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 R–OH – 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
Li2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен
Na
NaCl – каменная соль
Na2SO4 • 10H2O – глауберова соль (мирабилит)
NaNO3 – чилийская селитра
K
KCl • NaCl – сильвинит
KCl • MgCl2 • 6H2O – карналлит
K2O • Al2O3 • 6SiO2 – полевой шпат (ортоклаз)
Все щелочные металлы — очень сильные восстановители, в соединениях проявляют единственную степень окисления +1. Восстановительная способность увеличивается в ряду ––Li–Na–K–Rb–Cs.
Химия 9 класс (Урок№23 — Щелочные металлы. Физические и химические свойства. Оксиды и гидроксиды.)
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
Окислением металла получается только оксид лития
(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
Типичные основные оксиды.
Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:
Li2O + H2O ® 2LiOH
Na2O + SO3 ® Na2SO4
K2O + 2HNO3 ® 2KNO3 + H2O
Пероксид натрия Na2O2
1. Сильный окислитель:
2NaI + Na2O2 + 2H2SO4 ® I2 + 2Na2SO4 + 2H2O
2Na2O2 + 2CO2 ® 2Na2CO3 + O2
2. Разлагается водой:
Na2O2 + 2H2O ® 2NaOH + H2O2
Надпероксид калия KO2
1. Сильный окислитель:
4KO2 + 2CO2 ® 2K2CO3 + 3O2
Щелочные металлы — САМЫЕ ОПАСНЫЕ и Активные Элементы!
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.
1. Электролиз растворов хлоридов:
2NaCl + 2H2O ® 2NaOH + H2 + Cl2
катод: 2H+ + 2e ® H02
анод: 2Cl- – 2e ® 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
R–OH – сильные основания (щелочи) (основность увеличивается в ряду LiOH – NaOH – KOH – RbOH –CsOH); реагируют с кислотными оксидами и кислотами:
2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + H2O
LiOH + HCl ® LiCl + H2O
При сплавлении NaOH с ацетатом натрия образуется метан:
NaOH + CH3COONa –t°® Na2CO3 + CH4
Источник: www.examen.ru
Щелочные металлы в природе
Значительно меньше, чем натрий и калий, распространены остальные три щелочных металла: литий, рубидий и цезий. Чаще других встречается литий, но содержащие его минералы редко образуют большие скопления. Следы лития можно обнаружить в воде многих минеральных источников, в почве, а также в золе некоторых растений, как, например, свеклы, табака, хмеля. Рубидий и цезий содержатся в малых количествах в некоторых литиевых минералах.
Щелочные металлы всегда находятся в соединениях в виде положительно заряженных ионов. Так как атомы щелочных металлов очень легко окисляются, отдавая свои электроны, то ионы их, наоборот, трудно восстанавливаются. Поэтому для восстановления ионов щелочных металлов обычно прибегают к наиболее мощному восстановительному средству — электрическому току. Натрий и калий получают в технике электролизом расплавленных гидроокисей или расплавленных хлористых солей; литий получается электролизом расплавленного хлористого лития или смеси расплавленных хлористого лития и хлористого калия.
Все щелочные металлы обладают сильным металлическим блеском, который хорошо можно наблюдать на свежем разрезе металла. На воздухе блестящая поверхность металла сейчас же тускнеет вследствие окисления.
Щелочные металлы характеризуются незначительной твердостью, высокой электропроводностью, малыми удельными весами и низки-ми температурами плавления и кипения, наименьший удельный вес 0,53 имеет литий, наиболее низкую температуру плавления 28° — цезий.
Основные физические константы щелочных металлов приведены в табл. 28.
Проверь хорошо ли Вы знаете науки
Ты получил <> снаружи >
Важнейшие физические константы щелочных металлов
| Константы | Литий Li | Натрий Na | Калий К | Рубидий Rb | Цезий Cs |
| Удельный вес |
Темп, кипения в °С
Щелочные металлы растворяются в жидком аммиаке, образуя коллоидные растворы, окрашенные в темносиний цвет.
Если внести в несветящее пламя газовой горелки соль щелочного металла, то она разлагается и пары освободившегося металла окрашивают пламя в тот или иной характерный для данного металла цвет. Например, литий окрашивает пламя в малиновый цвет, натрий — в желтый и т. д. Рассматривая окрашенное пламя в спектроскоп, мы увидим свойственный данному металлу спектр. Таким путем можно открыть даже незначительные следы этих элементов в исследуемом веществе.
Спектральный анализ. Многочисленные исследования спектров различных веществ, находящихся в газообразном состоянии, показали, что каждому химическому элементу, а также многим сложным веществам соответствует свой характерный спектр, отличающийся от спектров других веществ числом и расположением линий. При исследовании спектров смесей получают от каждого входящего в смесь вещества свойственный ему спектр. Таким образом, по спектру можно устанавливать присутствие тех или иных веществ в смеси. На этом основан специальный метод исследования веществ, получивший название спектрального анализа.
