В периодической таблице щелочные металлы находятся после инертных газов. Их специфические свойства обусловлены наличием лишнего электрона, который может быть легко отделен от атома любого щелочного металла. Щелочной металл можно и восстановить, благодаря низким значениям его ионизации. В специализированных лабораториях щелочные металлы используются в технологиях осушения воздуха. Всем известны батарейки, чьи аккумуляторы наполнены щелочью, полученной из лития.
Общие свойства
Общие свойства щелочных металлов разительно отличаются от остальных металлов. Некоторые из них не тонут в воде, практически все они настолько мягкие, что их можно нарезать обычным ножом. Цвет таких элементов белый, серебристый или желтый. Щелочные металлы очень широко распространены в природе, в основном в качестве примесей. Океаническая вода насыщенна хлоридом натрия, а плодородные почвы богаты на соединения солей калия.
Большинство щелочных металлов вступают в бурную реакцию при соприкосновении с водой и кислородом, содержащимся в атмосфере. Большинство из них легко воспламеняется при контакте с влагой или воздухом, поэтому безопасное хранение щелочных металлов возможно только при погружении их в керосин.
Применение щелочных металлов
Производство и добыча
Из-за своей нестабильности щелочные металлы содержатся в природе исключительно в виде соединений, в основном в разнообразных глинах и силикатах. В избытке щелочные металлы содержатся в морской воде, особенно ими богато Мертвое море, но производство и добыча их в Израиле запрещена по экологическим причинам. Содержание щелочных металлов в морской воде постоянно повышается благодаря жизнедеятельности водорослей, которые забирают один из ионов инертных газов, превращая их в щелочные металлы.
Сфера применения
Сфера применения щелочных металлов довольно обширна. Они используются в основном в процессе синтеза для производства разнообразных сплавов, которые широко применяются в машиностроении. Использование в производстве щелочных металлов придает сплавам лучшую тепло- и электропроводность. Специфические сплавы, в состав которых входят такие металлы, как калий и натрий, используются в процессах теплообмена ядерных реакторов. Электрические шины, сделанные из металлического натрия, проводят электрический ток высокой мощности.
Ежегодно во всем мире потребляются миллионы тонн таких металлов. Они используются в самых разных сферах. Они применяются в моторостроительстве и в производстве термоядерного оружия, а также для специальных хирургических сплавах. Ранее они использовались в фотографии.
Один из самых редких щелочных металлов франций обладает повышенной радиоактивностью и не существует в природе. Его существование было доказано теоретически при исследовании ядерных реакций.
Применение щелочных металлов
Во время разработки первых искусственных спутников Земли их разработчики имели только один возможный вид металла для их оболочки. На то время только алюминий был достаточно легким .
Щелочноземельные металлы принадлежат к элементам II группы периодической системы. По сравнению со щелочными металлами они отличаются большей твердостью, плотностью и наличием .
К профильным трубам относятся трубы с сечением некруглой формы. Для применения в современном строительстве изготавливаются трубы, в сечении которых может быть различные .
Откуда берутся металлы? Этот вопрос до сих пор полностью не раскрыт. Ученые ищут ответа. В основном – это богатство Земли. Но без них мы уже не представляем свою жизнь. Металлы .
Рубрики Металлургии
- Марочник сталей и сплавов
- Металлургические заводы России
- Металлургические комбинаты России
- Новости металлургии
- Металлургия России
- Свойства металлов
Продукты металлургии
Чугунолитейные изделия известны широкому кругу с давних времен и поэтому в наше время, трудно встретить такого человека, который бы не знал, не слышал или не сталкивался с этим сплавом в своей .
Довольно часто в домашнем хозяйстве возникает необходимость получить согнутый под определенным углом лист металла, если у вас имеется представление о том, как произвести подобное, то особых .
Основные физические свойства металлов
Химические свойства щелочноземельных металлов
Сплавы алюминия и титана в ракетостроении
Щелочные металлы, общие характеристики и сферы применения
Применение и виды профильных труб
Источник: a-kranm.com
56. Щелочные металлы. Нахождение в природе. Способы получения. Применение.
Щелочные металлы — элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Менделеева: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Все проявляют с.о. =+1Эти металлы получили название щелочных, потому что большинство их соединений растворимо в воде.Щелочные металлы в свободном виде в природе не встречаются т.к. очень сильно окисляются,они встречаются в виде алюмоселикатов(Na2*Al2O3*6SiO2-альбит)
Na-2, 4% (по массе), K-1,4% (по массе), Li-0,02%, остальные редкие элементы.NaCl — поваренная соль (каменная соль), галит
Na2SO4· 10H2O — глауберова соль
NaNO3 — чилийская селитра
Na2B4O7· 10H2O — бура
KCl NaCl — сильвинит
Литий получают электролизом хлорида лития;Натрий получают расплавом хлорида натрия или гидроксида натрия;Калий получают эликтролизом расплава хлорида натрия или вытеснением калия из расплава хлорида калия или гидроксида калия натрием.
