МЕТАЛЛЫ

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Общая характеристика

Свойства щелочных металлов

Атомный номер	Название	Электронная конфигурация	 г/см3	tпл. C	tкип. 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 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)

Химические свойства

Все щелочные металлы - очень сильные восстановители, в соединениях проявляют единственную степень окисления +1. Восстановительная способность увеличивается в ряду ––Li–Na–K–Rb–Cs

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

1. Реакция с кислотами:

2Na + 2HCl  2NaCl + H₂

1. 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.).

1. 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")

1. 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

1. Разлагается водой:

Na₂O₂ + 2H₂O  2NaOH + H₂O₂

Надпероксид калия KO₂

Получение

K + O₂  KO₂

Химические свойства

1. Сильный окислитель:

4KO₂ + 2CO₂  2K₂CO₃ + 3O₂

1. 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

1. Обменные реакции между солью и основанием:

K₂CO₃ + Ca(OH)₂  CaCO₃ + 2KOH

1. 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

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

НАЗАД

МЕНЮ

ВПЕРЕД