Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Поэтому координационное число Ь1 в соединениях в отличие от остальных элементов 2-го периода больше 4. Вместе с тем вследствие небольшого размера ион лития характеризуется высокой энергией сольватацни, а в литийорганических соединениях литий образует ковапентную связь. Литий достаточно широко распространен в земной коре. Наиболее ценны минерал ы оподуаен Ь1А!(810з)з, ожблтззонптп Ь|А1(Р04)Г и лсппдолпт Ь!зА!з(810з)з(Г, ОН)з. 528 Атомы рассматриваемых элементов имеют один валентный электрон. Г!о сравнению с элементами других подгрупп у них наиболее низкие первые энергии ионизации, а размеры атомов и ионов наибольшие.
Таким образом, у щелочных металлов наиболее сильно выражены металлические признаки. При этом с увеличением атомного номера в подгруппе возрастаег размер атомов (см. рнс. 15) и уменыпается нх энергия ионизации (см. рис. 12). Все это свидетельствует об усилении в ряду Ь| — Гг металлических признаков элементов. Так как вторая энергия ионизацин атомов щелочных металлов значительно больше, чем первая, они проявляют степень окисления +1.
Для некоторых нз них получены соединения, в которых онн проявляют степень окисления — 1. В подобного типа соединениях они существуют в виде отрицательного заряженных ионов Э, Возможность таких соединений определяется тем, что атомы щелочных метачлов обладают сродством к электрону (см. табл.
6). Простое вещество. В виде простого вещества литий — мягкий серебристо-белый металл (т. пл. 180,5 'С, т. кип. 1336,6 'С). Из металлов он самый легкий (пл. 0,539 г/смз). Литий химически очень активен. С кислородом и азотом взаимодействует при обычных условиях, поэтому на воздухе тотчас окисляется, образуя темно-серый налет продуктов взаимодействия (Ь|зО, Ь|зМ). При 9емпературе выше 200 С загорается. В атмосфере фтора и хлора, а также брома и иода самовоспламеняегся при обычных условиях. При нагревании непосредственно соединяется с серой, углем, водородом и другими неметаллами. Будучи накален, горит в СОз. С металлами литий образует интерметаллические соединения. С магнием, алюминием, цинком и с некоторыми другими металлами, кроме того, образует ограниченные твердые растворы.
Заметно отличаясь атомным радиусом от остальных щелочных металлов, дает с ними эвтектические смеси. Литий придает сплавам ряд ценных физико-химических свойств. Например, у сплавов алюминия с содержанием до 1% Ь1 повышается механическая прочность и коррозионная стойкость, введение 2% Ь| в техническую медь значительно увеличивает ее электрическую проводимость и т.д. По химической активности литий уступает некоторым металлам. Его стандартный электродный потенциал имеет наиболее отрицательное значение (оз' = — 3,05 В) по сравнению со всеми другими метал- лами.
Это обусловлено большой энтальпией гидратации иона Ь|', что обеспечивает значительное смещение равновесия Ь!(к) Ь('(р) + с в сторону ионизации металла. Для слабо сольватирующих растворителей (например, в расплавах солей) значение его электродного потенциала соответствует его меньшей химической активности в ряду щелочных металлов. Литий энергично разлагает воду, выделяя из нее водород, еще легче взаимодействует с кислотами.
Получают литий электролизом расплава эвтектической смеси Ь|С1 — КС1. Его хранят под слоем вазелина или парафина в запаянных сосудах. Важнейшей областью применения лития является атомная энергетика. Его используют как источник получения трития: б1„. + 1„— ЗН .! 4Не З О 1 З а также в качестве теплоносителя в атомных реакторах.
529 Соединения лития (1). Бинарные соединения лития — бесцветные кристаллические вещества; являются солями ил ° д и солепо обными соединениями. По химической природе, растворимости и характеру гидролиза они напоминают производные кальция и магния. Плохо растворимы Ь!Р, ЬзгСОз, ЬззРО4 и др. Пероксидные соединения для лития малохарактерны.
Однако для него известны пероксид Ь!|Ог, персульфид Ь!г8г и перк р д а би Ь)С. О к с и д лития Ь!|Π— белое твердое вещество. Получается взаимодействием простых веществ. Активно реагирует с водой, образуя гидроксид. С кислотами, кислотными и амфотерными оксидами образует соли. Г и д р о к с и д лития Ь|ОН вЂ” бесцветное очень гигроскопическое вещество, растворимое в воде. Сильное основание |К =, ° ). |7' = 6,75 10 ').
Однако по растворимости и силе Ь|ОН уступает гидроксидам остальных з-элементов 1 группы. При накаливании Ь|ОН (в отличие от ЭОН других щелочных металлов) разлагается: 21лОН(к) Ь!гО(к) + НгО(ж), сз С~44 —— 85 кДж Ь|ОН получают электролизом водных растворов ЬгС! Применяется как электролит в аккумуляторах. В отличие от Ве(П) аквакомплексы Ь~ (1) менее устойчивы.
