Характерни химични свойства на алкалните метали.
Алкалните метали лесно реагират с неметали:
2K + I 2 = 2KI
2Na + H2 = 2NaH
6Li + N 2 = 2Li 3 N (реакцията вече е при стайна температура)
2Na + S = Na 2 S
2Na + 2C = Na 2 C 2
При реакции с кислород всеки алкален метал проявява своя собствена индивидуалност: при изгаряне във въздуха литият образува оксид, натрият - пероксид, а калият - супероксид.
4Li + O 2 = 2Li 2 O
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
K + O 2 = KO 2
Получаване на натриев оксид:
10Na + 2NaNO 3 \u003d 6Na 2 O + N 2
2Na + Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 O
2Na + 2NaOH \u003d 2Na 2 O + H 2
Взаимодействието с водата води до образуването на алкали и водород.
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
Взаимодействие с киселини:
2Na + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2
8Na + 5H 2 SO 4 (конц.) = 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4H 2 O
2Li + 3H 2 SO 4 (конц.) = 2LiHSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
8Na + 10HNO 3 \u003d 8NaNO 3 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
При взаимодействие с амоняк се образуват амиди и водород:
2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2
Взаимодействие с органични съединения:
H ─ C ≡ C ─ H + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H 2
2CH 3 Cl + 2Na → C 2 H 6 + 2NaCl
2C 6 H 5 OH + 2Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2
2CH 3 OH + 2Na → 2CH 3 ONa + H 2
2CH 3 COOH + 2Na → 2CH 3 COOONa + H 2
Качествена реакция към алкалните метали е оцветяването на пламъка от техните катиони. Li + йон оцветява пламъка в карминово червено, Na + йон жълто, K + виолетов
Съединения на алкални метали
Оксиди.
Алкалните метални оксиди са типични основни оксиди. Те реагират с киселинни и амфотерни оксиди, киселини, вода.
3Na 2 O + P 2 O 5 \u003d 2Na 3 PO 4
Na 2 O + Al 2 O 3 \u003d 2NaAlO 2
Na 2 O + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O
Na 2 O + 2H + = 2Na + + H 2 O
Na 2 O + H 2 O \u003d 2NaOH
Пероксиди.
2Na 2 O 2 + CO 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2
Na 2 O 2 + CO \u003d Na 2 CO 3
Na 2 O 2 + SO 2 \u003d Na 2 SO 4
2Na 2 O + O 2 \u003d 2Na 2 O 2
Na 2 O + NO + NO 2 \u003d 2NaNO 2
2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 O + O 2
Na 2 O 2 + 2H 2 O (студен) = 2NaOH + H 2 O 2
2Na 2 O 2 + 2H 2 O (гор.) \u003d 4NaOH + O 2
Na 2 O 2 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O 2
2Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 (бръснач. Hor.) \u003d 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O + O 2
2Na 2 O 2 + S = Na 2 SO 3 + Na 2 O
5Na 2 O 2 + 8H 2 SO 4 + 2KMnO 4 \u003d 5O 2 + 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4
Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI \u003d I 2 + 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2FeSO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O
3Na 2 O 2 + 2Na 3 \u003d 2Na 2 CrO 4 + 8NaOH + 2H 2 O
Основи (алкали).
