The Boss

(توزع مجانالوجه الله تعالي)

الباب الرابع

العناصر الممثلة فى بعض المجموعاتالكيمياءمج1Aعناصرالاقلاء2ثانوي

·  المجموعات المنتظمة هى المجموعات التى تتدرج به الخواص تدرجاً منتظماً لا يوجد فى العناصر الانتقالية

العناصر الممثلة:- تشمل عناصر:-(1)   الفئة (s) فى المجموعتان [(1A), (2A)]

(2)   الفئة (p) فى المجموعات [(3A), (4A), (5A), (6A), (7A)]

أولاً: عناصر الفئة (S)

مثال: عناصر المجموعة الأولى (الأقلاء) تعرف باسم الأقلاء لأن أكسيدها تذوب فى الماء مكونة القلويات

وجودها فى الطبيعة:-

[1] الصوديوم:- يحتل الترتيب السادس من حيث الانتشار فى القشرة الأرضية.

·        أهم خاماته: الملح الصخرى (NaCl)

[2] البوتاسيوم:- يحتل الترتيب السابع من حيث الانتشار فى القشرة الأرضية.

·        أهم خاماته: 

*كلوريد البوتاسيوم فى ماء البحر.     *رواسب الكارناليت [KCl.MgCl₂.6H₂O]

[3] بقية فلزات المجموعة نادرة الوجود.

[4] الفرانسيوم:- عنصر مشع ينتج من فقد عنصر الأكتنيوم(₈₉Ac²²⁷)   لجسيم ألفا (₂He⁴)

₈₉Ac²²⁷                          ₈₇Fr²²³ + ₂He⁴

الخواص العامة لعناصر المجموعة الأولى (A)

[1] تتميز بوجود إلكترون واحد مفرد فى مستوى الطاقة الأخير (ns¹) ويترتب على ذلك ما يلى:-

(‌أ)  كل عنصر منها تبدأ به دورة جديدة فى الجدول الدورى الحديث.

(‌ب)عدد تأكسدها (+1).

(‌ج)  نشطة كيميائيا لسهولة فقد إلكترون التكافؤ.

·قيم جهد تأينها الأول تعتبر من أقل قيم جهد تأين جميع العناصر المعروفة.

· بينما قيم جهد تأينها الثانى كبير جداً لأنه يتسبب فى كسر مستوى طاقة مكتمل.

(‌د)معظم مركباتها أيونية وكل أيون يشبه تركيب الغاز النبيل الذى يسبقه فى الجدول الدورى.

(‌ه)عوامل مختزلة قوية جداً.

(‌و) أكثر الفلزات ليونة وأقلها درجة إنصهار وغليان.

[2] أكبر الذرات المعروفة حجما فى الجدول الدورة الخاصة به.

ويزداد الحجم الذرى فى المجموعة بزيادة العدد الذرى وترتيب على ذلك ما يلى:-

(‌أ)زيادة نصف قطر الذرة يؤدى إلى:-

·تقليل ارتباط إلكترون التكافؤ بنواة الذرة ويجعل فقده سهلاً.

·تعتبر أعلى الفلزات إيجابية كهربية ونشاط كيميائى.

(‌ب)  كبر أحجام ذراتها وصغر جهد تأينها يؤدى إلى استخدامها فى الخلايا الكهروضوئية كما فى البوتاسيوم والسيزيوم حيث يسهل تحرر إلكترونات من سطح الفلز عند تعرضها للضوء.

الظاهرة الكهروضوئية:- هى ظاهرة تحرر إلكترونات من سطح بعض المعادن عند تعرضها للضوء.

(‌ج)   قلة كثافتها.

(‌د)     صغر سالبيتها الكهربية ولذلك تكون روابط أيونية قوية.

[3] عند إثارة إلكترونات ذرات هذه العناصر إلى مستويات طاقة أعلى فإنها تعطى الألوان المميزة لهذه العناصر.

الكشف الجاف: (كشف اللهب)طريقة الكشف:-

(1)   يغمس سلك من البلاتين فى حمض الهيدروكلوريك المركز لتنقيته.

(2)   يغمس السلك فى الملح المجهول ويعرض للهب بنزن غير المضىء.

(3)   يكتسب اللهب اللون المميز لكاتيون العنصر.

[4] بسبب نشاطها الكيميائى تحفظ تحت هيدروكربونات سائلة مثل الكيروسين لعزلها عن الهواء والرطوبة.

**الخواص الكيميائية:

[1] مع الهواء الجوى:-  تصدأ فى الهواء وتفقد بريقها لتكوين الأكاسيد.

[2] مع النيتروجين:-  يتحد معه الليثيوم مكوناً نيتريد الليثيوم

6Li + N₂      ∆       2Li₃N

ثم يتفاعل نيتريد الليثيوم مع الماء ويعطى هيدروكسيد الليثيوم والنشادر

Li₃N + 3H₂O                      3LiOH + NH₃h

[3] مع الماء:- تحل محل هيدروجين الماء مع انطلاق طاقة حرارية تؤدى إلى اشتعال الهيدروجين المتصاعد؛ لذلك لا يستخدم الماء فى إطفاء حرائق الصوديوم.