Натрий используют для получения пероксида натрия в органическом синтезе,для осушения органических растворителей.Литий применяют как добавку к сплавам с целью повышения механической прочности.Из калия получают супероксид(KO2) который используют в подводных лодках и космических кораблях для поглащения углекислого газа и регинерации кислорода.Натрий хлор сотавная часть пищи,применяется для борьбы со льдом на дорогах,как удобрение.Гидроксид натрия используется для произведения крсителей,произведения искусственных волокон.
57.Химические свойства щелочных металлов. Гидриды, кислородные соединения. Получение применение. Щелочные Ме-легкоплавкие(tLi180,Na-98).Имеют серебристо-белую окраску.Cs-золотисто- желтую.На воздухе легко окисляются.Мягкие Металлы ,легко режутся ножом.Сильные восст-ли.
Комплексообразование не характерно ,из-за большого радиуса.малого заряда и отсут-я d-электронов.При↑t взаимодейстуют с Н2,обр-я гидриды.2Na+ H2=2NaH -1 .Гидрид-твердое крист-ое в-во имеющ. ионную решетку,сильный .восстановитель.Легко взаим.с Н2О.Щел.Ме активно взаим.сО2,только Li образует оксидLi2O.Na обр.пероксидNa2O2.K,Rb, Cs-надпероксиды(супероксиды)KO2 -1 .ОксидыNa2O,K2Oмогут быть получены при недостатке О2/при взаимодействии .Ме и пероксида.Na2O2+2Na= 2Na2O;KO2+3K=2K2O.Пероксиды и надпероксиды явл.очень .сильными.окис-лями.Аллюминиевый порошок(древесные опилки)+пероксид при поджигании дают оч.яркую вспышку. Пероксиды и супероксиды подвергаются ги- дролизу.4KO2+2H2O=4KOH+2H2O2+O2.Ок- сиды щел.Ме взаим.с Н2О,обр-я гидрокс-ды. Из калия получают супероксид(KO2) который используют в подводных лодках и космических кораблях для поглащения углекислого газа и регинерации кислорода. Натрий хлор сотавная часть пищи,применяется для борьбы со льдом на дорогах,как удобрение.Гидроксид натрия используется для произведения крсителей,произведения искусственных волокон.
58.Гидроксиды щелочных металлов. Соли. Получение, применение..Оксиды щелочных Ме взаим.с водой,обр-я гидроксиды.
Na2O+H2O=2NaOH.более активно с водой взаим.сами щел.Ме.2Na+2H2O=2NaOH+H2 Интенсивность взаим.↑от Li к Cs,который реагирует со взрывом.Гидроксиды-бесцв. кристаллические в-ва,легкоплавкие(tLiOH=473),очень хорошо .растворяются в воде(иск.LiOH).Это щелочи. Щелочи оч.легко поглощают из воздуха влагу(воду) и угл.газ.При плавлении разрушают стекло и фарфор.2NaOH+SiO2= Na2SiO3+H2O.Все щел.Ме реагируют с кислотами.,при этом выдел-ся Н.2Na+2HCl= 2NaCl+H2.Гидроксиды щел.Ме выдерживают очень сильное нагревания(>1000 0 C).При взаим. с галогенами обр.галогениды.При↑t c S- сульфиды.Эл2S и полисульфиды С азотом не взаим.(иск. Li).Li реаг.при комн.t,обр. нитрид.Li3N.
Li3N+H2O=3LiOH+NH3.Для многоосновных кислот. известны средние.соли:Эл2CO3, Эл2SO4,Эл3PO4и кислые соли:ЭлНSO3, ЭлНSO4,ЭлН2PO4…Склонность к обр. кислых солей и их термическая стойкость- характ-я особенность щел.Ме. Все соли щел. Ме(иск.Li) хорошо .раств.в воде.
59.Берилий и магний,нахождение в природе,получение,свойства,применение.. Be – типично амфотерный элемент, характерно комплексообразование, с координационным числом 4.Mg – характерная степень окисления – (+2), валентный электрон имеет конфигурацию ns2
Содержание в земной коре: Mg – 2%, Be – редкий элемент (в земной коре находится в виде минерала Берилл). Mg входит в состав силикатных и карбонатных минералов.