2NaOH (излишък) + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O
NaOH + CO 2 (излишък) = NaHCO 3
SO 2 + 2NaOH (излишък) = Na 2 SO 3 + H 2 O
SiO 2 + 2NaOH Na 2 SiO 3 + H 2 O
2NaOH + Al 2 O 3 2NaAlO 2 + H 2 O
2NaOH + Al 2 O 3 + 3H 2 O \u003d 2Na
NaOH + Al(OH) 3 = Na
2NaOH + 2Al + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2
2KOH + 2NO 2 + O 2 = 2KNO 3 + H 2 O
KOH + KHCO 3 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O
2NaOH + Si + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + H 2
3KOH + P 4 + 3H 2 O \u003d 3KH 2 PO 2 + PH 3
2KOH (студен) + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O
6KOH (горещ) + 3Cl 2 = KClO 3 + 5KCl + 3H 2 O
6NaOH + 3S \u003d 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2
NaHCO 3 + HNO 3 \u003d NaNO 3 + CO 2 + H 2 O
NaI → Na + + I –
на катода: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - 1
на анода: 2I – – 2e → I 2 1
2H 2 O + 2I - 
Н 2 + 2ОН - + I 2
2H2O + 2NaI 
H 2 + 2NaOH + I 2
2NaCl 
2Na + Cl2
на катода на анода
2Na 2 HPO 4 Na 4 P 2 O 7 + H 2 O
KNO 3 + 4Mg + 6H 2 O \u003d NH 3 + 4Mg (OH) 2 + KOH
4KClO 3 KCl + 3KClO 4
2KClO 3 
2KCl + 3O 2
KClO 3 + 6HCl \u003d KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O
Na 2 SO 3 + S \u003d Na 2 S 2 O 3
Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + S↓ + SO 2 + H 2 O
2NaI + Br 2 = 2NaBr + I 2
2NaBr + Cl 2 = 2NaCl + Br 2
I A група.
1. Електрически разряди бяха прекарани върху повърхността на разтвора на натриев хидроксид, излят в колбата, докато въздухът в колбата стана кафяв, който изчезва след известно време. Полученият разтвор внимателно се изпарява и се установява, че твърдият остатък е смес от две соли. Когато тази смес се нагрее, се отделя газ и остава само едно вещество. Напишете уравненията на описаните реакции.
2. Веществото, отделено на катода по време на електролизата на стопилка от натриев хлорид, се изгаря в кислород. Полученият продукт се поставя в газомер, пълен с въглероден диоксид. Полученото вещество се добавя към разтвор на амониев хлорид и разтворът се нагрява. Напишете уравненията на описаните реакции.
3) Азотната киселина се неутрализира със сода за хляб, неутралния разтвор се изпарява внимателно и остатъкът се калцинира. Полученото вещество се въвежда в разтвор на калиев перманганат, подкислен със сярна киселина, и разтворът става безцветен. Съдържащият азот реакционен продукт се поставя в разтвор на натриев хидроксид и се добавя цинков прах и се отделя газ с остра миризма. Напишете уравненията на описаните реакции.
4) Веществото, получено на анода по време на електролизата на разтвор на натриев йодид с инертни електроди, се въвежда в реакция с калий. Реакционният продукт се нагрява с концентрирана сярна киселина и отделеният газ се пропуска през горещ разтвор на калиев хромат. Напишете уравненията на описаните реакции
5) Веществото, получено на катода по време на електролизата на стопилка от натриев хлорид, се изгаря в кислород. Полученият продукт се третира последователно със серен диоксид и разтвор на бариев хидроксид. Напишете уравненията на описаните реакции
6) Белият фосфор се разтваря в разтвор на каустичен поташ с отделяне на газ с мирис на чесън, който се запалва спонтанно във въздуха. Твърдият продукт от реакцията на горене реагира със сода каустик в такова съотношение, че полученото бяло вещество съдържа един водороден атом; когато последното вещество се калцинира, се образува натриев пирофосфат. Напишете уравненията на описаните реакции
7) Неизвестен метал е изгорен в кислород. Продуктът от реакцията взаимодейства с въглероден диоксид, образува две вещества: твърдо вещество, което взаимодейства с разтвор на солна киселина с отделяне на въглероден диоксид, и газообразно просто вещество, което поддържа горенето. Напишете уравненията на описаните реакции.
8) Кафяв газ беше прекаран през излишък от разтвор на каустик поташ в присъствието на голям излишък от въздух. Към получения разтвор се добавят магнезиеви стърготини и се нагряват, азотната киселина се неутрализира от отделения газ. Полученият разтвор се изпарява внимателно, твърдият реакционен продукт се калцинира. Напишете уравненията на описаните реакции.
