Оксиды, пероксиды, гидроксиды и соли щелочных металлов на примере натрия и калия

Оксиды натрия и калия особого значения не имеют. Они энергично реагируют с водой, образуя едкий натр и едкое кали соответственно:

Na₂O+Н₂O=2NaOH

К₂O+Н₂O=2КОН

Они проявляют все свойства основных оксидов.

Пероксид натрия Na₂O₂ — желтоватый порошок. Его можно рассматривать как своеобразную соль пероксида водорода, ибо его структура такая же, как у Н₂О₂. Как и пероксид водорода, перок-

сид натрия является сильнейшим окислителем. При растворении в воде он образует щелочь, пероксид водорода и кислород:

5Na₂O₂+6Н₂O=Н₂О₂+10NaOH+2O₂­

Пероксид водорода образуется и при действии разбавленных кислот на пероксид натрия:

Na₂O₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+Н₂O₂

С углекислым газом воздуха пероксид натрия реагирует по уравнению:

2Na₂O₂+2СO₂=2Na₂CO₃+O₂­

Поэтому его используют в дыхательных аппаратах для реге­нерации воздуха — поглощения оксида углерода (IV) и выделения кислорода.

Пероксид натрия, кроме того, применяется для отбеливания тканей, кости, волос и др.

Очень важными соединениями являются гидроксид натрия, или едкий натр NaOH, его называют также каустической содой или каустиком, и гидроксид калия, или едкое кали КОН. Их также называют едкими щелочами, т.к. они хорошо растворимы в воде.

Гидроксид калия и гидроксид натрия — белые непрозрачные твердые кристаллические вещества. В воде растворяются с выде­лением большого количества теплоты.

В водных растворах практически нацело диссоциированы и являются сильными щелочами:

NaOH«Na⁺+ОН^-КОН«К⁺+ОН^-

Проявляют все свойства оснований.

Твердые гидроксиды натрия и калия и их водные растворы поглощают оксид углерода (IV):

NaOH+СO₂=NaHCO₃ 2NaOH+СO₂=Na₂CO₃+Н₂O

В твердом состоянии на воздухе NaOH и КОН поглощают влагу, благодаря чему их используют как осушители газов.

В промышленности гидроксид натрия и гидроксид калия по­лучают электролизом концентрированных растворов NaCl и КС1. При этом одновременно получается хлор и водород. Катодом слу­жит сетка, анодом — графит.

Схема электролиза:

Калии в ряду стандартных электродных потенциалов распо­ложен до алюминия, и его ионы восстанавливаются гораздо труд­нее, чем молекулы воды. Ионов Н⁺ в растворе очень мало. Поэтому на катоде разряжаются только молекулы воды с выделением мо­лекулярного водорода. Хлорид-ионы в концентрированном рас­творе легче отдают электроны (окисляются), чем молекулы воды, поэтому на аноде разряжаются хлорид-ионы.

Общее уравнение электролиза в ионной форме:

Аналогично протекает электролиз раствора NaCl. Раствор, содержащий NaOH и NaCl, подвергается упариванию, в результа­те чего выпадает в осадок хлорид натрия (он имеет намного мень­шую растворимость и она мало изменяется с температурой), кото­рый отделяют и используют для дальнейшего электролиза.

Анодное и катодное пространство разделено диафрагмой для того, чтобы образующиеся продукты не вступали между собой во взаимодействие, например:

Сl₂+NaOH=NaClO+NaCl+Н₂О

Едкий натр применяют во многих отраслях промышленности, например, для очистки нефти, производства мыла из жиров, в бу­мажной промышленности, в производстве искусственного волокна и красителей, производства медикаментов, в быту и др.

Более дорогой продукт — гидроксид калия — применяется реже, чем NaOH.

Натрий и калий образуют соли со всеми кислотами. Почти все их соли растворимы в воде. Важнейшие из них следующие.

Хлорид натрия NaCl — необходимая приправа к пище, ис­пользуется для консервирования пищевых продуктов, а также служит сырьем для получения гидроксида натрия, хлора, соля­ной кислоты, соды и др.

Применение соды — см. табл. 25 на стр. 303.

Сульфат натрия Na₂SO₄ применяют в производстве соды и стекла. Из водных растворов кристаллизуется десятиводный гид-

рат Na₂SO₄•10Н₂О, называемый глауберовой солью. Применяют в медицине как слабительное.

Соли калия следует отметить особо, так как некоторые из них широко используются в качестве удобрений:

1) сырые соли, представляющие собой размолотые природные соли, преимущественно минералы сильвинит NaCl•КСl и каи­нит КСl•MgSO₄•3Н₂O;

2) концентрированные удобрения, получаемые в результате пере­работки природных калийных солей, — это КСl и K₂SO₄;

3) древесная и торфяная зола, содержащие поташ K₂CO₃.