165689 (624861), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

2 Na + O₂ Na₂O₂;

K + O₂ KO₂ (або K₂O₄).

Доречно згадати, що оксиди калію та натрію можуть бути одержані тільки при нагріванні суміші пероксиду з надлишком металу при повній відсутності кисню:

Na₂O₂ + 2Na 2 Na₂O.

З воднем лужні метали утворюють гідриди

2Li + H₂ 2LiH;

з азотом - нітриди; при кімнатній температурі у реакцію вступає літій, решта лужних металів - при нагріванні

6Mе + 3N₂ 2Mе₃N;

з галогенами – галіти

2Mе + Hal₂ 2MеHal,

де Hal - F, Cl, Br, I;

з фосфором – фосфіди

3Mе + P Mе₃P;

з сіркою та її аналогами (Se, Te) у розплавленому стані чи при нагріванні – халькогеніди

2Mе + S Mе₂S;

з графітом – карбіди

2Mе + 2C Mе₂C₂;

з кремнієм – силіциди

4Mе + Si Mе₄Si.

Крім того, лужні метали здатні енергійно, з виділенням теплоти розчинятися у ртуті, утворюючи амальгами змінного складу, які використовують як м’які, але сильні окисники.

Відношення до кислот. Взаємодія всіх лужних металів з кислотами супроводжується вибухом, тому спеціально такі реакції не проводять. Однак корисно знати, які продукти утворюються внаслідок таких реакцій, якщо за якихось причин їх все ж таки необхідно буде здійснити.

Взаємодія з неокислювальними кислотами (розведена сірчана H₂SO₄, галогеноводневі HF, HCl, HBr, HI, фосфорна H₃PO₄, оцтова CH₃COOH та інші слабкі кислоти), в яких окисником завжди є йон Гідрогену Н⁺ (чи, точніше, гідроксоній-катіон Н₃О⁺) супроводжується виділенням водню та утворенням солі і проходить за загальною схемою:

2Mе + 2HАn MеAn + H₂.

Взаємодія з окиснювальними кислотами (азотна HNO₃, концентрована сірчана H₂SO₄ та ін), окиснювальна здатність яких зумовлюється не наявністю йона Гідрогену, а властивостями недисоційованих молекул самих кислот чи їх кислотних залишків - аніонів. Особливість дії цих кислот полягає в тому, що вони окиснюють метал без виділення водню. Однак у випадку реакції лужних металів (Li, Na, K) з дуже розведеними розчинами окиснювальних кислот, яка проходить надзвичайно бурхливо, поряд з основними продуктами реакції може виділятися і водень, але це є результатом побічної реакції, тобто взаємодії металу не з кислотою, а з водою, наявною у розчині кислоти. Розглянемо відношення лужних металів до кислот-окисників на прикладі натрію:

8Na + 10HNO_{3 (розв)} 8NaNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O,

3Na + 4HNO_{3 (конц)} 3NaNO₃ + NO + 2H₂O,

8 Na + 5H₂SO_{4 (конц)} 4Na₂SO₄ + H₂S + 4H₂O.

Як видно з рівнянь реакцій натрій відновлює Нітроген (+5) у конценрованій HNO₃ до ступеня окиснення +2, а в розведеній - аж до -3. Сульфур (+6) в концентрованій H₂SO₄ теж відновлювається максимально - до найнижчого ступеня окиснення -2.

Відношення до солей.

Лужні метали, які розміщуються на самому початку ряду напруг, належать до найбільш активних відновників, тому при внесенні їх у водні розчини солей малоактивних металів вступають у взаємодію не з самою сіллю, а з водою, що міститься у розчині, наприклад:

2K + 2H₂O 2KOH + H₂.

Однак натрій здатний взаємодіяти з розплавами солей - переважно з хлоридами чи фторидами менш активних металів. На цьому заснований металургійний метод добування металів, так звана натрієтермія - одержання Ti, Zr, Nb, Ta та ін. при відновлюванні їх за допомогою натрію:

TiCl₄ + 4Na Ti + 4NaCl,

BeF₂ + 2Na Be + 2NaF.

Взаємодія з амоніаком, в яку вступають лужні метали, проходить при контакті металу з рідким NH₃ чи при його нагріванні в парах амоніаку

2Na + 2NH₃ 2NaNH₂ + H₂.

