Litowce bardzo łatwo wchodzą w reakcje z pierwiastkami chętnymi do przyjmowania elektronów, czyli niemetalami, w tym oczywiście z tlenem. Czy można to łatwo wytłumaczyć, analizując budowę atomów tych pierwiastków, a w szczególności powłoki walencyjnej? Weźmy pod uwagę konfiguracje elektronowe atomów w stanie podstawowym:

• ${}_3\text{Li:} 1s^{2}2s^1$

• ${}_{11}\text{Na:} 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^1$

Elektron walencyjny litu, sodu i pozostałych litowców leży na podpowłoce $n{s}^1$ (gdzie $n$ oznacza numer okresu). Oddanie jednego elektronu przez atom litowca prowadzi do uzyskania trwałej konfiguracji elektronowej gazu szlachetnego, poprzedzającego litowiec w układzie okresowym. Proces ten jest więc korzystny energetycznie. W wyniku oddania elektronu tworzą się kationy litowców, w których występują one na $+\text{I}$ formalnym stopniu utlenienia.

Wszystkie litowce są tak bardzo aktywne, że w obecności powietrza szybko pokrywają się cienkimi warstwami tlenków i wodorotlenków. Litowce, wystawione na działanie powietrza, mogą reagować wybuchowo. To wszystko sprawia, że przechowuje się je w warunkach niedostępności powietrza. Naprzykład sód i potas przechowuje się w nafcie, a lit w naczyniach wypełnionych gazem biernym (np. argonem).

W reakcjach z tlenem tylko lit tworzy tlenkitlenkitlenki.

Pozostałe litowce tworzą mieszaninę tlenków ${\text{Me}}_2\text{O}$, nadtlenkównadtlenkinadtlenków ${\text{Me}}_2{\text{O}}_2$ i ponadtlenkówponadtlenkiponadtlenków ${\text{MeO}}_2$. W danych warunkach jeden z tych związków z tlenem jest dominujący. Wraz ze wzrostem liczby atomowej rośnie tendencja tworzenia nadtlenków i ponadtlenków. Na przykład:

Aktywność litowców rośnie wraz ze wzrostem masy atomowej. Potas jest bardziej aktywny niż sód. Rubid i cez są tak aktywne, że w powietrzu mogą ulec samozapłonowi, dlatego przechowuje się je w zatopionych szklanych ampułkach.

Schemat doświadczenia – reakcja tlenku sodu lub potasu z wodą w obecności fenoloftaleiny

R173qI5f4TRz8

Ilustracja przedstawiająca probówkę z wodą z dodatkiem fenoloftaleiny. Do jej wnętrza skierowana jest strzałka, nad którą znajduje się napis "tlenek".

Obserwacje:

• Pojawia się malinowa barwa roztworu z fenoloftaleiną.

Wnioski:

• Zabarwienie roztworu fenoloftaleiny świadczy o obecności jonów ${\text{OH}}^{-}$ w produktach reakcji. Oznacza to, że w reakcji tlenków litowców z wodą powstają wodorotlenki, np.:

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004.

Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1, Warszawa 2002, s. 210‑240.

Trzebiatowski W., Chemia nieorganiczna, Warszawa 1977, s. 363‑388.