I группа Периодической системы Щелочные

I группа Периодической системы Щелочные металлы

Строение атомов щелочных металлов n Элементы I группы главной подгруппы носят общее название щелочные металлы, т. к. при взаимодействии с водой образуют щелочи. n Это s-элементы с общей электронной формулой . . . ns 1, где n - номер периода элемента. n Легко отдают один электрон с внешнего уровня. Образующийся катион имеет устойчивую электронную структуру. Na – e → Na+

Некоторые свойства простых веществ щелочных металлов Li Na K Rb Cs Fr Строение внешней 2 s 1 3 s 1 4 s 1 5 s 1 6 s 1 7 s 1 электронной оболочки Радиус атома, нм 155 189 236 248 268 280 Энергия 5, 39 5, 14 4, 34 4, 18 3, 89 3, 98 ионизации, э. В Плотность, г/см 3 0, 53 0, 97 0, 86 1, 53 1, 90 ≈2, 2 Температура 180, 5 97, 9 63, 5 39, 3 28, 5 ≈20 плавления, ˚С

Нахождение в природе n В природе встречаются только в виде соединений n Наиболее распространены K и Na. n Rb и Cs своих руд не имеют и встречаются с рудами K и Na. n Fr – радиоактивный элемент, равновесное содержание которого в земной коре не превышает 2 мг.

Галлит Na. Cl

Cильвин KCl

Сильвинит KCl·Na. Cl

Мирабилит Na 2 SO 4· 10 H 2 O n Большие количества сульфата натрия находятся в заливе Каспийского моря, где эта соль толстым слоем осаждается на дне.

Нахколит Na. HCO 3

Карналлит КCl∙Mg. Cl 2∙ 6 H 2 O

Получение n Na, K и Li получают электролизом расплавов соединений Na. Cl → Na + Cl 2 n Rb и Cs- восстановлением из хлоридов кальцием.

Химические свойства n Взаимодействие с водой 2 K + 2 H 2 O = 2 KOH + H 2 n Взаимодействие с водородом (при нагревании) 2 Na + H 2 = 2 Na. H n При повышенной температуре щелочные металлы энергично взаимодействуют с серой 2 Na + S = 2 Na 2 S n С азотом, углеродом и кремнием непосредственно взаимодействует только литий: 6 Li + N 2 = 2 Li 3 N 2 Li + 2 C = Li 2 C 2 6 Li + 2 Si = Li 6 Si 2

Химические свойства n Взаимодействуют с галогенами 2 Na + Сl 2 = 2 Na. Cl n С жидким чистым аммиаком щелочные металлы образуют амиды: 2 Na + 2 NH 3 = 2 Na. NH 2 + H 2 n При сгорании щелочных металлов в кислороде образуются : Li 2 O (оксид), Na 2 O 2 (пероксид), KO 2, Rb. O 2, Cs. O 2(надпероксиды) 2 Na + О 2 = Na 2 O 2 + 2 Na = 2 Na 2 O

Химические свойства n. Взаимодействуют с кислотами 6 Na + 4 H 2 SO 4 = S + 3 Na 2 SO 4 + 4 H 2 O Na + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2

Характеристические соединения n Гидриды. Наиболее устойчив гидрид лития. Все гидриды энергично разлагаются водой: Li. H + H 2 O = Li. OH + H 2 n Оксиды. Наиболее устойчив Li 2 O. Являются типичными основными оксидами n Пероксиды щелочных металлов можно считать производными пероксида водорода : Na 2 O 2 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O 2 Na 2 O 2 + 2 H 2 O = 2 Na. OH + H 2 O 2 Пероксид натрия используется для получения кислорода в закрытых помещениях (например, подводная лодка): 2 Na 2 O 2 + 2 CO 2 = 2 Na 2 CO 3 + 2 O 2

Характеристические соединения n Гидроксиды. В технике носят название едкие щелочи. В расплавленном состоянии взаимодействуют со стеклом, фарфором, платиной. Способы получения: n а) Взаимодействием металлов или оксидов с водой: Li 2 O + H 2 O = 2 Li. OH n б) Реакция каустификации: Na 2 CO 3 + Ca(OH)2 = 2 Na. OH + Ca. CO 3 Полученный этим способом Na. OH содержит 3 -4% Na 2 CO 3 и называется "каустическая сода".

Характеристические соединения n в) Электролиз растворов хлоридов щелочных металлов: 2 Na. Сl + H 2 O = 2 Na. OH + H 2 + Cl 2 n г) Сплавлением карбонатов щелочных металлов с оксидами и последующей обработкой сплава водяным паром: Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2 Na. Fe. O 2 + CO 2 2 Na. Fe. O 2 + H 2 O = 2 Na. OH + Fe 2 O 3

Характеристические соединения Химические свойства гидроксидов n Хорошо растворимы в воде, являются сильными основаниями. n Менее, чем другие гидроксиды, растворим в воде гидроксид лития. n При нагревании гидроксид лития разлагается: 2 Li. OH = Li 2 O + H 2 O n Щелочи являются важнейшим сырьем в химической промышленности для получения красителей, стекол, мыла, бумаги, искусственных волокон, лекарственных средств.

Характеристические соединения Соли n Na. Cl (поваренная соль) содержится в морской воде (в среднем 2, 7%) и в виде каменной соли в залежах. В чистом виде Na. Cl и KCl получают из природных хлоридов перекристаллизацией. n Na. NO 3 и KNO 3 (натриевая селитра и калийная селитра). используются в качестве минеральных удобрений. KNO 3 идет также на производство черного пороха. n K 2 CO 3 (поташ) применяется в мыловаренной, стекольной промышленностях, при крашении и отбеливании шерсти, в производстве цианида калия, в органическом синтезе. n Na 2 SO 4. 10 H 2 O (глауберова соль) используется при крашении хлопчатобумажных тканей, в медицине.

Натрий и калий содержатся во всех тканях организма человека. Натрий в плазме крови, лимфе, пищеварительных соках; калий внутри клеток и в крови (необходим для нормальной работы сердца).