Upload
alex-sarsenova
View
192
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ
1. Положениев Периодической
Системе
Группы элементовI IIIII VIIIIV V VI VII
II
I
III
VII
VI
V
IV
2
1
3
4
5
6
7
10
LiЛитий
36,939
Период
ы
Ряды
KКалий
1939.102
NaНатрий
1122,989
8
RbРубидий
3785.47
CsЦезий
55132.905
FrФранций
87[223]
9
8
Щелочные металлы
Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
В главной подгруппе:1. Число электронов на внешнем
слое не изменяется2. Радиус атома увеличивается3. Электроотрицательность
уменьшается4. Восстановительные свойства
усиливаются5. Металлические свойства
усиливаются
Ли-тий / Lithium (Li)Внешний вид простого вещества
Мягкий металл серебристо-белого цвета.
Электронная коефигуранция
[He] 2s1
Происхождение названия
Греч. «Земля»
Степень окисления 1Плотность 0,534 г/см³
Температура плавления
453,69 K
Температура кипения
1613 KLi
Натрий/Natrium (Na)Внешний вид простого вещества
серебристо-белый мягкий металл
Электронная коефигуранция
[Ne] 3s1
Происхождение названия
Араб. «сода»
Степень окисления
1
Плотность 0,971 г/см ³
Температура плавления
370,96 К
Температура кипения
1156,1 К
Калий / Kalium (K)
Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый мягкий металл
Электронная конфигуранция
[Ar] 3d10 4s1
Происхождение названия
Араб. «щелочь»
Степень окисления 1
Плотность 0,856 г/см³
Температура плавления
336,8 К
Температура кипения
1047 К
Руби-дий / Rubidium (Rb)Внешний вид простого вещества
Серебристо-белый мягкий металл
Электронная конфигуранция
[Kr] 5s1
Происхождение названия
Лат. «Темно-красный»
Степень окисления
1
Плотность 1,532 г/см³
Температура плавления
312,2 К
Температура кипения
961 К
Цезий / Caesium (Cs)Внешний вид простого вещества
очень мягкий вязкийсеребристо-жёлтый похожий на золото металл
Электронная конфигуранция
[Xe] 6s1
Происхождение названия
Лат. «небесно-голубой»
Степень окисления
1
Плотность 1,873 г/см
Температура плавления
301,6 К
Температура кипения
951,6 К
Франций / Francium (Fr)
Внешний вид простого вещества
радиоактивный щелочной металл
Электронная конфигуранция
[Rn] 7s1
Происхождение названия
От названия страны
Степень окисления 1
Плотность 1,87 г/см
Температура плавления
300 К
Температура кипения
950 К
2. Нахождение в природе
Na – в природе 2,64%K – 2,5%
Li, Rb, Cs – значительно меньше.
Природные соединения и минералы:NaCl – поваренная соль (галит)
Na2SO4 * 10 H2O – глауберова сольNaNO3 – чилийская селитра
Na3AlF6 – криолитNa2B2O7 * 10 H2O – бура
KCl – сильвинKCl * NaCl - сильвинит
Li2O • Al2O3 • 4SiO2 – сподумен
NaCl – поваренная соль (каменная соль), галит
Na2SO4 • 10H2O – глауберова соль (мирабилит)
NaNO3 – чилийская селитра
Na3AlF6 - криолит
Na2B4O7· 10H2O - бура
KCl • NaCl – сильвинит
KCl • MgCl2 • 6H2O – карналлит
K2O • Al2O3 • 6SiO2 – полевой шпат (ортоклаз)
2. Физические свойства
16
Металлический цезий в ампуле
Физические свойства
Металлический рубидий в ампулеНатрий – мягкий
металл, его можно резать ножом
Литий - мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца
Серебристо-белые мягкие вещества (режутся ножом), с характерным
блеском на свежесрезанной поверхности. Все они легкие и
легкоплавкие, причем, как правило, плотность их возрастает от Li к Сs, а температура плавления, наоборот,
уменьшается.
4. Химические свойства
Все щелочные металлы чрезвычайно активны, во всех химических
реакциях проявляют восстановительные свойства, отдают
свой единственный валентный электрон, превращаясь в
положительно заряженный катион.
Rb
NaK Fr
CsNaKRb
CsFr
-1e
-1e
-1e
-1e
-1e +1
+1
+1
+1
+10
0
00
0
13.04.2023 Сафиканов А.Ф.