9) По време на термичното разлагане на сол А в присъствието на манганов диоксид се образува бинарна сол В и газ, който поддържа горенето и е част от въздуха; когато тази сол се нагрява без катализатор, се образуват сол В и сол на по-висока киселина, съдържаща кислород. Когато сол А реагира със солна киселина, се отделя жълто-зелен газ (просто вещество) и се образува сол Б. Сол Б оцветява пламъка в лилаво, а при взаимодействие с разтвор на сребърен нитрат се образува бяла утайка. Напишете уравненията на описаните реакции.
10) Медни стърготини се добавят към загрята концентрирана сярна киселина и освободеният газ се пропуска през разтвор на сода каустик (излишък). Реакционният продукт се изолира, разтваря се във вода и се нагрява със сяра, която се разтваря в резултат на реакцията. Към получения разтвор се добавя разредена сярна киселина. Напишете уравненията на описаните реакции.
11) Трапезната сол се третира с концентрирана сярна киселина. Получената сол се третира с натриев хидроксид. Полученият продукт се калцинира с излишък от въглища. Полученият газ реагира в присъствието на катализатор с хлор. Напишете уравненията на описаните реакции.
12) Натрият реагира с водород. Реакционният продукт се разтваря във вода и се образува газ, който реагира с хлор, а полученият разтвор при нагряване реагира с хлор, за да образува смес от две соли. Напишете уравненията на описаните реакции.
13) Натрият се изгаря в излишък на кислород, полученото кристално вещество се поставя в стъклена тръба и въглеродният диоксид се пропуска през нея. Газът, излизащ от тръбата, се събира и изгаря в атмосферата на фосфор. Полученото вещество се неутрализира с излишък от разтвор на натриев хидроксид. Напишете уравненията на описаните реакции.
14) Към разтвора, получен в резултат на взаимодействието на натриев пероксид с вода по време на нагряване, се добавя разтвор на солна киселина до завършване на реакцията. Полученият солен разтвор се подлага на електролиза с инертни електроди. Газът, образуван в резултат на електролиза на анода, беше прекаран през суспензия от калциев хидроксид. Напишете уравненията на описаните реакции.
15) Серният диоксид се пропуска през разтвор на натриев хидроксид, докато се образува средна сол. Към получения разтвор се добавя воден разтвор на калиев перманганат. Образуваната утайка се отделя и се обработва със солна киселина. Отделеният газ се прекарва през студен разтвор на калиев хидроксид. Напишете уравненията на описаните реакции.
16) Смес от силициев (IV) оксид и метален магнезий се калцинира. Простото вещество, получено в резултат на реакцията, се третира с концентриран разтвор на натриев хидроксид. Отделеният газ се прекарва върху нагрят натрий. Полученото вещество се поставя във вода. Напишете уравненията на описаните реакции.
17) Реакционният продукт на литий с азот се третира с вода. Полученият газ се пропуска през разтвор на сярна киселина, докато химичните реакции спрат. Полученият разтвор се третира с разтвор на бариев хлорид. Разтворът се филтрува и филтратът се смесва с разтвор на натриев нитрат и се нагрява. Напишете уравненията на описаните реакции.
18) Натрият се нагрява във водородна атмосфера. Когато към полученото вещество се добави вода, се наблюдава отделяне на газ и образуване на бистър разтвор. През този разтвор се пропуска кафяв газ, който се получава в резултат на взаимодействието на мед с концентриран разтвор на азотна киселина. Напишете уравненията на описаните реакции.
19) Натриев бикарбонат беше калциниран. Получената сол се разтваря във вода и се смесва с разтвор на алуминий, в резултат на което се образува утайка и се отделя безцветен газ. Утайката се обработва с излишък от разтвор на азотна киселина и газът се пропуска през разтвор на калиев силикат. Напишете уравненията на описаните реакции.
