МЕТАЛЛЫ

 

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

 

Общая характеристика

 

Свойства щелочных металлов

 

Атомный
номер

Название

Электронная
конфигурация

 

r
г/см3

tпл.
C

tкип.
C

ЭО

ПИ
эВ

Атомный
радиус,
нм

Степень
окисления

3

Литий Li

[He] 2s1

0,531

180,5

1347

0,97

5,39

0,157

+1

11

Натрий Na

[Ne]3s1

0,97

97,9

882,9

1,01

5,138

0,191

+1

19

Калий K

[Ar] 4s1

0,859

63,65

774

0,91

4,339

0,236

+1

27

Рубидий Rb

[Kr] 5s1

1.53

38,4

688

0,89

4,176

0,253

+1

55

Цезий Cs

[Xe] 6s1

1,88

28.4

678

0,86

3,893

0,274

+1

87

Франций Fr

[Rn] 7s1

+1

 

Физические свойства

 

Низкие температуры плавления, малые значения плотностей, мягкие, режутся ножом.

Низкий потенциал ионизации, который уменьшается с увеличением атомного номера.

 

Химические свойства

 

Типичные металлы, очень сильные восстановители. В соединениях проявляют единственную степень окисления +1. Восстановительная способность увеличивается с ростом атомной массы. Все соединения имеют ионный характер, почти все растворимы в воде. Гидроксиды══ ROH √ щёлочи, сила их возрастает с увеличением атомной массы металла.

Воспламеняются на воздухе при умеренном нагревании. С водородом образуют солеобразные гидриды. Продукты сгорания чаще всего пероксиды.

 

Нахождение в природе

 

Li

Li2OAl2O3 4SiO2 √ сподумен

 

Na

NaCl каменная соль

Na2SO4 10H2O √ глауберова соль (мирабилит)

NaNO3 чилийская селитра

 

K

KCl NaClсильвинит

KCl MgCl2 6H2Oкарналлит

K2O Al2O3 6SiO2 √ полевой шпат (ортоклаз)

 

Химические свойства

 

Все щелочные металлы - очень сильные восстановители, в соединениях проявляют единственную степень окисления +1. Восстановительная способность увеличивается в ряду √√LiNaKRbCs.

Все соединения щелочных металлов имеют ионный характер.

Практически все соли растворимы в воде.

 

1.      Активно взаимодействуют с водой:

 

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

2Li + 2H2O 2LiOH + H2

 

2.      Реакция с кислотами:

2Na + 2HCl 2NaCl + H2

 

3.      Реакция с кислородом:

4Li + O2 2Li2O(оксид лития)

2Na + O2 Na2O2(пероксид натрия)

K + O2 KO2(надпероксид калия)

 

На воздухе щелочные металлы мгновенно окисляются. Поэтому их хранят под слоем органических растворителей (керосин и др.).

 

4.      В реакциях с другими неметаллами образуются бинарные соединения:

 

2Li + Cl2 2LiCl(галогениды)

2Na + S Na2S(сульфиды)

2Na + H2 2NaH(гидриды)

6Li + N2 2Li3N(нитриды)

2Li + 2C 2Li2C2(карбиды)

 

Реагируют со спиртами и галогенопроизводными углеводородов (смотри "Органическую химию")

 

5.      Качественная реакция на катионы щелочных металлов - окрашивание пламени в следующие цвета:

 

Li+карминово-красный

Na+желтый

K+, Rb+ и Cs+фиолетовый

 

Оксиды щелочных металлов √ R2O

 

Получение

 

Окислением металла получается только оксид лития

 

4Li + O2 2Li2O

 

(в остальных случаях получаются пероксиды или надпероксиды).

Все оксиды (кроме Li2O) получают при нагревании смеси пероксида (или надпероксида) с избытком металла:

 

Na2O2 + 2Na 2Na2O

KO2 + 3K 2K2O

 

Химические свойства

 

Типичные основные оксиды.

Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

 

Li2O + H2O 2LiOH

Na2O + SO3 Na2SO4

K2O + 2HNO3 2KNO3 + H2O

 

Пероксид натрия Na2O2

 

Получение

 

2Na + O2 Na2O2

 

Химические свойства

 

1.      Сильный окислитель:

 

2NaI + Na2O2 + 2H2SO4 I2 + 2Na2SO4 + 2H2O

2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2

 

2.      Разлагается водой:

 

Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2

 

Надпероксид калия KO2

 

Получение

 

K + O2 KO2

 

Химические свойства

 

1.                  Сильный окислитель:

4KO2 + 2CO2 2K2CO3 + 3O2

 

2.                  Разлагается водой:

2KO2 + 2H2O 2KOH + H2O2 + O2

 

Гидроксиды щелочных металлов √ ROH

 

Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах нацело диссоциированы.

 

Получение

 

1.      Электролиз растворов хлоридов:

 

2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

 

катод: 2H+ + 2ē H02

анод: 2Cl- √ 2ē Cl02

 

2.      Обменные реакции между солью и основанием:

 

K2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3¯ + 2KOH

 

3.      Взаимодействие металлов или их основных оксидов (или пероксидов и надпероксидов) с водой:

 

2Li + 2H2O 2LiOH + H2

Li2O + H2O 2LiOH

Na2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2

 

Химические свойства

 

ROH √ сильные основания (щелочи) (основность увеличивается в ряду LiOHNaOH KOHRbOHCsOH); реагируют с кислотными оксидами и кислотами:

 

2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O

LiOH + HCl LiCl + H2O

 

При сплавлении NaOH с ацетатом натрия образуется метан:

 

NaOH + CH3COONa═ √tNa2CO3 + CH4

 

 

НАЗАД

МЕНЮ

ВПЕРЕД