Группы элементов IIIIIIVIIIIVVVIVII II I III VII VI V IV Li Литой 3 6,939 Периоды Ряды K Калий Na Натрий 11 22,9898 Rb Рубидий Cs Цезий Fr Франций 87 [223] 9 8 Щелочные металлы Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева В главной подгруппе: 1. Число электронов на внешнем слое не изменяется 2. Радиус атома увеличивается 3. Электроотрицательность уменьшается 4. Восстановительные свойства усиливаются 5. Металлические свойства усиливаются

Ли́той / Lithium (Li) Внешний вид простого вещества Мягкий металл серебристо-белого цвета. Электронная конфигурация [He] 2s 1 Происхождение названия Греч. «Земля» Степень окисления 1 Плотность 0,534 г/см³ Температура плавления 453,69 K Температура кипения 1613 K Li

Натрий/Natrium (Na) Внешний вид простого вещества серебристо-белый мягкий металл Электронная конфигурация [Ne] 3s 1 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 конфигурация [Ar] 3d 10 4s 1 Происхождение названия Араб. «щелочь» Степень окисления 1 Плотность 0,856 г/см³ Температура плавления 336,8 К Температура кипения 1047 К

Руби́дий / Rubidium (Rb) Внешний вид простого вещества Серебристо- белый мягкий металл Электронная конфигурация [Kr] 5s 1 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 вязкий серебристо-жёлтый похожий на золото металл Электронная конфигурация [Xe] 6s 1 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 конфигурация [Rn] 7s 1 Происхождение названия От названия страны Степень окисления 1 Плотность 1,87 г/см Температура плавления 300 К Температура кипения 950 К

Na – в природе 2,64% K – 2,5% Li, Rb, Cs – значительно меньше. Природные соединения и минералы: NaCl – поваренная соль (галит) Na 2 SO 4 * 10 H 2 O – глауберова соль NaNO 3 – чилийская селитра Na 3 AlF 6 – криолит Na 2 B 2 O 7 * 10 H 2 O – бура KCl – сильвин KCl * NaCl - сильвинит Природные соединения и минералы: NaCl – поваренная соль (галит) Na 2 SO 4 * 10 H 2 O – глауберова соль NaNO 3 – чилийская селитра Na 3 AlF 6 – криолит Na 2 B 2 O 7 * 10 H 2 O – бура KCl – сильвин KCl * NaCl - сильвинит

Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 – сподумен NaCl – поваренная соль (каменная соль), галит Na 2 SO 4 10H 2 O – глауберова соль (мирабилит)

NaNO 3 – чилийская селитра Na 3 AlF 6 - криолит Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O - бура

KCl NaCl – сильвинит KCl MgCl 2 6H 2 O – карналлит K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 – полевой шпат (ортоклаз)

16 Металлический цезий в ампуле Физические свойства Металлический рубидий в ампуле Натрий – мягкий металл, его можно резать ножом Литой - 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.

Все щелочные металлы чрезвычайно активны, во всех химических реакциях проявляют восстановительные свойства, отдают свой единственный валентный электрон, превращаясь в положительно заряженный катион.

Сафиканов А.Ф.

Щелочные металлы с Не Ме +Г2+Г2 MeГ +O2+O2 Li 2 O, Na 2 O 2, К2О4 +H 2 МеH + N 2 Me 3 N со сложными веществами +H 2 O (бурно) МеOH +H 2 + к-ты (р-ры) МеОН+H 2

А) С галогенами 2Na + Cl 2 = 2NaCl (в атмосфере F 2 и Cl 2 щелочные Me самовоспламеняются) Б) С Кислородом 4Li + O 2 = 2Li 2 O 2Na + O 2 = Na 2 O 2 2K + 2O 2 = K 2 O 4 оксид Li пероксид Na надпероксид K 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O 6K + K 2 O 4 = 4K 2 O

В) С водородом 2Na + Н 2 = 2NaН (при нагревании o C) Г) С Азотом и аммиаком 6Li + N 2 = 2Li 3 N (Li - при комнатной T, остальные щелочные Me -при нагревании) 2Na + NН 3 = 2NaNH 2 + H 2 амид Na Д) С водой 2Na + 2Н 2 О = 2NaОН + Н 2 (Li - спокойно, Na - энергично, остальные – со взрывом – воспламеняется выделяющийся Н 2 Rb и Cs реагируют не только с жидкой Н 2 О, но и со льдом.