20) Натрият беше слят със сяра. Полученото съединение се третира със солна киселина, отделеният газ напълно реагира със серен оксид (IV). Полученото вещество се третира с концентрирана азотна киселина. Напишете уравненията на описаните реакции.
21) Натрият е изгорен в излишък на кислород. Полученото вещество се третира с вода. Получената смес се вари, след което към горещия разтвор се добавя хлор. Напишете уравненията на описаните реакции.
22) Калият се нагрява в азотна атмосфера. Полученото вещество се третира с излишък от солна киселина, след което към получената смес от соли се добавя суспензия от калциев хидроксид и се нагрява. Полученият газ преминава през горещ меден (II) оксид.Напишете уравненията на описаните реакции.
23) Калият се изгаря в атмосфера на хлор, получената сол се третира с излишък от воден разтвор на сребърен нитрат. Образуваната утайка се отфилтрува, филтратът се изпарява и внимателно се нагрява. Получената сол се третира с воден разтвор на бром. Напишете уравненията на описаните реакции.
24) Литият реагира с водород. Реакционният продукт се разтваря във вода и се образува газ, който реагира с бром, а полученият разтвор, когато се нагрява, реагира с хлор, за да образува смес от две соли. Напишете уравненията на описаните реакции.
25) Натрият е изгорен във въздуха. Полученото твърдо вещество абсорбира въглероден диоксид, освобождавайки кислород и сол. Последната сол се разтваря в солна киселина и към получения разтвор се добавя разтвор на сребърен нитрат. В резултат на това се образува бяла утайка. Напишете уравненията на описаните реакции.
26) Кислородът е подложен на електрически разряд в озонатор. Полученият газ се прекарва през воден разтвор на калиев йодид и се отделя нов газ без цвят и мирис, поддържащ горенето и дишането. Натрият се изгаря в атмосферата на последния газ и полученото твърдо вещество реагира с въглероден диоксид. Напишете уравненията на описаните реакции.
I A група.
1. N 2 + O 2 
2НЕ
2NO + O 2 \u003d 2NO 2
2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2
2. 2NaCl 
2Na + Cl2
на катода на анода
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
2Na 2 O 2 + 2CO 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2
Na 2 CO 3 + 2NH 4 Cl \u003d 2NaCl + CO 2 + 2NH 3 + H 2 O
3. NaHCO 3 + HNO 3 \u003d NaNO 3 + CO 2 + H 2 O
2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2
5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
NaNO 3 + 4Zn + 7NaOH + 6H 2 O = 4Na 2 + NH 3
4. 2H2O + 2NaI 
H 2 + 2NaOH + I 2
2K + I 2 = 2KI
8KI + 5H 2 SO 4 (конц.) = 4K 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + 4H 2 O
3H 2 S + 2K 2 CrO 4 + 2H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3S↓ + 4KOH
5. 2NaCl 
2Na + Cl2
на катода на анода
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
Na 2 O 2 + SO 2 \u003d Na 2 SO 4
Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaOH
6. P 4 + 3KOH + 3H 2 O \u003d 3KH 2 PO 2 + PH 3
2PH 3 + 4O 2 = P 2 O 5 + 3H 2 O
P 2 O 5 + 4NaOH \u003d 2Na 2 HPO 4 + H 2 O
Най-активни сред металите са алкалните метали. Те реагират активно с прости и сложни вещества.
Главна информация
Алкалните метали са в група I на периодичната таблица на Менделеев. Това са меки едновалентни метали със сиво-сребрист цвят с ниска точка на топене и ниска плътност. Те показват едно състояние на окисление +1, тъй като са редуциращи агенти. Електронна конфигурация - ns 1 .
Ориз. 1. Натрий и литий.