2Na + 2H₂O                         2NaOH + H₂ h+ طاقة

[4] مع الأكسجين:- ينتج ثلاثة أنواع من الأكاسيد

مع الليثيوم: يعطى الأكسيد العادى (عدد تأكسد الأكسجين –2)

4Li + O₂      180C⁰   2Li₂O أكسيد الليثيوم                 

مع الصوديوم: يعطى فوق أكسيد الصوديوم (عدد تأكسد الأكسجين –1)

2Na + O₂     300C⁰ Na₂O₂ فوق أكسيد الصوديوم           

مع البوتاسيوم والربيديوم والسيزيوم: يعطى السوبر أكسيد (عدد تأكسد الأكسجين – ½)

K + O₂      300C⁰  KO₂ سوبر أكسيد البوتاسيوم        

vوتعمل مركبات فوق الاكسيدوسوبرأكسيدكعوامل مؤكسدة قوية,حيث تتفاعل مع الماء والاحماض وتعطي فوق اكسيدالهيدروجين وأكسجين.

                 

Na₂O₂ + 2H₂O                 2NaOH   +   H₂O₂

  +H₂O₂+O₂2NaCl              Na₂O₂ + 2HCl

  2KO₂  + 2HCl                 2KCl     +   H₂O₂    +  O₂

  2KO₂  + 2H₂O                 2KOH   +  H₂O₂

*سوبر أكسيد البوتاسيوم:يستخدم فى تنقية جو الغواصات والطائرات من ثانى أكسيد الكربون ويعطى الأكسجين.

4KO₂ + 2CO₂      CuCl₂ / عامل حفاز   2K₂CO₃ + 3O₂

**ملاحظات:-

·        يمكن تحضير أكاسيد هذه العناصر بإذابة الفلز فى غاز النشادر المسال ثم إضافة الكمية المحسوبة من الأكسجين.

·       
الأكسيد المثالى لهذه العناصر هو الأكسيد العادى(X ₂O)  مثل Na₂O.

·        أكاسيد الأقلاء أكاسيد قاعدية قوية تتفاعل مع الماء منتجة أقوى القلويات ماعدا أكسيد الليثيوم.

[5] مع الأحماض:- تحل محل هيدروجين الحمض ويكون التفاعل عنيفاً.

2Na + 2HCl          بارد        2NaCl + H₂h

 

[6] مع الهيدروجين:-  يتكون هيدريدات الفلز

2Li + H₂      Heat    2LiH هيدريد الليثيوم                    

2Na + H₂     Heat    2Na H هيدريد الصوديوم               

·        الهيدريدات مركبات أيونية تتحلل كهربياً ويتصاعد الهيدروجين عن المصعد.

·        عدد تأكسد الهيدروجين فيها (-1)

 [7] مع الهالوجينات:- يكون التفاعل مصحوباً بانفجار وتتكون هاليدات أيونية شديدة الثبات.

2Na + Cl₂                       2NaCl

2K + Br₂                     2KBr

[8] مع اللافلزات الأخرى:- تتحد مع الكبريت والفوسفور

2Na + S                Na₂S كبريتيد صوديوم         

3K + P                           K₃P فوسفيد بوتاسيوم          

[9] أثر الحرارة على الأملاح الأكسجينية للأقلاء:-

1-      جميع كربونات الأقلاء لا تنحل بالحرارة ماعدا كربونات الليثيوم ينحل عند 1000 ⁵م

Li₂CO₃        1000 ^oc        Li₂O + CO₂

2-      تنحل نترات الأقلاء انحلالاً جزئياً إلى نيتريت الفلز والأكسجين.

2NaNO₃     Heat           2NaNO₂ + O₂

ملاحظات:-   يصاحب انحلال نترات البوتاسيوم انفجار شديد لذلك تستخدم فى صناعة البارود

·   لا يستخدم نترات الصوديوم فى صناعة البارود لأنها مادة متميعة؛ تمتص الرطوبة من الجو.

استخلاص فلزات الأقلاء من خاماتها

1-      لا توجد على حالة انفراد.

2-      توجد فى شكل مركبات أيونية.

3-      يصعب الحصول على الأقلاء بالطرق الكيميائية لصعوبة إرجاع الإلكترون المفقود من الفلز

Na⁺ + e^-                Na

تحضيرها:-بالتحليل الكهربى لمصهور هاليداتهامثل NaCl فى وجود بعد المواد الصهارة التى تخفض درجة انصهار هذه الهاليدات.

حيث تمكن العالم ”ديفى“  من الحصول على الصوديوم والبوتاسيوم بالتحليل الكهربى.

          2Na⁺ + 2e^-            2Na                    (الكاثود)  عندالمهبط

2Cl^-                  Cl2 + e^-                     (الانود)    عندالمصعد

أشهر مركبات الصوديوم

يتبع.....البوص22