Получение:Be – спекают с известью, обрабатывают серной кислотой и получают BeSO4, из него – Be(OH), затем BeO, хлорируют его до BeCl, а потом подвергают электролизом расплава.Mg – электролизом минерала карнелита или хлорида магния.Be – металл серого цвета, твердый, но хрупкий.Mg – белый и легкий металл.При нагревании сгорают в кислороде с получением обычных оксидов (MgO, BeO), взаимод. с серой, азотом, галогенами.С водородом Be и Mg не взаимодействуют.Mg – очень сильный восстановитель, горит даже в атмосфере углекислого газа. Защитная оксидная пленка берилия препятствует взаимодействию с водой. Легко растворяется в кислотах и щелочах. В холодной, концентрированной серной и азотной кислотах не растворяется.Mg с холодной H2O взаимодействует очень медленно, так как образуется нерастворимй в воде Mg(OH)2.В кислотах магний растворяется очень активно за исключением HF и H3PO4. Со щелочью Mg не взаимод.
60. Соединения берилия и магния, нахождение в природе, получение, свойства, применение.Почти все соединения бериллия – полимеры, оксиды бериллия – BeO тугоплаки (t плавл = 2530 градусов), химически не активны, поэтому применяются в качестве химически стойкого и огнеупорного материала для изготовления керамики
Оксид бериллия BeO — амфотерный оксид, мелкокристаллический, растворяется в кислотах и щелочах.Be(OH)2 – амф., нерастворим в воде, гидроксид соединения Be ядовиты.MgO – жженая магнезия – тугоплавкое вещество, t плавл.= 2800 град. Используют для изготовления огнеупорных строительных материалов. Мелкокристаллический.
Химически активный основной оксид.Растворяется в воде, поглощает CO2, растворяется в кислотах.В воде растворяется не значительно, но легко растворяется в хлориде аммония. Поэтому Mg легко растворяется в воде, если в раствор добавлено небольшое количество хлорида аммония.Применение: Be благодаря его легкости, твердости используется в самолетостроении, в атомной промышленности используется как замедлитель нейронов. Используется как добавка к сплавам, придавая коррозионную стойкость.Из бериллийных сплавов изготавливают лопатки дробилок и мельниц, неискрящий инструмент.Высокому распространению мешает высокая стоимость.Mg – используется для получения других металлов, для изготовления сверхлегких сплавов, используется в авиации, смесь порошка Mg с окислителем применяется для осв. ракет, снарядов. Недостатки – малая коррозионная стойкость.
61.Щелочноземельгые металлы. Нахождение в природе. Способы получения. Свойства.Ca,Ba,Sr, С.о.=+2.Комплексные соединения не характерны.Са-2% в земной коре.В свободном сост.в природе не встреч.CaCO3-кальцит.CaSO4-ангидрит CaSO4∙2H2O-гипс,CaF2-флюорит, Ca5(PO4)3(Cl,F,OH)-апатит.SrCO3-cтрон- цианит,BaCO3-витерит,SrSO4-целестин, BaSO4-барит.Са получают:1)электролизом CaCl22)алюмотермическим 2Al+6CaO= 3CaO∙Al2O3+3Ca.Ba и Sr алюмотермичес- ки.Ввиду высокой химической активности их хранят под слоем керосина в запаянных ам- пулах.Свойства:серебристо-белый .металл.При ↑t взаим.с Н2,образуя гидриды(ЭлН2).Крист. в-ва,легко окисляются на воздухе и взаим.с водой.На воздухе покрыв.оксидной пленкой,которая не обладает защитным действием
62.Соединение щелочноземельных металлов.получение,свойства,применение.. При ↑t взаим.с Н2,образуя гидриды(ЭлН2).Крист. в-ва, легко окисляются на воздухе и взаим.с водой.CaH2(кр)+O2=Ca(OH)2(кр).Оксиды Ме получают разложением карбонатов/нит- ратов.2Ba(NO3)2(t)=2BaO+4NO2+O2.Энергично взаим.с водой,образуя сильные основания.(Эл(ОН)2).По силе слабее основно щелочных металлов.В ряду Ca(OH)2,Sr(OH)2,Ba(OH)2 усиливаются растворимость и термическая устойчивость. Легко растворяются в кислоте с выделением Н2.С азотной кисл.-продукт нитрат аммония.