Общата характеристика на металите от I група е дадена в таблицата.
|
Списък на алкални метали |
Формула |
Номер |
Период |
t° кв. , °C |
t° b.p. , °C |
ρ, g/cm3 |
Активните метали бързо реагират с други вещества, поради което в природата те се срещат само в състава на минерали.
Касова бележка
За получаване на чист алкален метал се използват няколко метода:
- намаляване на цезий от карбонат с помощта на цирконий -
2Cs 2 CO 3 + Zr → 4Cs + ZrO 2 + 2CO 2 .
електролиза на стопилки, най-често хлориди или хидроксиди -
2NaCl → 2Na + Cl 2, 4NaOH → 4Na + 2H 2 O + O 2;
калциниране на сода (натриев карбонат) с въглища за получаване на натрий -
Na 2 CO 3 + 2C → 2Na + 3CO;
калциева редукция на рубидий от хлорид при високи температури -
2RbCl + Ca → 2Rb + CaCl2;
Взаимодействие
Свойствата на алкалните метали се дължат на тяхната структура. Тъй като са в първата група на периодичната таблица, те имат само един валентен електрон във външното енергийно ниво. Единственият електрон лесно преминава към окислителния атом, което допринася за бързото влизане в реакцията.
Металните свойства се увеличават в таблицата отгоре надолу, така че литият се разделя с валентния електрон по-трудно от франция. Литият е най-твърдият елемент сред всички алкални метали. Реакцията на литий с кислород протича само под въздействието на висока температура. Литият реагира с вода много по-бавно от другите метали от групата.
Общите химични свойства са представени в таблицата.
|
реакция |
Продукти |
Уравнението |
|
С кислород |
Оксидът (R 2 O) образува само литий. Натрият образува смес от оксид и пероксид (R 2 O 2). Останалите метали образуват супероксиди (RO 2) |
4Li + O 2 → 2Li 2 O; 6Na + 2O 2 → 2Na 2 O + Na 2 O 2; K + O 2 → KO 2 |
|
С водород |
2Na + H 2 → 2NaH |
|
|
Хидроксиди |
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 |
|
|
С киселини |
2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2- |
|
|
С халогени |
Халогениди |
2Li + Cl 2 → 2LiCl |
|
С азот (само литий реагира при стайна температура) |
6Li + N 2 → 2Li 3 N |
|
|
Сулфиди |
2Na + S → Na 2 S |
|
|
С въглерод (реагират само литий и натрий) |
2Li + 2C → Li 2 C 2 ; 2Na + 2C → Na 2 C 2 |
|
|
с фосфор |
3K + P → K 3 P |
|
|
Със силиций |
силициди |
4Cs + Si → Cs 4 Si |
|
С амоняк |
2Li + 2NH 3 → 2LiNH 2 + H 2 |
При качествена реакция те имат различен цвят на пламъка. Литият изгаря пурпурно, натрият - жълто, а цезият - розово-виолетов пламък. Алкалните метални оксиди също имат различни цветове. Натрият става бял, рубидият и калият стават жълти.
Ориз. 2. Качествена реакция на алкални метали.
Приложение
Простите метали и техните съединения се използват за производство на леки сплави, метални части, торове, сода и други вещества. Като катализатори се използват рубидий и калий. Натриевите пари се използват във флуоресцентни лампи. Единствено францият няма практическо приложение поради радиоактивните си свойства. Как се използват елементите от група I е описано накратко в таблицата за използване на алкални метали.
|
Област на приложение |
Приложение |
|
Химическа индустрия |
Натрият ускорява реакцията при производството на каучук; Калиев и натриев хидроксид - производство на сапуни; Натриев и калиев карбонат - производство на стъкло, сапун; Натриев хидроксид - производство на хартия, сапун, плат; Калиев нитрат - производство на торове |
|
хранително-вкусовата промишленост |
Натриев хлорид - готварска сол; Натриев бикарбонат - сода бикарбонат |
|
Металургия |
Калият и натрият са редуциращи агенти при производството на титан, цирконий и уран |
|
Енергия |
Стопилки на калий и натрий се използват в ядрени реактори и авиационни двигатели; Литият се използва за производство на батерии |
|
електроника |
Цезий - производство на слънчеви клетки |
|
Авиация и космонавтика |
Алуминиеви и литиеви сплави се използват за каросерии и ракети |
Ориз. 3. Сода за пиене.