В кристаллогидратах молекулы воды часто участвуют в образовании мостиковых связей. Так, в 1лОН Н|0 ион Ь|' окружен четырьмя атомами кислорода (два от ОН вЂ” групп и два других от молекул Н|0), образующими искаженныи тетраэдр. Тетраэдры попарно соединены общими ребрами (за счет атомов кислорода ОН-групп). Соседние пары тетраэдров связаны общими вершинами (через атомы кислорода молекул НгО) и образуют бесконечную цепь состава 1лОН ' НгО: Н НН, Н Н,, лц Н, Н ,/ „г' /~„.; Л ЬГ ~Г цепи связаны друГ с другом за счет водородной связи.
В кристалле Ь!С!04 ЗН|О каждый ион ЬР находится в центре октаэдра нз молекул НгО; но каждая молекула Н|0 принадлежит двум таким октаэдрам, 530 образуя гексагональные столбики состава (Ь!г(ОНг)з)~', между которыми помещаются ионы С)О . Прн взаиаодействии (совместной кристаллизации или сплавлении) солей лития с однотипными соединениями других щелочных металлов образуются эвтектические смеси, например Ь|МОз — КНОз (т.
пл. 132 'С), Ь!ХОз — НаМОз — КМОз (т. пл. 350 'С) и др. Значительно реже образуются двойные соединения, например М" Ь!804, Ха|Ь|(804)г. 6Н|О, и твердые растворы. Расплавы солей и их смесей составляют важный класс неводных растворителей. В них растворяется большинство металлов. Эти растворы имеют интенсивную окраску н являются очень сильными восстановителями. Растворенныс металлы находятся в них либо в атомном состоянии, либо в виде сольватированных ионов необычно нивкой степени окисления (А!', Ва', Са').
Растворение металлов в расплавленных солях важно для многих элект|юметаллургических и металлотермических процессов, для рафинирования металлов, проведения различных синтезов. Соединения, растворяяс), в расплавленных солях, ионизируются, образуя сольватированныс ионы. Например, при растворении СоС!г в расплавленной эвтектике Ь!НОз — КМО| образуется сольватированный ион (Со(ХОз)ь]4, а при добавлении к этому раствору КС1 получается ион [СаС)4)г'. В расплавленных солях могут протекать реакции как без изменения, так н с изменением степени окисления элементов.
1 2. НАТРИИ Натрий — один из наиболее распространенных элементов на Земле. Он обнаружен в атмосфере Солнца и в межзвездном пространстве. Важнейшие минервз|ы натрия. 0!аС! (каленная соль, зальсщ), Маг804. 10Н|О (л|4|рабалит, |лаубероаа соль), )|!азА!Рз (хрнолятп), ХагВ40|. 10Н|О (бура) и др.
В сочетании с другими элементами он входит в состав многих природных силикатов и алюмосиликатов. Огромно содержание солей натрия в гидросфере (около 1,5 10'з т) Соединения натрия входят в растительные и животные организмы, в последнем случае главным образом в виде ХаС1. В крови человека ионы Ха' составляют 0,32%, в костях — 0,6%, в мышечной ткани— 0,6 — 1,5% Простое вещество. В виде простого вещества натрий — легкий (пл 0,97 г/смз), мягкий серебристо-белый металл со сравнительно невысокими температурами плавления (97,8 'С) и кипения (882,9 С) По химическим свойствам это активнейший металл.
На воздухе тотчас окисляется, образуя рыхлые продукты окисления. При обыч531 ной температура самовоспламенягтся в атмосфере фтора и хлора. При небольшом подогревании энергично взаимодействует с жидким бромом, серой, иодом, водородом и др. С многими металлами натрий образует интерметаллические соединения. Например, с оловом ои дает ряд соединений: На8пз, Ма8пв, 1<1аБ<<з, )в1а8пь Н<а8п, Наз8п, )<1аз8п и др. С некоторыми металлами дает 3 твердые расзъоры.
Эвтектический сплав 24% з1а и 76% К в обычных условиях представляет собой жидкость (т. пл, — 12,6 'С). Натрий используется в металлотормии. Металлический натрий и его жидкий сплав с калием используются в органическом синтезе Как восстаиовитоль часто применяется амальгама натрия. Натрий используется также в качестве теплоносителя в ядерных энергетических у<тановках, в клапанах авиационных двигателей, в химических прризвод<твах, где требуется равномерный обогрев в пределах 450 — 650 'С Натрий получают электролизом расплавленного <1аС1 и реже ~аОН.
При производстве натрия нз МаС1 (т. пл. 800 "С) температуру плавления электролита снижают (до 575 — 585 'С) добавкой КС!, СаС1<, .'31аР или других солей. Натрий хранят в запаянных сосудах илп под слоем керосина. Соединения натрия (!). Для натрия (1) наиболег характерны ионные соединения. Его соединения имеют кристаллическое стро< ние, отличаются болыпей или меньшей тугоплавкостью, в расплавленном состоянии являются электролитами, хорошо растворяются в воде Трудиорастворимы немногочисленные производные со сложными анионами, например гексагидроксостибат( в<) 1в1а[8Ь(ОН)з].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