При цьому утворюються аміди лужних металів складу MeNH₂ - кристали, що легко гідролізуються водою:

NaNH₂ + H₂O NaOH + NH₃.

З органічними сполуками. Метали ІА-підгрупи можуть взаємодіяти зі спиртами, утворюючи алкоголяти, з органічними кислотами з утворенням органічних солей – карбоксил атів

CH₃-CH₂-OH + Na CH₃-CH₂-ONa + ½ H₂O,

Етанол Етанолят натрію

CH₃-COOH + Na CH₃COONa + ½ H₂O.

Оцтова кислота Ацетат натрію.

Натрієві солі вищих жирних кислот широко застосовуються при одержанні мил та миючих засобів. Крім того, лужні метали здатні вступати в реакції з іншими органічними речовинами, продуктами чого є так звані металоорганічні сполуки, у тому числі - натрійорганічні сполуки.

2.1.4 Сполуки лужних металів та їх властивості

Оксиди (загальна формула М₂О) добувають, як вже згадувалося, при безпосередньому контакті з киснем в умовах його недостачі і контрольованого доступу в реакційне середовище. Причому, спочатку утворюється пероксид, який розкладається при підвищеному температурному режимі за схемою:

2Na + O₂ Na₂O_2,2Na₂O₂ 2Na₂O + O₂.

Оксиди мають такі забарвлення: Li₂О і Na₂О - безбарвні, K₂О і Rb₂О - жовті, Cs₂О - оранжевий. Забарвлення посилюється, оскільки у міру збільшення розмірів йонів М⁺ збільшується їх поляризованість. При контакті з водою оксиди лужних металів швидко розчиняються з утворенням сильних основ – лугів

2Na₂O + Н₂O 2NaOН.

Оксиди лужних металів виявлять властивості типових основних оксидів, тому легко вступають у взаємодію з кислотами, кислотними і навіть амфотерними оксидами і основами (останні дві реакції відбуваються при сумісному сплавленні вихідних речовин)

Na₂O + 2 HCl 2NaCl + H2O, Na₂O + CO₂ Na₂CO_3,Na₂O + BeO Na₂BeO_2,Na₂O + Zn (OH) ₂ Na₂ZnO₂ + H₂O.

Крім звичайних оксидів лужні метали з Оксигеном утворюють пероксиди загального складу М₂О₂, що містять йони О₂^2-, в яких ступінь окиснення Оксигену дорівнює -1, і супероксиди М₂О₄ (чи МО₂) зі ступенем окиснення Оксигену -1/2. Стійкість пероксидів і супероксидів зростає при збільшенні розміру йона металу М⁺, оскільки зі збільшенням радіуса катіона стабілізується кристалічна решітка. Пероксиди - солеподібні речовини, їх можна розглядати як сіль надто слабкої кислоти Н₂О₂. При дії на них холодною водою пероксиди піддаються швидкому гідролізу, внаслідок якого утворюється гідроген пероксид

Na₂O₂ + 2H₂O 2NaOH + Н₂O_2,

однак при дії гарячою водою чи при нагріванні пероксиди диспропорціонують за схемою:

2Na₂O₂ + 2H₂O 4NaOH + O₂.

Пероксид натрію уявляє собою жовтий кристалічний порошок, який розкладається при триваловому зберіганні

2Na₂O₂ 2Na₂O + O₂.

Оскільки пероксиди містять атоми Оксигену в проміжному ступені окисненя (-1), то для них притаманна окисно-відновна двоїстіть. Із сильними відновниками вони виступають як окисники, наприклад:

4Na₂O₂ + H₂S + 2H₂O 4Na₂SO₄ + 6NaOH

S^-2 - 8 ē S⁺⁶

O₂^-2 + 2ē 2O^-2,

але - з сильними окисниками - як відновники:

3Na₂O₂ + HIO₃+ 3H₂SO₄ 3Na₂SO₄+HI +O₂+ 3H₂O

O₂^-2 - 2ē 2O₂

I⁺⁵ + 6ē I^-1.

Супероксиди належать до сильніших окисників: у них майже миттєво згоряє алюміній, а деревинні ошурки - при незначному нагріванні. Вони реагують з водою з утворенням кисню і гідроген пероксиду

2КО₂ +2Н₂О 2КОН + Н₂О₂ + О₂.