4Са+10HNO3(Разб)=4Ca(NO3)2+NH4NO3+ 3H2O.Все Металлы при ↑t взаим.с галогенами (галогениды ЭлГ2).Крист.в-ва,хорошо растворяются в воде.(иск.фториды).Галогениды образуют с водой-кристалло гидраты.CaCl2∙6H2O-испаряется. В качестве обезвоживающего сред-ва.При↑t с серой-сульфиды.Чаще их получают при восстановлении сульфатов.BaSO4+4C(t)= BaS+4CO.Сульфиды легко подвергаются гидро- лизу.BaS+2H2O=Ba(OH)2+H2S.Металлы легко реагир.с азотом,нитриды-кристалические тугоплавкие в-ва,необратимо гидрализующиеся. Ca3N2+H2O=3Ca(OH)2+2NH3.Карбиды Ме пол-ют при взаим.оксидов Ме с С. CaO+ 3C(2000 0 C)=CaC2+CO.Карбиды необратимо гидрализуются.CaC2+2H2O=Ca(OH)2+ C2H2-ацитилен.Большинство солей этих Ме в воде малорастворимы.(иск.перхлораты,ацитаты, нитраты).При ↑t оксидов Ме до t≤600 образуют пероксиды.2ВаО+О2=2ВаО2.Стабильность перок-в ↓ при переходе от Ва к Са.В воде малорастворимы.Подвергаются сильному гидролизу,даже слабыми кислотами .BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2.Применение: Ва исп.в кач-ве поглотителя остатков газов в вакуумных приборах.Соединение Са используют в строительстве в качестве слеплющего мат-ла для крепления кирпичном(каменной кладки-гашеная известь Са(ОН)2)с песком и водой-известковый р-р.Он затвердевает за счет перехода Са(ОН)2 в Са(СО)3 при поглощении СО2 из воздуха.Са(ОН)2+СО2=СаСО3+Н2О. Жженый гипс(алебастр)CaSO4∙0,5H2O при замешивании теста из порошка алебастра с водой-присоед.воды и отвердивание всей массы.Применение гипса-изготовление строительных перегородок.Гашеная известь Ca(OH)2- дешевое сильное основание.СаСО3(t)=СаО+Н2О- негашеная известь.Са(ОН)2-получ-е гидроксида Na.Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOH
63.Цинк,кадмий,ртуть.Получение,свойства,применение.Для этих элементов характрена с.о.=+2.Ионы этих элементов проявляют ярко выраженную способность к образованию комплексных соединений.Для ртути характерно существование радикала Hg2(гидраргиум 2)В природе иногда встречается самородная ртуть.Цинк и Кадмий получают:1)пирометаллургическим методом 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2-1 стадия,ZnO+C=Zn+CO-2 стадия.2)гидрометаллургическим методом,сначала руду обжигают,далее проводят эликтролиз и ртуть получают по реакции HgS+O2=Hg+SO2.Цинк,кадмий и ртуть это серебристо-белые мягкие металлы,легко плавкие.Ртуть растворяет в себе многие металлы и образующиеся растворы назыв.амольгамы.Их получают простым перемешиванием металла с ртутью.Цинк и кадмий на воздухе покрывается оксидной пленкой.Ртуть не взаимодействует с кислотами,только при температуре до 300 град.,образует оксид ртути,который при дальнейшем нагревании распадается.Цинк это химически активный металл,легко растворяется в кислотах и щелочах.Zn+2HCl=ZnCl2+H2,Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2.Кадмий растворяется в кислотах менее энергично чем цинк,в щелочах не растворяется.Ртуть растворяется только в кислотных окислителях.Hg+4HNO3(разб)=Hg(NO3)2+NO2+2H2O.С водородом эти металлы не взаимодействуют.Применение:Цинк используют для оцинковывания железа,с целью придотвращения от коррозии,для изготовления сплавов,Из кадмия изготавливают подшибниковые легкоплавкие сплавы,электроды акомуляторов.Ртуть используют как катод при электрохимическом получении хлора из хлорида натрия,а также как катализатор в органическом синтезе.
