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.