Щелочные металлы Д.И. Менделеев Химия – наука, изучающая превращения веществ. - презентация

1 Щелочные металлы Д.И. Менделеев Химия – наука, изучающая превращения веществ

2 Щелочны́е мета́ллы элементы главной подгруппы первой группы Периодической Системы. Название связано с тем, что при взаимодействии щелочных металлов с водой образуется едкая щёлочь. К щелочным металлам относятся (в порядке увеличения атомного номера) литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Щелочны́е мета́ллы элементы главной подгруппы первой группы Периодической Системы. Название связано с тем, что при взаимодействии щелочных металлов с водой образуется едкая щёлочь. К щелочным металлам относятся (в порядке увеличения атомного номера) литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr).

3 Получение щелочных металлов Щелочные металлы всегда находятся в соединениях в виде положительно заряженных ионов. Так как атомы щелочных металлов очень легко окисляются, отдавая свои электроны, то ионы их наоборот, трудно восстанавливаются.. Поэтому для восстановления ионов щелочных металлов обычно прибегают к наиболее мощному восстановительному средству - электрическому току. Натрий и калий получают в технике электролизом расплавленных гидроокисей или расплавленных хлористых солей; литий получается электролизом расплавленного хлористого лития. Рубидий и цезий в промышленном масштабе не вырабатываются. У франция не существует стабильных изотопов. Щелочные металлы всегда находятся в соединениях в виде положительно заряженных ионов. Так как атомы щелочных металлов очень легко окисляются, отдавая свои электроны, то ионы их наоборот, трудно восстанавливаются.. Поэтому для восстановления ионов щелочных металлов обычно прибегают к наиболее мощному восстановительному средству - электрическому току. Натрий и калий получают в технике электролизом расплавленных гидроокисей или расплавленных хлористых солей; литий получается электролизом расплавленного хлористого лития. Рубидий и цезий в промышленном масштабе не вырабатываются. У франция не существует стабильных изотопов.

4 История открытия Литий Литий Литий Натрий Натрий Натрий Рубидий Рубидий Рубидий Калий Калий Калий Цезий Цезий Цезий Франций Франций Франций

5 Физические свойства Щелочные металлы – серебристо-белые вещества, кроме Щелочные металлы – серебристо-белые вещества, кроме цезия, который имеет золотистый цвет. Мягкие, с низкими температурами плавления и плотностью. Сверху вниз по группе уменьшаются температуры плавления и кипения, увеличивается плотность металлов. Все эти металлы кристаллизуются в объемноцентрированные кубические ячейки. Параметры ячеек увеличиваются, а следовательно, силы связи уменьшаются сверху вниз. Отсюда и уменьшение температуры плавления. Но масса ядер растет, несмотря на увеличение объема. У калия происходит резкое увеличение радиуса атома по сравнению с натрием, и влияние объема оказывается преобладающим над массой, что приводит к резкому снижению плотности. Получение сплава натрия и калия. Оба металла свободно нарезаются ножом

6 Физические свойства щелочных металлов в таблице металл t плавления, °С t кипения, °C d, г/см 3. Твёрдость по Моосу ρ10 6, омсм Li Li Na Na K Rb Rb Cs Cs Fr Fr179,097,863,538,728,620, ,5390,9730,8931,5341,9042,4400,60,40,50,3 0,2 8,554,346,1011,619,0

7 Оксиды и гидроксиды щелочных металлов Оксиды Оксиды Оксиды Гидроксиды Гидроксиды Гидроксиды Оксид лития Оксид натрия

8 Реагирование с водой Характерная черта щелочных металлов – очень активная, до горения и взрыва, реакция с водой: Характерная черта щелочных металлов – очень активная, до горения и взрыва, реакция с водой: 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 Образуется гидроксид и водород Взаимодействие с водой