Какво научихме?
От урока в 9 клас научихме за свойствата на алкалните метали. Те са в група I на периодичната таблица и отдават един валентен електрон по време на реакции. Това са меки метали, които лесно влизат в химични реакции с прости и сложни вещества - халогени, неметали, киселини, вода. В природата те се срещат само в състава на други вещества, поради което за извличането им се използва електролиза или реакция на редукция. Прилагат се в промишлеността, строителството, металургията, енергетиката.
Тематическа викторина
Доклад за оценка
Среден рейтинг: 4.4. Общо получени оценки: 91.
АЛКАЛНИ МЕТАЛИ
Алкалните метали включват елементи от първата група, основната подгрупа: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.Да бъдеш вприрода
Na-2,64% (по маса), K-2,5% (по маса), Li, Rb, Cs - много по-малко, Fr - изкуствено получен елемент
Ли
Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 - сподумен
Na
NaCl - готварска сол (каменна сол), халит
Na 2 SO 4 10H 2 O - глауберова сол (мирабилит)
NaNO 3 - чилийска селитра
Na 3 AlF 6 - криолит
Na 2 B 4 O 7 10H 2 O - боракс
К
KCl NaCl - силвинит
KCl MgCl 2 6H 2 O - карналит
K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 - фелдшпат (ортоклаз)
Свойства на алкалните метали
С увеличаването на атомния номер, атомният радиус се увеличава, способността за отдаване на валентни електрони се увеличава и редукционната активност се увеличава:
Физични свойства
Ниски точки на топене, ниска плътност, мек, реже се с нож.
Химични свойства
Типични метали, много силни редуциращи агенти. В съединенията те проявяват една степен на окисление +1. Редукционната сила се увеличава с увеличаване на атомната маса. Всички съединения са йонни по природа, почти всички са разтворими във вода. Хидроксидите R–OH са алкали, тяхната сила се увеличава с увеличаване на атомната маса на метала.
Възпламеняват се на въздух при умерено нагряване. С водород те образуват солеподобни хидриди. Продуктите от горенето най-често са пероксиди.
Редукционната способност нараства в серията Li–Na–K–Rb–Cs
1. Активно взаимодействат с водата:
2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2
2. Реакция с киселини:
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2
3. Реакция с кислород:
4Li + O 2 → 2Li 2 O (литиев оксид)
2Na + O 2 → Na 2 O 2 (натриев пероксид)
K + O 2 → KO 2 (калиев супероксид)
Във въздуха алкалните метали незабавно се окисляват. Поради това те се съхраняват под слой от органични разтворители (керосин и др.).
4. При реакции с други неметали се образуват бинарни съединения:
2Li + Cl 2 → 2LiCl (халогениди)
2Na + S → Na 2 S (сулфиди)
2Na + H 2 → 2NaH (хидриди)
6Li + N 2 → 2Li 3 N (нитриди)
2Li + 2C → Li 2 C 2 (карбиди)
5. Качествена реакция към катиони на алкални метали е оцветяването на пламъка в следните цветове:
Li + - карминово червено
Na + - жълто
K + , Rb + и Cs + - виолетово
Касова бележка
защото алкалните метали са най-силните редуциращи агенти, те могат да бъдат възстановени от съединения само чрез електролиза на разтопени соли:
2NaCl=2Na+Cl 2
Приложение на алкални метали
Литиево-лагерни сплави, катализатор
Натриево - газоразрядни лампи, охлаждаща течност в ядрени реактори
Рубидий - изследователска работа
Цезий - фотоклетки
Оксиди, пероксиди и супероксиди на алкални метали
Касова бележка
Окисляването на метала произвежда само литиев оксид
4Li + O 2 → 2Li 2 O
(в други случаи се получават пероксиди или супероксиди).