Гідриди -білі кристалічні речовини, що містять аніон Н^-1. Їх термічна стійкість зменшується у ряді LiH-NaH-KH-RbH-CsH, а реакційна здатність, навпаки, - збільшується від LiH до CsH. Завдяки невеликій стікості вони розкладаються водою, при цьому Гідроген (-1), що входить до складу гідриду відновлює Гідроген (+1), який знаходиться у воді

NaH + H₂O NaOH + H₂.

Їх вважають солеподібними сполуками, оскільки вони легко вступають у реакцію с кислотними оксидами, наприклад, з вуглекислим газом, утворюючи форміат натрію - сіль органічної (мурашиної) кислоти

NaH + CO₂ HCOONa.

Гідроксиди лужних металів - луги. Це безбарвні кристалічні речовини, легкоплавкі: Т_пл. зменшується від LiОH (473^оС) до CsОH (346^оС), дуже добре розчинні у воді (за винятком LiОH), cтійкі до нагрівання навіть до 1000^оС, крім LiОH, який розкладається вже при температурі 500^оС

2LiОH Li₂О + Н₂О.

Луги належать до дуже сильних електролітів, вони майже повністю дисоціюють у водних розчинах, утворюючи незв’язані йони

MeOH Me⁺ + OH^-.

Наявність у розчинах лугів незв’язаного гідроксилу OH^- зумовлює високу реакційну здатність гідроксидів лужних металів, які взаємодіють з численними речовинами багатьох класів неорганічних і органічних сполук:

з мінеральними і органічними кислотами

NaOH + HCl NaCl + H₂O,

NaOH + С₁₇H₃₅СOOH С₁₇H₃₅СOONa + H₂O;

з кислотними оксидами

6NaOH + P₂O₅ 2Na₃PO₄ + 3H₂O,

2NaOH + 2NO₂ NaNO₃ + NaNO₃ + H₂O;

вони добре поглинають із повітря вуглекислий газ, який теж належить до кислотних оксидів

2NaОH + CO₂ Na₂CO₃ + Н₂О,

з амфотерними оксидами і основами

NaOH _(кр) + Al₂O₃ NaAlO₂ + H₂O (при сплавленні),

NaOH _(р-н) + Al₂O₃ +H₂O Na [Al (OH) ₄]

з нормальними, кислими, основними і амонійними солями (умовою протікання цих реакцій є утворення внаслідок неї газу, осаду чи малодисоційованої сполуки)

NaOH + Fe (NO₃) ₃ NaNO₃ + Fe (OH) ₃↓, NaOH + NaHCO₃ Na₂CO₃ + H₂O, NaOH + Cr (OH) ₂Cl NaCl + Cr (OH) ₃↓,NaOH + NH₄Cl NaCl + NH₄OH,

однак при нагріванні остання реакція проходить іншим шляхом:

NaOH + NH₄Cl NaCl + NH₃ + H₂O;

з деякими неметалами, наприклад:

6NaOH (_{гаряч. розчин)} + 3Cl₂ 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O;

2NaOH +Cl₂ NaCl + NaClO + H₂O;

8NaOH + 4S (_{розплав)} 3Na₂S + Na₂SO₄ + 4H₂O.

Луги є настільки сильними основами, що при плавленні реагують навіть зі склом і фарфором і розчиняють платину та деякі інші малоактивні метали у присутності кисню

2NaOH (_кp) + SiO₂ Na₂SiO₃ + H₂O,

2NaOH + Pt + O₂ Na₂PtO₃ + H₂O.

Солі. Лужні метали утворюють солі з усіма оксигенвмісними і безкисневими кислотами. Корисно пам’ятати, що для деяких солей лужних металів більш поширеними є не номенклатурні, а тривіальні назви, наприклад: NaCl - поварена сіль, Na₂CO₃ - сода, або кальцінована сода NaHCO₃ - питна сода, K₂CO₃ - поташ, NaNO₃ і KNO₃ - селітри, Na₂B₄O₇ - бура, а натрієві солі вищих карбонових кислот загального складу С_nН_2n+1СООNa - мила.

Характеристики

Список файлов курсовой работы