9 Презентацию подготовили Бернштейн Антон – главный научный редактор Пирожков Виктор – технический редактор Материал собрали: Материал собрали: Маслацов Николай – история открытия; Бердников Александр – оксиды и гидроксиды; Применко Алена – получение; Арсланова Ксения – физические свойства; Бернштейн и Пирожков – химические свойства; Иллюстрации: Пирожков Виктор, Арсланова Ксения Иллюстрации: Пирожков Виктор, Арсланова Ксения Рассказывал Бернштейн Антон, Маслацов Николай Рассказывал Бернштейн Антон, Маслацов Николай

10 Литий Литий был открыт в 1817 шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. lithos камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 английским химиком Г. Дэви. Литий был открыт в 1817 шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. lithos камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 английским химиком Г. Дэви. Мягкий щелочной металл серебристо- белого цвета. Мягкий щелочной металл серебристо- белого цвета.

11 Натрий Природные соединения Натрия поваренная соль NaCl, сода Na 2 CO 3 известны с глубокой древности. Название «натрий», происходящее от араб. натрун, греч. nitron, первоначально относилось к природной соде. Уже в 18 в. химики знали много др. соединений натрия. Однако сам металл был получен лишь в 1807 Г. Дэви электролизом едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент называется sodium (от исп. слова soda сода), в Италии sodio. Природные соединения Натрия поваренная соль NaCl, сода Na 2 CO 3 известны с глубокой древности. Название «натрий», происходящее от араб. натрун, греч. nitron, первоначально относилось к природной соде. Уже в 18 в. химики знали много др. соединений натрия. Однако сам металл был получен лишь в 1807 Г. Дэви электролизом едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент называется sodium (от исп. слова soda сода), в Италии sodio. Натрий - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета Натрий - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета Натрий – мягкий металл, его можно резать ножом. Натрий – мягкий металл, его можно резать ножом.

12 Рубидий Рубидий открыли в 1861 Р. Бунзен и Г. Кирхгоф при спектральном исследовании солей, выделенных из минеральных вод. Название элементу дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus красный, тёмно-красный). Металлический Р. получил впервые в 1863 Бунзен. Рубидий открыли в 1861 Р. Бунзен и Г. Кирхгоф при спектральном исследовании солей, выделенных из минеральных вод. Название элементу дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus красный, тёмно-красный). Металлический Р. получил впервые в 1863 Бунзен. Мягкий, серебристо-белый, очень химически активный металл Мягкий, серебристо-белый, очень химически активный металл

13 Калий Некоторые соединения Калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 в. было показано различие между «растительной щёлочью» (поташем K 2 CO 3 ) и «минеральной щёлочью» (содой Na 2 CO 3 ). В 1807 Г. Дэви электролизом слегка увлажнённых твёрдых едких кали и натра (koh и naoh) выделил К. и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 Л. В. Гильберт предложил название «калий» (от араб. аль-кали поташ) и «натроний» (от араб. натрун природная сода); последнее И. Я. Берцелиус в 1811 изменил на «натрий». Название «потассий» и «содий» сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых др. странах. В России эти названия в 1840-х гг. были заменены на «калий» и «натрий», принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах. Некоторые соединения Калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 в. было показано различие между «растительной щёлочью» (поташем K 2 CO 3 ) и «минеральной щёлочью» (содой Na 2 CO 3 ). В 1807 Г. Дэви электролизом слегка увлажнённых твёрдых едких кали и натра (koh и naoh) выделил К. и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 Л. В. Гильберт предложил название «калий» (от араб. аль-кали поташ) и «натроний» (от араб. натрун природная сода); последнее И. Я. Берцелиус в 1811 изменил на «натрий». Название «потассий» и «содий» сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых др. странах. В России эти названия в 1840-х гг. были заменены на «калий» и «натрий», принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах. Калий Калий мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

14 Цезий Цезий открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван Цезий (от лат. caesius небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический Цезий впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси cscn и ba. Цезий открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван Цезий (от лат. caesius небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический Цезий впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси cscn и ba. Цезий 99,99999% в ампуле Цезий 99,99999% в ампуле Мягкий щелочной металл золотисто-белого цвета Мягкий щелочной металл золотисто-белого цвета

