Металлические элементы 1 -А группы

Металлические элементы 1 -А группы Щелочные металлы 1

Характеристика элементов по положению в ПС Зн. N Z n. ЭУ ЭФ Ст. ок. RH R 2 O Гидр. Li 3 +3 2 2 s 1 +1 Li. Н Li 2 О Li. ОН Na 11 +11 3 3 s 1 +1 Na. Н Na 2 О Na. ОН K 19 +19 4 4 s 1 +1 KН K 2 О KОН Rb 37 +37 5 5 s 1 +1 Rb. Н Rb 2 О Rb. ОН Cs 55 +55 6 6 s 1 +1 Cs. Н Cs 2 О Cs. ОН Fr 87 +87 7 7 s 1 +1 Fr. Н Fr 2 О Fr. ОН 2

Открытие щелочных металлов. Щелочные металлы в природе Ме Когда Кем открыт В природе Изотопы открыт Li 1807 И. А. Арфведсон 0, 02% 5/2 Na 1807 Г. Дэви 2, 83% 14/1 K 1807 Г. Дэви 2, 59% 15/3 Rb 1861 Г. Р. Кирхгоф, Р. В. 1, 5 • 10 -2% 26/2 Бунзен Cs 1860 Р. В. Бунзен 3, 7 • 10 -7% 31/1 Fr 1939 М. Пере - 27/1 3

Получение щелочных металлов n Na: электролиз расплава 40% Na. Cl и 60% Ca. Cl 2, 5800 С, 7 В, фильтрация металлического кальция при 1100 С, n электролиз расплава Na. OH при ~3500 С, n электролиз водных растворов с использованием ртути (амальгамный, большое перенапряжение). n K: Na + KCl = K + Na. Cl n Электролиз расплава K 2 CO 3 – KCl, катод – расплав свинца, перегонка в вакууме n Li, Rb, Cs: электролиз расплава галогенидов, цирконий -термия 2 M 2 CO 3 + Zr = 4 M + Zr. O 2 + 2 CO 2 4

Физические свойства Ме Внеш. вид tпл tкип ρ(кг/м 3) Твердость Li С/Б, мягкий 180, 5 1326 536 0, 6 Na С/Б, 97, 8 890 976 0, 4 пластичный K С/Б, 63, 7 774 862 0, 5 пластичный Rb С/Б, вязкий 38, 9 688 1530 0, 3 Cs З/Ж, очень 28, 7 690 1873 0, 2 мягкий Fr - [8] [620] [2480] - 5

Химические свойства щелочных металлов Общая характеристика восстановительных свойств Окисление Взаимодействие с неметаллами Взаимодействие с водой Взаимодействие с кислотами Сплавы щелочных металлов 6

Щелочные металлы - восстановители Me Ra Ri Ei Δφ Li 0, 155 0, 068 5, 392 -3, 045 Na 0, 189 0, 098 5, 139 -2, 714 K 0, 236 0, 133 4, 341 -2, 924 Rb 0, 248 0, 149 4, 172 -2, 925 Cs 0, 268 0, 165 3, 894 -2, 923 Fr 0, 280 - 3, 98 - 7

Взаимодействие с кислородом n Активно окисляются на воздухе n Литий – единственный образует оксид (? ) 4 Li + O 2 = 2 Li 2 O n Натрий образует пероксид (? ) Na + O 2 = Na 2 O 2 n Калий, рубидий, цезий образуют надпероксиды (? ) K + O 2 = KO 2 Rb + O 2 = Rb. O 2 Cs + O 2 = Cs. O 2 8

Взаимодействие с неметаллами n С галогенами образуют галогениды: 2 Ме + Gal 2 = 2 Me. Gal n С серой взаимодействуют при незначительном нагревании или обычных условиях: 2 Me + S = Me 2 S n С углем, азотом взаимодействуют при нагревании: 2 Me + 2 С = Me 2 С 2 6 Me +N 2 = 2 Me 3 N n С водородом взаимодействуют при нагревании: 2 Me +Н 2 = 2 Me. Н 9

Взаимодействие с водой n 2 Ме + 2 Н 2 О = 2 Ме. ОН + Н 2 Металл Вода Продукт Li. OH Na. OH K +Н 2 О KOH Rb. OH Cs. OH Fr. OH 10

Взаимодействие с кислотами n 2 Ме + 2 Н+ = 2 Ме+ + Н 2 n Щелочные металлы с растворами кислот не взаимодействуют! n При взаимодействии с концентрированными кислотами или газообразными веществами, растворы которых являются кислотами, реакции протекают с выделением водорода (HNO 3? ) 11

Сплавы щелочных металлов n Образуют интерметаллические соединения n Образуют эвтектические сплавы (24% Na и 76% К – жидкость, Тпл = -12, 60 С) n Могут образовывать амальгамы n Сплав, содержащий щелочной металл, всегда имеет более низкую температуру плавления 12

Соединения щелочных металлов Кислородные соединения Гидроксиды Галогениды Сульфиды Соли кислородсодержащих кислот Определение щелочных металлов Применение щелочных металлов 13

Кислородные соединения n Оксиды – Ме 2 О при взаимодействии с водой образуют щелочи n Пероксиды – Ме 2 О 2, сильные окислители n Надпероксиды – Ме. О 2, сильные окислители n Озониды –Ме. О 3 , сильные окислители, нестойкие, разлагаются с образованием надпероксидов: 2 Ме. О 3 = 2 Ме. О 2 + О 2 14

Гидроксиды n Ме. ОН – щелочи, хорошо растворимы в воде, изменяют окраску индикаторов: n Щелочные свойства изменяются в подгруппе сверху вниз (? ) n Гигроскопичны, при нагревании возгоняются без разложения (кроме гидроксида лития, разлагается) 15

Галогениды n Образуют соединения со всеми галогенами n Бесцветные , кристаллические вещества, не плавятся, кристаллические решетки гранецентрированные и кубические n Соли, хорошо растворимые в воде (кроме фторида лития), растворимость изменяется в зависимости от положения металла в подгруппе (? ) n Имеют широкое применение 16

Сульфиды n Подобно соединениям с кислородом, образуется ряд сульфидов: 1. Сульфиды – Ме 2 S 2. Персульфиды (полисульфиды) – Ме 2 S 2, Ме 2 S 3, Ме 2 S 4, Ме 2 S 5, (Ме 2 Sn) n: для лития-2, натрия – 5, калия-цезия-6 n Устойчивость полисульфидов увеличивается в ряду литий-цезий 17

Соли кислородсодержащих кислот n Карбонаты – сода, поташ n Сульфаты – сульфат натрия n Нитраты – селитры n Фосфаты – полифосфаты натрия n Силикаты – жидкое стекло n Хлораты – бертоллетова соль 18

Определение соединений щелочных металлов Li – карминово-красный Na – желтый K – фиолетово-розовый Rb – розовый Cs - фиолетово-розовый 19

Применение щелочных металлов n Фотоэлементы n Источники света n Сплавы с низкими температурами плавления n Атомная энергетика n Металлургия n Лабораторная практика 20

Спасибо за внимание! 21