Litowce to najprzyjemniejsza grupa w całym układzie okresowym: jeden elektron walencyjny, stopień utlenienia +I i tyle. No dobra, prawie tyle, bo egzaminatorzy lubią je ubrać w mniej oczywiste sole i dziwne związki z tlenem. Wziąłem cztery zadania, w których trzeba uzgodnić równanie albo coś policzyć, i rozłożyłem każde na czynniki pierwsze. Część masz też wytłumaczoną na filmie. Lecimy.
Co warto mieć z tyłu głowy
Litowce to silne reduktory, więc chętnie oddają swój jedyny elektron walencyjny i przechodzą w kationy M+. To one w reakcjach się utleniają, a partner (wodór z wody, metal z soli, tlen) się redukuje. Druga rzecz: w zadaniach obliczeniowych prawie zawsze wracamy do jednej zależności, czyli warunków normalnych (1 mol gazu ⟶ 22,4 dm3) albo prostej proporcji z masą molową. Tyle teorii, sprawdzamy na zadaniach.
Wodorotlenek sodu wolny od chlorków otrzymuje się metodą amalgamatową. Na katodzie rtęciowej powstaje amalgamat: Na+ + e− + Hg ⟶ NaHg. Utworzony amalgamat NaHg rozkłada się pod działaniem wody, dając wodorotlenek sodu i odzyskując związaną rtęć. Zapisz w formie cząsteczkowej równanie otrzymywania NaOH z amalgamatu NaHg.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
W amalgamacie sód jest w formie metalicznej (stopień utlenienia 0), a w NaOH ma już +I, czyli sód się utlenia. Skoro oddaje elektron, to coś musi go przyjąć: robi to wodór z wody (+I ⟶ 0), który wydziela się jako H2. Rtęć jest tylko nośnikiem i wraca w postaci wolnej Hg.
Zapisujemy szkielet NaHg + H2O ⟶ NaOH + Hg + H2 i dobieramy współczynniki tak, żeby wodór po prawej dał się złożyć w cząsteczkę:
Sprawdzenie: Na 2 = 2, Hg 2 = 2, O 2 = 2, H po lewej 4, po prawej 2 (z NaOH) + 2 (z H2) = 4. Gra.
Amidek radu Ra(NH2)2 zmieszany z NH4Cl rozkłada się w wyższej temperaturze, dając sól radu i amoniak. Oblicz, jaką masę amidku zużyto, jeżeli otrzymano 240 cm3 gazowego amoniaku (warunki normalne).
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Najpierw równanie. Rad jest berylowcem, więc ma +II, a jony amonowe i amidkowe dają amoniak:
Liczba moli amoniaku z warunków normalnych: n = 0,240 dm3 / 22,4 dm3/mol = 0,0107 mola. Ze stechiometrii na 1 mol amidku przypadają 4 mole NH3, więc amidku jest cztery razy mniej: 0,0107 / 4 = 0,00268 mola.
Masa molowa Ra(NH2)2 = 226 + 2·(14 + 2·1) = 226 + 32 = 258 g/mol.
Masa amidku: m = 0,00268 · 258 = 0,69 g.
Metale alkaliczne to silne reduktory. Zapisz równanie reakcji chlorku cyrkonu z metalicznym sodem, wiedząc, że cyrkon występuje w nim na swoim maksymalnym stopniu utlenienia.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Cyrkon leży w 4. grupie układu okresowego, więc jego maksymalny stopień utlenienia to +IV. Chlorek to ZrCl4. Sód jako reduktor oddaje elektrony i redukuje cyrkon do metalu:
Sprawdzenie: Zr 1 = 1, Cl 4 = 4, Na po lewej 4, po prawej 4. Wszystko się zgadza.
W materiale źródłowym równanie miało niedobrany współczynnik przy sodzie (ZrCl4 + Na). Poprawny, uzgodniony zapis wymaga 4 atomów sodu, bo w ZrCl4 są cztery atomy chloru.
Fluorki litowców są dobrze rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem fluorku litu. Po dodaniu nadmiaru kwasu fluorowodorowego LiF przechodzi w dobrze rozpuszczalny wodorofluorek litu. Ustal wzór wodorofluorku litu, wiedząc, że jego masa molowa wynosi 46 g/mol.
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Wodorofluorek musi zawierać co najmniej jeden atom litu i jeden atom wodoru. Odejmijmy ich masy od masy molowej związku:
To, co zostało, przypada na fluor. Skoro atom fluoru waży 19, to 38 / 19 = 2 atomy fluoru.
Wynik ma sens: to sól z anionem HF2−, powstałym z przyłączenia cząsteczki HF do jonu F−.
Grupa 1 ogarnięta
Sód pływa po wodzie, potas się zapala, a Ty spokojnie uzgadniasz równania.
Litowce to dopiero początek systematyki. W kursie każdą grupę główną rozkładam tak samo spokojnie: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o litowcach. W kursie jest ich znacznie więcej: próba płomieniowa, reakcje z tlenem (tlenki, nadtlenki, ponadtlenki), rozpuszczanie w ciekłym amoniaku i pełen zestaw zadań maturalnych z chemii pierwiastków.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.