15 Франций Существование и главные свойства самого тяжёлого аналога щелочных металлов были предсказаны Д. И. Менделеевым в 1870, однако долгое время попытки обнаружить этот элемент в природе оканчивались неудачами. Только в 1939 французской исследовательнице М. Перей удалось доказать, что ядра 227 Ac в 12 случаях из 1000 испускают a(альфа) -частицы и при этом переходят в ядра элемента 87 с массовым числом 223, который и выделила Перей. Новый элемент исследовательница назвала в честь своей родины. Существование и главные свойства самого тяжёлого аналога щелочных металлов были предсказаны Д. И. Менделеевым в 1870, однако долгое время попытки обнаружить этот элемент в природе оканчивались неудачами. Только в 1939 французской исследовательнице М. Перей удалось доказать, что ядра 227 Ac в 12 случаях из 1000 испускают a(альфа) -частицы и при этом переходят в ядра элемента 87 с массовым числом 223, который и выделила Перей. Новый элемент исследовательница назвала в честь своей родины. Франций - щелочной металл, обладающий как радиоактивностью, так и высокой химической активностью. Не имеет стабильных изотопов Франций - щелочной металл, обладающий как радиоактивностью, так и высокой химической активностью. Не имеет стабильных изотопов Франций-223 (самый долгоживущий из изотопов франция, период полураспада 22,3 минуты) содержится в одной из побочных ветвей радиоактивного ряда урана-235 и может быть выделен из природных урановых минералов Уран(235), Уран(235), из которого поучают франций

16 Оксиды Оксиды щелочных металлов – соединения их с О вида Ме 2 О: Оксиды щелочных металлов – соединения их с О вида Ме 2 О: О 2- О 2- О 2- О 2- Na + Na + Li + Li + Оксиды основные, так как им соответсвуют гидроксиды NaOH; LiOH. Оксиды основные, так как им соответсвуют гидроксиды NaOH; LiOH.

17 Образование оксидов Оксид лития образуется при реакции лития с кислородом: Оксид лития образуется при реакции лития с кислородом: 4Li + O 2 =2Li 2 O (t) Образование остальных оксидов рассмотрим на примере натрия: I 2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид Na–O–О–Na) II 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O (t) I – активная стадия II – прокаливание Также образуются разложением солей (карбонатов и сульфитов) кислородосодержащих кислот с соответствующими металлами: Также образуются разложением солей (карбонатов и сульфитов) кислородосодержащих кислот с соответствующими металлами: K 2 CO 3 K 2 O + CO 2 Li 2 SO 3 Li 2 O + SO 2 (t)

18 Гидроксиды Гидроксиды щелочных металлов, кроме Li, термостойки и не разрушаются от температуры. Гидроксиды щелочных металлов, кроме Li, термостойки и не разрушаются от температуры. Гидроксиды реагируют с Гидроксиды реагируют с Кислотами КислотнымиКислотными оксидами Кислотными СолямиСолями (если образуется нерастворимое основание). Солями

19 Образование гидроксидов Обратная реакция: оксид+вода=гидроксид Обратная реакция: оксид+вода=гидроксид K 2 O + H 2 O= 2KOH Гидроксиды щелочных металлов – соединения их с группой ОН. Общая формула их: МеОН; растворимы Na – O – H Li – O – H Na – O – H Li – O – H Горение калия(фиолетовым цветом)

20 Реакции с кислотами 2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O 2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O соль +вода соль +вода Хлорид калия

21 Реакции с солями 2NaOH + CuSO 4 Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 2NaOH + CuSO 4 Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 нерастворимое основание + соль нерастворимое основание + соль Горение щелочных металлов Литий - красным цветом Натрий – желтым или оранжевым

22 Реакции с кислотными оксидами 2KOH + SiO 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O 2KOH + SiO 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O соль + вода соль + вода