Alkalijski metali i halogeni elementi

Rasprostranjenost elemenata u prirodi

Kemijski su elementi različito rasprostranjeni u prirodi.
Od svih kemijskih elemenata u svemiru su najzastupljeniji vodik i helij.
Tako je i naše Suncem kao i druge zvijezdem sastavljeno uglavnom od vodika.
Planeti imaju drukčiji kemijski sastav od zvijezda.

U Zemljinoj kori najviše ima kisika i silicija, a u zraku dušika i kisika.
U živim organizmima najviše ima kisika, ugljika i vodika.
Takve elemente koji izgrađuju živa bića nazivamo biogenim elementima.
Oni su nužni za nastanak i opstanak života.
Ostali biogeni elementi su klor, natrij, sumpor, kalcij, fosfor, kalij, magnezij, dušik i željezo.
Neki su elementi prisutni u vrlo malim količinama  (bakar, brom, cink, fluor i jod), ali njihov nedostatak u tijelu uzrokuje razne bolesti.

Položaj elemenata u periodnom sustavu

U periodni sustav elemenata poredano je 118 kemijskih elementa.
Od toga su u prirodi nađena 93 elementa, a ostali su dobiveni umjetnim putem u laboratoriju.

Periodni sustav elemenata sastoji se od 7 perioda (vodoravni redovi)
i 18 skupina (uspravni stupci).
Istražite i proučite sadržaje o kemijskim elementima u digitalnoj inačici periodnog sustava elemenata dostupnoj na mrežnoj stranici EdTED.

Unutar periodnog sustava elemente dijelimo na metale ili kovine
koji se nalaze na lijevoj strani i u sredini periodnog sustava,
na nemetale ili nekovine na desnoj strani periodnog sustava,
na polumetale ili polukovine koji su smješteni na granici između metala i nemetala.

Svojstva elemenata poredanih u periodnom sustavu periodički se ponavljaju,
što znači da unutar iste periode elementi pravilno mijenjaju svoja svojstva od izrazito metalnih do izrazito nemetalnih svojstava.
Tako se u svakoj skupini elementi sličnih svojstava nalaze jedan ispod drugog.
Zbog toga elementi iste skupine periodnog sustava imaju slična kemijska svojstva.
Skupine su označene brojevima od 1 do 18. Uz označavanje brojevima neke skupine imaju i posebna imena.

Imena pojedinih skupina elemenata u periodnom sustavu:

• Alkalijski metali su elementi 1. skupine.
  Ime su dobili po tome što s vodom daju jake lužine (alkalije).
• Zemnoalkalijski metali su elementi 2. skupine.
  Također čine jake lužine (alkalije),
  a s obzirom na to da su njihovi spojevi česti sastojci Zemljine kore,
  nazivaju se zemnoalkalijski elementi.
• Prijelazni metali su elementi od 3. do 11. skupine.
  Nemaju ujednačena svojstva pa su neki vrlo reaktivni,
  a neki inertni (plemeniti metali).
• Elementi 13., 14. i 15. skupine dobili su ime po prvom elementu u skupini i nazivamo ih borova, ugljikova i dušikova skupina elemenata.
• Halkogeni elementi su elementi 16. skupine.
  Ime upućuje na to da ulaze u sastav ruda.
• Halogeni elementi su elementi 17. skupine.
  Naziv halogen upućuje na to da s metalima tvore soli.
• Plemeniti plinovi su elementi 18. skupine.
  Pri standardnim uvjetima svi su u plinovitom stanju.
  Ime su dobili prema svojstvu da, u pravilu, ne reagiraju s drugim elementima.

Alkalijski metali

Alkalijski metali jesu metali prve skupine, a obuhvaćaju metale litij, natrij, kalij, rubidij, cezij i francij.
Francij je radioaktivni kemijski element, posljednji u skupini alkalijskih metala.
Svi  su male gustoće i vrlo mekani pa se mogu rezati nožem.
Kemijski su izrazito reaktivni i u prirodi ne postoje u elementarnom stanju.
Na zraku nisu postojani.

Alkalijski metali čuvaju se u petroleju.
Čuvaju se u petroleju ili čak u zataljenim ampulama
da ne bi došli u kontakt sa zrakom.
Ne mogu se čuvati u vodi jer s vodom burno reagiraju.
Reakcija je burnija što je alkalijski metal niže u skupini.
Zbog toga je cezij najreaktivniji metal u prirodi.
S vodom daju jake lužine ili alkalije zbog čega se i zovu alkalijski metali.
Jake lužine nagrizaju kožu i u radu s njima treba biti oprezan.

Alkalijski metali su u kemijskim spojevima uvijek jednovalentni
i grade mnoge soli s nemetalima.
Alkalijski i zemnoalkalijski metali imaju zajedničko svojstvo da boje plamen.

