alkalijski i zemnoalkalijski metali · otopine alkalijskih metala u tekućem amonijaku:-plavo...

Alkalijski metali

Litij (gr. litheos – kamen) → 1817. J.A. Arfvedson

1855. Bunsen i Matthiensen → elektroliza

taline litijevog klorida

Natrij (lat. natria ) → 1807. otkriven i izoliran;

H. Davey → elektroliza taline natrijevog

hidroksida

Kalij (lat. kalium – alkalija) 1807. otkriven i izoliran; H. Davey → elektroliza taline kalijevog

hidroksida

Rubidij (lat. rubidius – crven) 1861. otkriven→ Bunsen i Kirchhoff

Cezij (lat. caesius – nebesko plava) 1860. otkriven → Bunsen i Kirchhoff

Reaktivnost alkalijskih metala

Litij

Natrij

Kalij

Rubidij

Cezij

Kemijska svojstva alkalijskih metala

Reakcije s H2

2 M(g) + H2(g) → 2 MH(s)

Reakcije s O2

4 Li(s) + O2(g) → 2 Li2O(s)

2 Na(s) + O2(g) → 2Na2O2(s)

M(s) + O2(g) → MO2(g) M = K, Rb, Cs

Reakcije s N2

6 Li + N2(g) → 2 Li3N(s)

Reakcije s halogenim elementima

2 M(s) + X2(g) → 2 MX(s)

Li2O

Na2O2

KO2

S grafitom → spojevi

opće formule CxM

-ako je M = K

x = 8,24,36,48 i 60

grafit 3,25 Å → u C8K

5,43 Å

-ako je M = Li

x = 6,12,18

Interkalacijski spojevi

Otopine alkalijskih metala u tekućem amonijaku:

- plavo obojene ukoliko su razrijeđene; stabilne na temperaturama na kojima je amonijak tekućina

Na(s) + NH3(l) → NaNH2 + 1/2H2

(FeCl3 ili h)

- vode struju, paramagnetične → solvatizirani elektroni

M(s) →M+(am.) + e(am.)

–

- otopina ima manju gustoću od čistog otapala

- konc. otopine iznad 3M: brončana boja i metalni sjaj → svojstva slična onima u tekućim metalima

1891. Johansen→

Na(s) + NH3(l) → plava otopina + Pb → zelena otopina

1907. Kraus → elektroliza “zelene otopine Na i Pb u NH3(l)” → anoda: Pb

1930. E. Zintl → određen sastav produkta reakcije Na/Pb u tekućem amonijaku→ Na4Pb9

Kemijska veza: između ionske, kovalentne i metalne

Alkalijski metali i makrociklički ligandi

Konstante stabilnosti kriptata-221 i -222 alkalijskih metala u smjesi MeOH/H2O

K+

valinomicin

K+

Struktura K+ kompleksa s nonaktinom-

cikličkim polipeptidom

Alkalijski metali i RNH2

Otopine alkalijskih metala u alkilaminima → apsorpcijski spektar → prijenos naboja

između alkalidnog aniona M-

i otapala → dijamagnetizam

očekivan za s2 konfiguraciju

M- iona

Na + CH3CH2NH2 + 222-crypt

→ [Na(222-crypt)]+Na-

Žute ili narančaste boje

2Na(g) → Na(g)+ + Na(g)-

E = 438 kJ mol-1

Alkalidi stabilniji od elektrida:[M(crypt)]+e-

Organometalni spojevi alkalijskih metala

Organometalni spoj-veza metal ugljik

Litij-organometalni spojevi:primjena u organskoj i anorganskoj kemiji

Veza M-C oko 2,5 puta slabija od veze M-N ili M-O: omogućen prijenos alkilnih i arilnih skupina

RCl + 2Li → RLi + LiCl

Organolitijevi spojevi reaktivni→ na zraku ili u kontaktu

s vlagom se zapale

Koordinacijski brojevi: 2-6 ali 4 najčešći

(LiCH3)4 → tetramer

Li

CH3

+:-C Li C Li

43% ionski57% kovalentan

Reakcije organolitijevih spojeva

jaka baza

dobar nukleofil

CH3

Br Li CH3

Li+ ili CH3: Li- +

Jake baze reagiraju s kiselinama

eter

d-

d+

CH3:- + H+

jaka bazakiselina