углекислый газ .

2HCl (водн.) + Na 2 CO 3 (т.) → 2NaCl (водн.) + H 2 O (л) + CO 2 (г)

Наиболее важные области применения карбоната натрия

  1. Он используется во многих важных отраслях промышленности, таких как производство стекла, бумажная промышленность и текстильная промышленность.
  2. Используется для снятия жесткости воды (смягчения воды).

Приготовление карбоната натрия в лаборатории

Пропуская углекислый газ через горячий раствор гидроксида натрия, затем раствор оставляют охлаждаться, постепенно отделяются белые кристаллы гидратированного карбоната натрия .

CO 2 (г) + 2NaOH (водн.) → H 2 O (l) + Na 2 CO 3 (водн.)

2NaOH (водн.) + CO 2 (г) → Na 2 CO 3. 10 H 2 O (т.) → Na 2 CO 3 (т.) + 10 H 2 O (об.)

Гидратированный карбонат натрия Na 2 CO 3 0,10 Н 2 О, известно как стиральная сода , поскольку она используется для удаления жесткости воды , которое возникшее из — за наличия растворимых Са 2+ и Mg 2+ соли в воде , где стиральная сода реагирует с этими солями, образующими карбонат кальция и карбонат магния, которые нерастворимы в воде , поэтому жесткость воды снижается, как показано в следующих уравнениях:

Na 2 CO 3 (водн.) + CaCl 2 (г) → CaCO 3 (т.) ↓ + 2NaCl (водн.)

Na 2 CO 3 (водн.) + MgSO 4 (водн.) → Na 2 SO 4 (водн.) + MgCO 3 (т.)  ↓

Получение карбоната натрия в промышленности (процесс Сольве)

Ученый Солвей разработал метод получения карбоната натрия из поваренной соли путем пропускания газов аммиака и углекислого газа в насыщенный водный раствор хлорида натрия для получения бикарбоната натрия.

NH 3 (г) + CO 2 (г) + NaCl (водн.) + H 2 O (л) → NaHCO 3 (водн.) + NH 4 Cl (водн.)

Затем нагревая бикарбонат натрия, он разлагается на карбонат натрия , воду и углекислый газ.

2NaHCO 3 (водн.) → Na 2 CO 3 (водн.) + H 2 O (об.) + CO 2 (г)

Биохимическая роль ионов натрия и калия

Ионы натрия

Считается, что они относятся к обычным ионам, присутствующим в плазме крови и в межклеточных жидкостях организма. Они содержатся во многих естественных источниках, таких как овощи (особенно сельдерей), молоко и его продукты. Они играют важную роль в жизненно важных процессы, потому что они представляют собой необходимую среду для переноса питательных веществ, таких как глюкоза и аминокислоты.

Ионы калия

Они считается от общих ионов , присутствующих в живой клетке , они играют важную роль в окислении глюкозы в живой клетке, чтобы произвести необходимую энергию для своей деятельности, они встречаются во многих природных источниках , таких как мясо, молоко, яйца, овощи и крупы.