teória
Čo sa deje v skúmavke?
Sklo je tvorené najmä oxidom kremičitým (). Pri vysokej teplote roztavené lítium doslova „odtrhne“ kyslík od kremíka:
Vzniká oxid lítny a elementárny kremík. Oxid lítny je zásaditý oxid, a preto môže ďalej reagovať s kyselinotvorným oxidom kremičitým za vzniku kremičitanov lítnych. Sklo sa tak v mieste kontaktu s kovom mení na úplne inú látku: tmavne, praská a stráca pevnosť.
Keď sa kov a sklo zahrejú, reakcia sa rozbehne a ďalej sa udržiava vlastným teplom:
- Narušenie skla: Roztavené lítium rozrušuje priestorovú sieť tetraédrov , z ktorých je sklo zložené. Nádoba alebo ampulka zo skla (vrátane borosilikátového) pri kontakte s horúcim lítiom praská, pretavuje sa a zlyháva.
- Exotermický charakter: Reakcia uvoľňuje veľké množstvo tepla, čo často vedie až k prerazeniu sklenenej nádoby a vzplanutiu lítia na vzduchu.
teória
Kto sa oxiduje a kto redukuje?
Ide o redoxnú reakciu, čo vidno na zmene oxidačných čísel (ako ich určovať, vysvetľuje lekcia Ako určovať oxidačné čísla?):
| Prvok | Pred reakciou | Po reakcii | Čo sa s ním deje |
|---|---|---|---|
| lítium (Li) | 0 v Li | +I v Li2O | oxiduje sa (stráca elektróny) |
| kremík (Si) | +IV v SiO2 | 0 v Si | redukuje sa (prijíma elektróny) |
| kyslík (O) | −II | −II | nemení sa |
- Oxidácia: Lítium sa oxiduje z na za vzniku oxidu lítneho ().
- Redukcia: Kremík sa redukuje z na elementárny kremík ().
Lítium je tu redukovadlo a oxid kremičitý oxidovadlo.
teória
Prečo je lítium také silné redukovadlo?
Lítium patrí medzi alkalické kovy a ako všetky má jediný valenčný elektrón, ktorý ochotne odovzdáva. Má mimoriadne nízky štandardný elektródový potenciál (najzápornejší zo všetkých prvkov) a je jedným z najsilnejších redukčných činidiel vôbec.
Zaujímavé je, že s vodou reaguje lítium pomalšie ako sodík či draslík (pozri Lítium s vodou). Termodynamika hovorí, že reakcia je veľmi výhodná, ale jej rýchlosť závisí aj od ďalších faktorov, napríklad od teploty topenia kovu. Pri vysokej teplote, keď je lítium roztavené, sa jeho sila redukovadla prejaví naplno. Lítium je navyše jediný alkalický kov, ktorý reaguje aj so vzdušným dusíkom za vzniku nitridu lítneho.
chémia v praxi
Z laboratória do priemyslu
Odoberanie kyslíka z oxidov pomocou reaktívnejšieho kovu sa nazýva metalotermia. Najznámejšia je aluminotermia (termit), pri ktorej hliník redukuje oxid železitý na železo. Elementárny kremík sa v priemysle vyrába redukciou oxidu kremičitého uhlíkom v elektrických peciach a po vyčistení sa z neho vyrábajú polovodičové súčiastky a solárne články. Kremík patrí medzi polokovy. Viac sa dozviete v lekcii Kovy, nekovy a polokovy.
čo budete potrebovať
Pomôcky
- skúmavka z borosilikátového skla
- držiak na skúmavky alebo stojan
- horák
- lítium
- nôž a pinzeta
krok za krokom
Postup
- Do skúmavky umiestnite malý kúsok lítia.
- Začnite skúmavku zahrievať horákom a pozorujte, čo sa deje so sklom v mieste kontaktu s kovom.
pozor
Bezpečnosť
- Pokus robí len učiteľ, v digestore, s ochrannými okuliarmi alebo štítom, v rukaviciach a v laboratórnom plášti.
- Skúmavka môže prasknúť alebo sa prepáliť a lítium môže vzplanúť. Skúmavku držte v držiaku, nie v ruke, a nesmerujte ju na seba ani na iných.
- Horiace lítium nikdy nehaste vodou. Majte pripravený suchý piesok alebo hasivo určené pre horiace kovy.
- Lítium neberte do ruky, pretože s vlhkosťou pokožky vytvára žieravý hydroxid lítny. Skladujte ho pod parafínovým olejom alebo v inertnej atmosfére.
- Sklo je po experimente horúce. Nechajte ho vychladnúť na nehorľavej podložke a zvyšky neskôr zlikvidujte ako odpad s obsahom alkalického kovu, nikdy nie do bežného koša.
tipy a zaujímavosti
Doplňujúce info
- S lítiom sa dá následne pozorovať aj experiment jeho reakcie s vodou: Lítium s vodou.
- Ak lítium na vzduchu vzplanie, horí karmínovočerveným plameňom. Rovnakú farbu uvidíte pri plameňových skúškach.
- Lítium je najľahší kov vôbec, pláva aj na vode.