Щелочные металлы
ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ
К щелочным металлам относятся элементы первой группы, главной подгруппы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.
Нахождение в природе
Na-2,64% (по массе), K-2,5% (по массе), Li, Rb, Cs - значительно меньше, Fr- искусственно полученный элемент
Li
Li2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен
Na
NaCl – поваренная соль (каменная соль), галит
Na2SO4 • 10H2O – глауберова соль (мирабилит)
NaNO3 – чилийская селитра
Na3AlF6 - криолит
Na2B4O7· 10H2O - бура
Na2B4O7· 10H2O - бура
K
KCl • NaCl – сильвинит
KCl • MgCl2 • 6H2O – карналлит
K2O • Al2O3 • 6SiO2 – полевой шпат (ортоклаз)
Свойства щелочных металлов
С увеличением порядкового номера атомный радиус увеличивается, способность отдавать валентные электроны увеличивается и восстановительная активность увеличивается:
Физические свойства
Низкие температуры плавления, малые значения плотностей, мягкие, режутся ножом.
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.
Восстановительная способность увеличивается в ряду Li–Na–K–Rb–Cs
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ОПЫТ
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 → Li2C2 (карбиды)
5. Качественная реакция на катионы щелочных металлов - окрашивание пламени в следующие цвета:
Li+ – карминово-красный
Na+ – желтый
K+, Rb+ и Cs+ – фиолетовый
Получение
Т.к. щелочные металлы - это самые сильные восстановители, их можно восстановить из соединений только при электролизе расплавов солей:
2NaCl=2Na+Cl2
2NaCl=2Na+Cl2
Применение щелочных металлов
Литий - подшипниковые сплавы, катализатор
Натрий - газоразрядные лампы, теплоноситель в ядерных реакторах
Рубидий - научно-исследовательские работы
Цезий – фотоэлементы
Оксиды, пероксиды и надпероксиды щелочных металлов
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
2. Разлагается водой:
Na2O2 + 2H2O → 2NaOH + H2O2
Надпероксид калия KO2
Получение
K + O2 → KO2
Химические свойства
1. Сильный окислитель:
4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2
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.
NaOH-едкий натр, каустическая сода, KOH-едкое кали
Получение
1. Электролиз растворов хлоридов:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2+ Cl2
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
Химические свойства
1. R–OH – сильные основания (щелочи) реагируют с кислотными оксидами и кислотами:
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
2. Взаимодействуют с солями, если в продуктах образуется нерастворимое основание: 3NaOH + FeCl3 → Fe(OH)3↓+ 3NaCl
Соли
Типично ионные соединения, как правило - хорошо растворимы в воде, кроме некоторых солей лития.
Na2CO3 10H2O - кристаллическая сода
Na2CO3 - кальцинированная сода
NaHCO3 - питьевая сода
K2CO3 – поташ
Получение соды (дополнительно):
1.Аммиачный способ - насыщение раствора NaCl газами CO2 и NH3
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3 +NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
NaHCO3 малорастворим на холоде.
2.Кальцинирование - прокаливание:
NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Комментариев нет:
Отправить комментарий