Всички оксиди (с изключение на Li 2 O) се получават чрез нагряване на смес от пероксид (или супероксид) с излишък от метал:
Na 2 O 2 + 2Na → 2Na 2 O
KO 2 + 3K → 2K 2 O
Алкалните метали включват метали от група IA на периодичната таблица на D.I. Менделеев - литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Външното енергийно ниво на алкалните метали има един валентен електрон. Електронната конфигурация на външното енергийно ниво на алкалните метали е ns 1 . В техните съединения те показват едно степен на окисление, равно на +1. В OVR те са редуциращи агенти, т.е. дари електрон.
Физични свойства на алкалните метали
Всички алкални метали са леки (имат ниска плътност), много меки (с изключение на Li, лесно се режат с нож и могат да се навиват на фолио), имат ниски точки на кипене и топене (с увеличаване на заряда на ядрото на атом на алкален метал, точката на топене намалява).
В свободно състояние Li, Na, K и Rb са сребристо-бели метали, Cs е златисто-жълт метал.
Алкалните метали се съхраняват в запечатани ампули под слой керосин или вазелиново масло, тъй като те са силно реактивни.
Алкалните метали имат висока топло- и електрическа проводимост, което се дължи на наличието на метална връзка и плътно центрирана кристална решетка
Получаване на алкални метали
Всички алкални метали могат да бъдат получени чрез електролиза на стопилката на техните соли, но на практика по този начин се получават само Li и Na, което се свързва с високата химическа активност на K, Rb, Cs:
2LiCl \u003d 2Li + Cl 2
2NaCl \u003d 2Na + Cl 2
Всеки алкален метал може да бъде получен чрез редуциране на съответния халогенид (хлорид или бромид), като се използват Ca, Mg или Si като редуциращи агенти. Реакциите се провеждат при нагряване (600 - 900°С) и под вакуум. Уравнението за получаване на алкални метали по този начин в общ вид:
2MeCl + Ca \u003d 2Me + CaCl 2,
където Аз съм метал.
Известен метод за производство на литий от неговия оксид. Реакцията се провежда при нагряване до 300°C и под вакуум:
2Li 2 O + Si + 2CaO = 4Li + Ca 2 SiO 4
Получаването на калий е възможно чрез реакцията между разтопен калиев хидроксид и течен натрий. Реакцията протича при нагряване до 440°C:
KOH + Na = K + NaOH
Химични свойства на алкалните метали
Всички алкални метали активно взаимодействат с вода, образувайки хидроксиди. Поради високата химическа активност на алкалните метали реакцията на взаимодействие с водата може да бъде придружена от експлозия. Най-спокойно литият реагира с вода. Уравнението на реакцията в общ вид:
2Me + H 2 O \u003d 2MeOH + H 2
където Аз съм метал.
Алкалните метали взаимодействат с атмосферния кислород, за да образуват редица различни съединения - оксиди (Li), пероксиди (Na), супероксиди (K, Rb, Cs):
4Li + O 2 = 2Li 2 O
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
Всички алкални метали при нагряване реагират с неметали (халогени, азот, сяра, фосфор, водород и др.). Например:
2Na + Cl 2 \u003d 2NaCl
6Li + N 2 = 2Li 3 N
2Li + 2C \u003d Li 2 C 2
2Na + H2 = 2NaH
Алкалните метали могат да взаимодействат със сложни вещества (разтвори на киселини, амоняк, соли). Така че, когато алкалните метали взаимодействат с амоняка, се образуват амиди:
2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2
Взаимодействието на алкалните метали със солите се извършва по следния принцип - те изместват по-малко активните метали (виж серията активност на металите) от техните соли:
3Na + AlCl 3 = 3NaCl + Al
Взаимодействието на алкални метали с киселини е двусмислено, тъй като по време на такива реакции металът първоначално ще реагира с водата на киселинния разтвор, а основата, образувана в резултат на това взаимодействие, ще реагира с киселината.