64.Соединения цинка,кадмия,ртути.Получения,свойста,применение.Оксиды цинка и кадмия получают при прокаливании гидроксида Zn(OH)2(t)=ZnO+H2O.Гидроксид цинка это типичное амфотерное соединение,оно растворяется и в кислотах и щелочах.Амфотерные свой-а гидроксида кадмия выражаются очень слабо,только при нагревании в концентрированных растворах щелочей,могут образовывать соединения типа K4[Cd(OH)6]/Гидроксид цинка и кадмия легко растворяются в растворах аммиака.Cd(OH)2+6NH3=[Cd(NH3)6](OH)2.Сульфиды кадмия,цинка,ртути образуются при взаимодействии металла с серой или действием сероводорода на растворы этих солей.Сульфид цинка растворяется в разбавленных кислотах.ZnS+2HCl=ZnCl2+H2S.Сульфид кадмия не растворяется в разбавленных кислотах он растворяется только в концентрированной азотной кислоте.Сульфид ртути очень устойчивое соединение которое не растворяется и в концентрированной азотной кислоте,растворяется только в царской водке.3HgS+8HNO3+6HCl=3HgCl2+3Y2SO4+8NO+4H2O.Соединения ртути и сама ртуть очень ядовитые вещ-а.Соединения кадмия ядовиты точно также как соед.ртути. Применение:Цинк используют для оцинковывания железа,с целью придотвращения от коррозии,для изготовления сплавов,Из кадмия изготавливают подшибниковые легкоплавкие сплавы,электроды акомуляторов.Ртуть используют как катод при электрохимическом получении хлора из хлорида натрия,а также как катализатор в органическом синтезе.
Источник: studfile.net
Щелочные металлы и их применение
Щелочные и щелочно-земельные металлы находятся в I и II группе таблицы Менделеева.
Они крайне распространены не только на земном шаре, но и в организме человека.
К этой группе металлов относят натрий (основной внеклеточный положительный ион), калий (основной внутриклеточный положительный ион), кальция , магний , литий и другие .
I. Натрий и калий:
Эти металлы расположены в I группе таблицы Менделеева. У них есть один неспаренный электрон на внешнем энергетическом уровне. Натрий и калий отличаются прекрасными восстановительными способностями, а потому почти всегда существуют в виде ионов
Разгадкой того факта, что ионы калия превалируют внутри клетки, а натрия — снаружи, кроется в особенностях электронных оболочек атомов. Дело в том, что для ионов натрия характерна более высокая плотность положительного заряда на поверхности атома, поэтому вокруг иона натрия более охотно пристраиваются молекулы воды. Такое явление называется положительной гидратацией. При этом из-за большего радиуса иона калий имеет меньшую плотность заряда. Для К+ будет характерна отрицательная гидратация, что делает его более подходящим, «менее жадным до воды» внутриклеточным ионом
Ионы натрия и калия создают электрохимический градиент на поверхности мембраны, который направлен внутрь клетки. Поддерживать этот градиент помогают специальные насосы — Na/K АТФазы, которые при гидролизе одной молекулы АТФ выкачивают 3 иона натрий вне клетки и закачивают 2 иона калия внутрь
Основная функция натрия — поддержание осмотического давления крови. Благодаря высокой плотности заряда ионы натрия способны задерживать во много раз больше воды по объему, чем сами атомы
К другим функциям ионов натрия можно отнести: участие в работе буферных систем крови, участие в деполяризации при потенциале действия
Основная функция калия — поддержание осмотического давления внутри клеток.
Благодаря отрицательной гидратации ионы калия не строят вокруг себя столько молекул, сколько способы ионы натрия. Благодаря этому многие внутриклеточные белки не высаливаются и не выпадают в осадок.
К дополнительным функциям ионов калия можно отнести поддержание баланса рН в эритроцитах, а также активация карбоангидразы эритроцитов. К тому же ионы калия участвуют в реполяризации в рамках потенциала действия
Интересный факт: избыток ионов натрия в тканях головного мозга может привести к состоянию депрессии, а избыток ионов калия — к маниакальным состояниям
Соединения щелочных металлов :
Щелочи натрия и калия крайне опасны для человека.
В отличие от химических ожогов кислотами, которые имеют прижигающее действие (коагуляционный некроз), химический ожог щелочами, как правило, наносит более глубокие повреждения за счет колликвационного характера некроза
Соли щелочных металлов:
NaCl (0,9% физиологический раствор) — применяется для разбавления инъекционных препаратов, простейший кровезаменитель
NaCl (3%, 5%, 10%) — применяется при лечении гнойных ран и воспалительных процессов кожи и слизистых за счет плазмолитических свойств, оказывающих бактерицидное действие
Na2SO4*10H2O — кристаллогидрат сульфата натрия. Обладает слабительным свойством. Соль по законам осмоса вытягивает из тканей воду, оказывая послабляющее действие.
NaHCО3 — всасывающиеся с антациды, которые при реакции с соляной кислотой могут выделять СО2. Углекислый газ, в свою очередь, может раздражать рецепторы слизистой желудка и вызывать вторичную гиперсекрецию.
Na2O2 — применяют в замкнутых системах (подлодки и космические корабли) для регенерации кислорода из углекислого газа
Источник: dzen.ru