Спектральный анализ имеет огромное значение для химии. Особенно важным он является в тех случаях, когда исследуемое вещество имеется в ничтожном количестве. Чувствительность этого метода далеко оставляет за собою чувствительность обыкновенных химических реакций. Например, характерная желтая линия в спектре натрия видна в спектроскоп, если пламя содержит всего одну миллиардную долю грамма натрия. Многие редкие элементы, встречающиеся в малых количествах, в том числе рубидий и цезий, были открыты только благодаря спектральному анализу.
По своим химическим свойствам щелочные металлы принадлежат к числу наиболее активных элементов. Активность щелочных металлов неодинакова и заметно увеличивается с возрастанием их порядковых номеров. Увеличение активности идет параллельно с увеличением атомных радиусов, т. е. расстояний между валентным электроном и ядром (табл. 28).
Такая закономерность вполне понятна: чем дальше от ядра отодвигается валентный электрон, тем слабее становится связь между ним и ядром, тем легче он отрывается от ядра. А так как активность металлов определяется легкостью отдачи валентных электронов, то она, естественно, растет в ряду Li — Cs.
Как уже было сказано ранее (см. стр. 168), прочность связи электронов в атоме оценивается величиной энергии ионизации, или ионизационным потенциалом, элемента. Наименьшие ионизационные потенциалы имеют атомы щелочных металлов. Величины ионизационных потенциалов этих элементов характеризуются следующими цифрами (в вольтах):
Li Na К Rb Cs 5,36 5,1 4,32 4,10 3,87
Приведенные данные показывают, что при переходе от лития к цезию ионизационные потенциалы уменьшаются, следовательно, уменьшается и прочность связи наружного электрона с ядром атома.
С низкими ионизационными потенциалами связана способность щелочных металлов легко терять электроны при различных внешних воздействиях, в частности при действии света на чистую поверхность металла. На этом явлении основано действие фотоэлементов — приборов, непосредственно преобразующих световую энергию-в электрическую. Особенно чувствительным к действию света является цезий.
Схема устройства фотоэлемента показана на рис. 139. Стеклянный шарообразный сосуд наполовину покрыт изнутри тонким слоем одного из щелочных металлов. Над слоем металла расположено кольцо или сетка из платиновой проволоки. Колба наполнена неоном или другим инертным газом при очень малом давлении.
Сетку и слой металла соединяют с внешней цепью, в которую включают батарею элементов и гальванометр. При отсутствии света цепь остается разомкнутой; ток не проходит через фотоэлемент. Но если осветить поверхность металла, то с нее начинают срываться электроны, летящие в направлении сетки и вызывающие тем самым замыкание цепи и возникновение в ней постоянного тока.
Фотоэлементы широко применяются на практике при передаче изображений на расстояние (например, телевидение), в различных сигнализационных установках, для автоматической регулировки механизмов в звуковом кино и т. п.
Все щелочные металлы энергично соединяются с кислородом.. Рубидий и цезий даже самовоспламеняются на воздухе; литий, натрий и калий загораются при небольшом нагревании. Чрезвычайно характерно, что только литий, сгорая, образует нормальный окисел Li2О, остальные же щелочные металлы превращаются в перекиси следующего состава:
Строение перекисей типа M 2 O 4, где М — щелочной металл, точно не установлено.
Не менее энергично, чем с кислородом, взаимодействуют щелочные металлы с галогенами, особенно с хлором и фтором.
Так как в ряду напряжений щелочные металлы стоят далеко впереди водорода, то они вытесняют водород не только из кислот,, но и из воды (где концентрация Н’-ионов очень мала), образуя, сильные основания:
2К + 2НОН = 2КОН + Н2
Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, щелочные металлы являются самыми энергичными восстановителями.
Восстановительная способность щелочных металлов настолько велика, что они могут восстанавливать даже атомы водорода,, превращая их в отрицательно заряженные ионы Н’ с электронной конфигурацией инертного газа гелия. Так, при нагревании щелочных металлов в струе водорода получаются твердые кристаллические вещества типа МН, называемые гидридами, в состав которых входит отрицательно заряженный водород:
С водой гидриды взаимодействуют с образованием водорода: и щелочи:
По своему химическому характеру гидриды несколько напоминают соли галогеноводородных кислот. Гидриды щелочных_ металлов растворяются в жидком аммиаке, образуя проводящие ток растворы. При электролизе таких растворов на катоде выделяется металл, а на аноде — водород; следовательно, последний находится в растворе з виде анионов Н’:
Щелочные металлы образуют большое число солей. За исключением нескольких солей лития (LiF, Li 2CO3, Li 3PO4), почти все соли щелочных металлов легко растворимы в воде. Поэтому, если для реакции требуется тот или иной анион, его обычно берут в виде соли щелочного металла. Растворы солей, образованных слабыми кислотами, вследствие гидролиза имеют сильно щелочную реакцию.