Е) 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-синий Na+ - желтый Rb + - красный Рубидий Калий

А) Электролиз расплавов соединений щелочных металлов: 2МеCl = 2Ме + Cl 2 4МеOH = 4Ме + 2Н 2 О + О 2 Б) Восстановление оксидов и гидроксидов щелочных металлов: 2Li 2 O + Si = 4Li + SiO 2 KOH + Na = NаOH + K Получение щелочных металлов Схема электролизера для получения натрия Получение щелочных металлов

Оксиды щелочных металлов – R 2 O 1. Получение Окислением металла получается только оксид лития 4Li + O 2 2Li 2 O (в остальных случаях получаются пероксиды или надпероксиды). Все оксиды (кроме Li 2 O) получают при нагревании смеси пероксида (или надпероксида) с избытком металла: Na 2 O 2 + 2Na 2Na 2 O KO 2 + 3K 2K 2 O

Типичные основные оксиды. Реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами: Li 2 O + H 2 O 2LiOH Na 2 O + SO 3 Na 2 SO 4 K 2 O + 2HNO 3 2KNO 3 + H 2 O 2. Химические свойства

Пероксид натрия Na 2 O 2 1. Получение 2Na + O 2 Na 2 O 2 2. Химические свойства 1. Сильный окислитель: 2NaI + Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 I 2 + 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O 2Na 2 O 2 + 2CO 2 2Na 2 CO 3 + O 2 2. Разлагается водой: Na 2 O 2 + 2H 2 O 2NaOH + H 2 O 2

Надпероксид калия KO 2 1. Получение K + O 2 KO 2 2. Химические свойства 1. Сильный окислитель: 4KO 2 + 2CO 2 2K 2 CO 3 + 3O 2 2. Разлагается водой: 2KO 2 + 2H 2 O 2KOH + H 2 O 2 + O 2

Белые, кристаллические вещества, гигроскопичны; хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). В водных растворах нацело диссоциированы. Получение 1. Электролиз растворов хлоридов: 2NaCl + 2H 2 O 2NaOH + H 2 + Cl 2 2. Обменные реакции между солью и основанием: K 2 CO 3 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + 2KOH 3. Взаимодействие металлов или их основных оксидов (или пероксидов и над пероксидов) с водой: 2Li + 2H 2 O 2LiOH + H 2 Li 2 O + H 2 O 2LiOH Na 2 O 2 + 2H 2 O 2NaOH + H 2 O 2

Химические свойства 1. Реагируют с кислотными оксидами и кислотами: 2NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O LiOH + HCl LiCl + H 2 O 2. При сплавлении NaOH с ацетатом натрия образуется метан: NaOH + CH 3 COONa Na 2 CO 3 + CH 4 R–OH – сильные основания (щелочи) (основность увеличивается в ряду LiOH – NaOH – KOH – RbOH –CsOH); R–OH – сильные основания (щелочи) (основность увеличивается в ряду LiOH – NaOH – KOH – RbOH –CsOH);

Типичные реакции для щелочей (на примере гидроксида натрия )

Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде; исключение составляют лишь соединения лития, а также соли некоторых кислот, например хлорной КСlО 4. В ряду Li-Na-K – происходит уменьшение гигроскопичности солей (способности поглощать воду)

Это свойство используется для идентификации солей и при изготовлении фейерверков.

Среди соединений натрия важная роль принадлежит карбонату, или соде. Безводный средний карбонат натрия Na 2 CO 3 называют кальцинированной содой, десятиводный кристаллогидрат Na 2 CO 3 10H 2 O стиральной содой, а гидрокарбонат NaHCO 3 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. Потребность в ионах Na + настолько велика, что их необходимо специально добавлять в пищу (в виде поваренной соли).

Химические свойства 1. Реагируют с кислотами 2NaCl + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HCl 2. Реагируют с более активными металлами KNO 3 + Li = LiNO 3 + K 3. Реагируют с щелочами NaCl + LiOH = NaOH + LiCl 4. Реагируют с другими солями 2KCl + CaSO 4 = K 2 SO 4 + CaCl 2 1. Реагируют с кислотами 2NaCl + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HCl 2. Реагируют с более активными металлами KNO 3 + Li = LiNO 3 + K 3. Реагируют с щелочами NaCl + LiOH = NaOH + LiCl 4. Реагируют с другими солями 2KCl + CaSO 4 = K 2 SO 4 + CaCl 2

ЗАДАНИЕ Название соединения ФормулаПрименение Едкий натр, едкое кали, кристаллическая сода, питьевая сода, поташ, глауберова соль, поваренная соль, натриевая селитра, калиевая селитра.