Litowce

Litowce- wzory, właściwości

Litowce to pierwiastki metaliczne leżące w pierwszej grupie (IA) układu okresowego. Do litowców należą lit, sód, potas, rubid, cez i frans. Litowce mają konfigurację elektronową powłoki walencyjnej ns^1 i bardzo łatwo ulegają jonizacji oddając jeden elektron aby uzyskać konfigurację gazu szlachetnego. W związku z taką strukturą elektronową, litowce w związkach chemicznych przyjmują zawsze stopień utlenienia +I. Ze względu na silnie zasadowy charakter, litowce nazywane są również metalami alkalicznymi. Wszystkie litowce łatwo ulegają reakcji z tlenem atmosferycznym według równania 1, dając tlenki o wzorze M_2O (gdzie M to dowolny atom litowca). Reagują  one również samorzutnie i gwałtownie z wodą (nawet z wilgocią z powietrza) według równania 2, dając wodorotlenki o wzorze MOH. Tlenki litowców mają charakter silnie zasadowy i również gwałtownie reagują z wodą, tworząc wodorotlenki M (równanie 3). Wodorotlenki litowców są bardzo silnymi zasadami.

4M + O_2  \rightarrow 2M_2O (1)

2M + 2H_2O \rightarrow 2MOH + H_2 (2)

M_2O + H_2O  \rightarrow 2MOH (3)

W stanie wolnym, wszystkie litowce są miękkimi i ciągliwymi metalicznymi ciałami stałymi o niskiej temperaturze topnienia. Cez i frans topnieją już w temperaturze nieznacznie wyższej niż pokojowa (29 i 27 stopni).

Litowce- występowanie, otrzymywanie

Ze względu na wysoka reaktywność, litowce nie występują w przyrodzie w stanie wolnym, oraz bardzo rzadko w postaci minerałów tlenkowych (tylko rubid i cez). Sód występuje w przyrodzie w postaci rozpuszczonego w wodzie morskiej chlorku sodu, w postaci minerału halitu, tzw. Soli kamiennej (również NaCl) oraz jako saletra chilijska – azotan(V) sodu (NaNO_3). Na skalę przemysłową, otrzymuje się go poprzez elektrolizę stopionego NaCl w obecności CaCl_2 jako topnika, z zastosowaniem katody rtęciowej, w której rozpuszcza się sód. Potas występuje w przyrodzie w postaci minerałów potasowo – magnezowych (karnalit, langbeinit, polihalit) oraz w postaci minerału chlorkowego – sylwitu (KCl). Potas otrzymywany jest przemysłowo poprzez reakcję chlorku potasu z sodem w wysokiej temperaturze (równanie 4). Może być również uzyskiwany w procesie elektrolizy roztworu wodorotlenku potasu.

Na + KCl  \rightarrow  NaCl + K  (4)

Rubid i cez rzadko występują w minerałach ze względu na ich duże promienie jonowe, czyniące je „niekompatybilnymi” z lukami kationowymi w sieciach przestrzennych minerałów. Ważnym źródłem rubidu i cezu jest minerał zeolitowy pollucyt, Cs_2Al_2Si_4O_{12} \cdot 2H_2O, w którym rubid występuje często, podstawiając atomy cezu. Minerał ten poddawany jest odpowiednim procesom rozpuszczania i obróbki i krystalizacji, aby otrzymać czysty rubid i cez. Innym źródłem rubidu jest minerał rubiklin (Rb,K)AlSi_3O_8 (w którym cez może występować jako zanieczyszczenie). Głównym problemwm w otrzymywaniu Rb i Cs  jest ich rozdzielenie i oddzielenie od potasu. Uzyskuje się to poprzez powtarzana krystalizację odpowiednich soli.

Znaczenie dla organizmów żywych

Sód i potas są makroelementami niezbędnymi dla życia. Uczestniczą one w regulacji ilości wody oraz utrzymywaniu równowagi kwasowo zasadowej organizmów żywych (wchodząc w skład układów buforowych wraz z jonami fosforanowymi i węglanowymi), a także biorąc udział w przekaźnictwie nerwowym u zwierząt.

Litowce- zastosowanie

Metaliczny sód i potas znajdują zastosowanie jako wysoce skuteczne środki usuwające wilgoć i tlen z rozpuszczalników organicznych. Łatwe oddawanie elektronu przez metal sprawia, że litowce mogą być stosowane jako reduktory lub jako silne zasady.

Litowce znajdują również wiele zastosowań w postaci soli z różnego rodzaju kwasami Ważnym przykładem jest wykorzystanie soli litu z kwasami organicznymi w budowie akumulatorów (akumulatory litowo-jonowe). Łatwa jonizacja i niska elektroujemność litu zapewniają wysoki potencjał ogniwa, a niewielkie rozmiary i waga kationu decydują o jego ruchliwości w elektrolicie o postaci pasty lub gęstej cieczy, a także pozwalają ograniczyć wymiary i wagę ogniwa.