Щелочные металлы и их соединения широко используются в технике. Смазки, содержащие соединения лития, сохраняют высокие смазочные свойства в пределах от 120 до —60° и находят широкое применение в авиации. Небольшая добавка едкого лития увеличивает мощность щелочных электрических аккумуляторов и втрое удлиняет срок их службы.
Хлористый и бромистый литий применяются в подводных лодках для очистки воздуха. Литиевые соединения входят в состав оптических стекол и т. д. Цезий и рубидий применяются для изготовления фотоэлементов. Особенно же большое практическое значение имеют натрий, калий и их соли.
Вы читаете, статья на тему Щелочные металлы в природе
Похожие страницы:
ПЕРВАЯ ГРУППА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Элементы первой группы периодической системы характеризуются прежде всего одинаковым строением внешнего электронного слоя атомов, в котором.
Металлы виды [no_toc] Вся категория металлов делится на сем групп , в которых они проявляют все свои свойства. Щелочные металлы.
Щелочные металлы это металлы представляют собой группу или столбец, содержащий химические элементы, такие как литий (Li), натрий (Na), рубидий (Rb).
Что такое щелочные металлы В группу щелочных металлов входит следующий ряд металлов; литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb.
ПОДГРУППА МЕДИ Элемент Символ Атомный вес Порядковый номер Распределение электронов по слоям Медь Сu 63,54 29 2 8 18 1 .
Применение лития «Средние века» истории лития —это всего три десятилетия, 20, 30, 40-е годы прошедшего века. В эти годы литий.
Понравилась статья поделись ей
Leave a Comment
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Источник: znaesh-kak.com
Щелочные металлы
Щелочные металлы— элементы, образующие первую группу периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы I группы). К ним относят литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr.
Элемент унуненний (номер 119) в случае его получения также будет принадлежать к группе щелочных металлов.
Самым известным щелочным металлом является натрий. Он и его соединения имеют наибольшее практическое значение. Кроме того, натрий наиболее распространён из всех этих металлов.
- 1 Свойства
- 2 Нахождение в природе
- 3 Галерея
- 4 См. также
- 5 Литература
Свойства
Атомы щелочных металлов устроены так, что они содержат один электрон на внешнем энергетическом уровне: их электронная конфигурация ns 1 . Поэтому валентные электроны щелочных металлов легко отделимы потому что атому энергетически выгодно отдать электрон и приобрести конфигурацию инертного газа.
При взаимодействии щелочных металлов с водой образуются растворимые сильные основания, называемые щелочами, отсюда и их название.
С минеральными и органическими кислотами эти металлы бурно реагируют с образованием соответствующих солей. Активно взаимодействуют с галогенами, давая фториды, хлориды, бромиды и иодиды.
Все эти металлы обладают высокой химической активностью и находятся в природе только в виде соединений (чаще всего, это хлориды и сульфаты).
Активность в ряду щелочных металлов увеличивается с ростом порядкового номера, таким образом, франций является самым активным металлом.
Все щелочные металлы являются сильными восстановителями.
Щелочные металлы хранят в керосине или в масле, во избежание их окисления
Как правило, щелочные металлы обладают относительно низкими температурами плавления и кипения. Все они очень мягкие, легко режутся ножом, как пластилин. Примечательно, что твёрдость снижается от лития к цезию, другими словами цезий наиболее мягкий из них.
Все металлы кроме цезия имеют серебристо-белый цвет, цезий имеет светло-золотой цвет.
Нахождение в природе
Щелочные металлы встречаются в природе в виде соединений (в составе минералов и солей, чаще хлоридов и сульфатов). Например, ортоклаз, или полевой шпат, состоит из алюмосиликата калия K2[Al2Si6O16], аналогичный минерал, содержащий натрий — альбит — имеет формулу Na2[Al2Si6O16]. В морской воде содержится хлорид натрия NaCl.
Месторождения галита или поваренной соли имеются также на суше. В почве есть соли калия — сильвин KCl, сильвинит NaCl • KCl, карналлит KCl • MgCl2 • 6H2O, полигалит K2SO4 • MgSO4 • CaSO4 • 2H2O. Известны и другие природные соединения щелочных металлов, например глауберова соль (десятиводный сульфат натрия, формула Na2SO4·10H2O) и чилийская селитра (нитрат натрия). Встречаются также гидрокарбонаты (нахколит) и гидраты карбонатов натрия (сода или натрит, термонатрит), трона (Na2CO3·NaHCO3·2H2O).
Источник: cyclowiki.org