Natrij je rasprostranjen u prirodi.
U Zemljinoj kori maseni udio natrija iznosi 3 %.
Najrasprostranjeniji spojevi natrija u prirodi jesu:

• natrijev klorid –
• natrijev –
• i  natrijev nitrat – , poznat i kao čilska salitra.

Natrij se u elementarnom stanju dobiva elektrolizom taljevine natrijeva klorida.

Natrijev hidroksid ili kaustična soda, NaOH, bijela je, čvrsta neprozirna tvar
koja na zraku upija vlagu.
U dodiru s kožom nagriza je i stvara opekline.
Zato se natrijev hidroksid ne smije hvatati rukama.
Dobro se otapa u vodi, a vodena je otopina jaka lužina.
Ubraja se u najvažnije proizvode kemijske industrije.
Najčešće se proizvodi u obliku granula.
Koristi se u proizvodnji sapuna, deterdženata, boja i drugdje.

Natrijev hidrogenkarbonat ili soda bikarbona, NaHCO₃, čvrsta je, bijela tvar,
dobro topljiva u vodi.
Njezina je vodena otopina slaba lužina.
Koristi se u proizvodnji praška za pecivo, za ublažavanje žgaravice, u proizvodnji gaziranih pića i dr.

Natrijev nitrat ili čilska salitra, NaNO₃,

čvrsta je, bijela tvar,

dobro topljiva u vodi.

Javlja se u prirodi, a najveća su nalazišta u Čileu.
Koristi se u proizvodnji gnojiva te za dobivanje dinamita, baruta, stakla i dr.

Egipćani su koristili sodu u postupku mumificiranja
i to za čuvanje tijela od raspadanja.
Soda, salitra i potaša narodna su imena za neke kalijeve i natrijeve soli.
Smatra se da su ih ljudi poznavali još od drevnih vremena.
Istražite na mrežnim stranicama koji je sastav tih soli, za što se danas koriste i gdje su se koristile u prošlosti.

Halogeni elementi

Halogeni elementi jesu elementi 17. skupine i u periodnom sustavu nalaze se odmah pored plemenitih plinova.
Ovoj skupini pripadaju: fluor, klor, brom, jod i slabo ispitani radioaktivni element astat.

Halogeni elementi su tipični nemetali i unutar skupine vrlo je izražena sličnost kemijskih svojstava.
Fluor je svjetložuti plin, klor je žutozeleni plin, brom je crvenosmeđa tekućina, a jod čvrsta sivocrna tvar.
U elementarnom stanju grade dvoatomne molekule.

Zbog velike reaktivnosti halogene elemente u prirodi nalazimo isključivo u spojevima. Reaktivnost im se smanjuje kroz skupinu.
Fluor je najreaktivniji nemetal u prirodi.
Spojevi fluora sastavni su dio zubne cakline i kostiju.
Svi se halogeni elementi izravno spajaju s metalima i daju soli halogenide.

Klor

Klora, kao ni ostalih halogenih elemenata, nema u prirodi u slobodnom stanju zbog njegove velike reaktivnosti.
Nalazi se najčešće u kloridima (natrijev korid – NaCl, kalijev klorid – KCl i magnezijev klorid – MgCl₂) kojih ima u morskoj vodi.
Klor je biogeni element, pa se u obliku iona nalazi u svim živim bićima.
Nalazi se u sastavu želučane kiseline u obliku klorovodične kiseline.

Klor je žutozeleni plin oštra i bockajuća mirisa i vrlo je otrovan.
Ako je njegov volumni udio u zraku samo 0,1 %, već nekoliko udisaja može biti smrtonosno.

Klor izravno reagira s većinom metala i nemetala te daje kloride.
Koristi se kao sirovina u nizu industrijskih procesa
te za izbjeljivanje tekstila i papira.
Važna primjena klora vezana je uz dezinfekciju vode.

Natrijev klorid, NaCl, kemijski je spoj poznat pod nazivom kuhinjska sol.
Najvažniji izvor natrijeva klorida jest morska voda u kojoj je maseni udio oko 2,8 %. U Zemljinoj kori nalazi se u naslagama kao kamena sol.
Industrijski se dobiva isparavanjem morske vode u plitkim bazenima u solanama
ili kopanjem iz rudnika kamene soli.
Osim kao začin koristi se i za konzerviranje hrane te za posipavanje cesta.

Natrijev klorid važan je sastojak fiziološke otopine. Istražite što je fiziološka otopina i gdje se koristi.

Klorovodik, HCl, bezbojan je otrovni plin, oštra mirisa.
Dobiva se izravnom reakcijom vodika i klora.
Smjesa vodika i klora u volumnom omjeru 1 : 1 naziva se klorni praskavac i eksplozivna je.

Klorovodik je dobro topljiv u vodi.
Dobivena vodena otopina je jaka kiselina i naziva se klorovodična kiselina.
U svakodnevnom životu nazivamo je i solna kiselina
jer se može dobiti posebnim kemijskim postupkom iz kuhinjske soli.