Щелочные металлы
с НеМе
+Г2 MeГ
+O2Li2O, Na2O2,
К2О4
+H2 МеH
+ N2 Me3N
со сложными
веществами
+H2O (бурно)
МеOH +H2
+ к-ты (р-ры)
МеОН+H2
1) 2Na + Cl2 = 2NaCl (в атмосфере F2 и Cl2 щелочные Me
самовоспламеняются)
2) 4Li + O2 = 2Li2O 2Na + O2 = Na2O2 2K + 2O2 = K2O4
оксид Li пероксид Na надпероксид K
2Na + Na2O2 = 2Na2O 6K + K2O4 = 4K2O
3) 2Na + Н2 = 2NaН (при нагревании 200-400oC)
4) 6Li + N2 = 2Li3N (Li - при комнатной T, остальные щелочные Me -при
нагревании)
5) 2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2 6) 2Na + NН3 = 2NaNH2 + H2
амид Na(Li - спокойно, Na - энергично, остальные – со взрывом – воспламеняется выделяющийся Н2
Rb и Cs реагируют не только с жидкой Н2О, но и со льдом.
Качественное определение щелочных металлов
Li+ Na+ K+
Для распознавания соединений щелочных металлов по окраске пламени исследуемое вещество вносится в пламя горелки на кончике железной проволоки.
Li+ - карминово-красный K+ - фиолетовый Cs+ - фиолетово-синийNa+ - желтый Rb + - красный
Рубидий Калий
5. Получение
1) Электролиз расплавов соединений щелочных металлов:
2МеCl = 2Ме + Cl2
4МеOH = 4Ме + 2Н2О + О2
2) Восстановление оксидов и гидроксидов щелочных металлов:
2Li2O + Si = 4Li + SiO2
KOH + Na = NаOH + K
Получение щелочных металлов
Схема электролизера для получения натрия
Получение щелочных металлов
6. Соединения щелочных металлов
А) Оксиды
Оксиды щелочных металлов – R2O
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 2Na2OKO2 + 3K 2K2O
Типичные основные оксиды.Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:
Li2O + H2O 2LiOHNa2O + SO3 Na2SO4
K2O + 2HNO3 2KNO3 + H2O
Химические свойства
6. Соединения щелочных металлов
Б) Пероксиды
Пероксид натрия Na2O2
Получение
2Na + O2 Na2O2
Химические свойства
1. Сильный окислитель:
2NaI + Na2O2 + 2H2SO4 I2 + 2Na2SO4 + 2H2O2Na2O2 + 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
6. Соединения щелочных металлов
В) Щелочи (гидроксиды)
Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах
нацело диссоциированы.
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 2LiOHNa2O2 + 2H2O 2NaOH + H2O2
Химические свойства
1. Реагируют с кислотными оксидами и кислотами:
2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2OLiOH + HCl LiCl + H2O
2. При сплавлении NaOH с ацетатом натрия образуется метан:
NaOH + CH3COONa Na2CO3 + CH4
R–OH – сильные основания (щелочи) (основность увеличивается в ряду
LiOH – NaOH – KOH – RbOH –CsOH);
Типичные реакции для щелочей(на примере гидроксида натрия)
6. Соединения щелочных металлов
Г) Соли
Большинство солей щелочных ме таллов хорошо растворимы в воде; ис ключение составляют лишь соедине ния лития, а также соли некоторых кислот,
например хлорной КСlО4. Интересно, что многие соли лития выделяются из растворов в виде кри сталлогидратов, тогда как для
солей тяжёлых щелочных металлов (напри мер, цезия или даже калия) кристал логидраты оказываются
неустойчивы ми.
В ряду Li-Na-K – происходит уменьшение гигроскопичности солей
(способности поглощать воду)
В пламени горелки соли соответствующих металлов окрашивают пламя в присущие им цвета:
Na – желтыйK – фиолетовый
Li – красныйСs – красный
Rb – фиолетово-синий
Это свойство используется для идентификации солей и при изготовлении
фейерверков.
Среди соединений натрия важная роль принадлежит карбонату, или соде. Безводный средний карбонат натрия
Na2CO3 называют кальциниро ванной содой,
десятиводный кристал логидрат Na2CO3•10H2O —
стираль ной содой,
а гидрокарбонат NaHCO3— питьевой (или пищевой)
содой.
В организме человека содержится в среднем около 140 г калия и около 100 г натрия.
С пищей мы ежедневно потребляем от 1,5 до 7 г ионов калия и от 2 до 15 г ионов натрия.
Потреб ность в ионах Na+ настолько велика, что их необходимо специально добав лять в пищу (в виде
поваренной соли).
Домашнее задание:
Применение соединений щелочных металлов
Название соединения Формула Применение
Едкий натр, едкое кали, кристаллическая сода, питьевая сода, поташ, глауберова соль, поваренная соль, натриевая
селитра, калиевая селитра.