Алкалните метали реагират с органични вещества като алкохоли, феноли, карбоксилни киселини:
2Na + 2C 2 H 5 OH \u003d 2C 2 H 5 ONa + H 2
2K + 2C 6 H 5 OH = 2C 6 H 5 OK + H 2
2Na + 2CH 3 COOH = 2CH 3 COONa + H 2
Качествени реакции
Качествена реакция към алкалните метали е оцветяването на пламъка от техните катиони: Li + оцветява пламъка в червено, Na + в жълто, а K + , Rb + , Cs + във виолетово.
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
| Задачата | Извършете химични трансформации Na → Na 2 O → NaOH → Na 2 SO 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Решение | 4Na + O 2 → 2Na 2 O алкални метали. Алкалните метали са елементи от основната подгрупа на група I на периодичната таблица на химичните елементи на Д. И. Менделеев: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Тези метали се наричат алкални, защото повечето от техните съединения са разтворими във вода. На славянски „излужвам“ означава „разтварям“ и това определя името на тази група метали. Когато алкалните метали се разтварят във вода, се образуват разтворими хидроксиди, наречени алкали. Основната характеристика на алкалните метали:В периодичната таблица те следват непосредствено инертните газове, така че структурната характеристика на атомите на алкални метали е, че те съдържат един електрон на ново енергийно ниво: тяхната електронна конфигурация е ns1. Валентните електрони на алкалните метали могат лесно да бъдат отстранени, тъй като за атома е енергийно изгодно да отдаде електрон и да придобие конфигурацията на инертен газ. Следователно всички алкални метали се характеризират с редуциращи свойства. Това се потвърждава от ниските стойности на техните йонизационни потенциали (йонизационният потенциал на цезиевия атом е един от най-ниските) и електроотрицателност (EO).
Всички метали в тази подгрупа са сребристо бели на цвят.(с изключение на сребристожълтия цезий), те са много меки и могат да се режат със скалпел. Литият, натрият и калият са по-леки от водата и плуват на повърхността й, реагирайки с нея. Алкалните метали се срещат естествено под формата на съединения, съдържащи еднократно заредени катиони. Много минерали съдържат метали от основната подгрупа на I група. Например ортоклазът или фелдшпатът се състои от калиев алумосиликат K2, подобен минерал, съдържащ натрий - албит - има състав Na2. Морската вода съдържа натриев хлорид NaCl, а почвата съдържа калиеви соли - силвин KCl, силвинит NaCl. KCl, карналит KCl. MgCl2. 6H2O, полихалит K2SO4. MgSO4. CaSO4. 2H2O. Химични свойства на алкалните метали 1. Взаимодействие с вода. Важно свойство на алкалните метали- тяхната висока активност по отношение на водата. Литият реагира най-спокойно (без експлозия) с вода: При извършване на подобна реакция натрият гори с жълт пламък и възниква малка експлозия. Калият е още по-активен: в този случай експлозията е много по-силна и пламъкът е оцветен в лилаво. Само литият гори във въздуха с образуването на оксид със стехиометричен състав: Тежките алкални метали се характеризират с образуването на доста стабилни озониди от състава на EO3. Всички кислородни съединения имат различни цветове, чийто интензитет се задълбочава в серията от Li до Cs: Оксидите на алкалните метали имат всички свойства на основните оксиди: те реагират с вода, киселинни оксиди и киселини: Алкалните метали се разтварят в течен амоняк и неговите производни - амини и амиди: Получаване на алкални метали Катод: Na+ + e → Na Съединения на алкални метали. Хидроксиди
|
