Химические свойства щелочных и щелочноземельных металлов

Химические свойства щелочных и щелочноземельных металлов схожи. На внешнем энергетическом уровне щелочных металлов находится один электрон, щелочноземельных – два. При реакциях металлы легко расстаются с валентными электронами, проявляя свойства сильного восстановителя.

Щелочные

В I группу периодической таблицы входят щелочные металлы:

  • литий;
  • натрий;
  • калий;
  • рубидий;
  • цезий;
  • франций.

Щелочные металлы

Рис. 1. Щелочные металлы.

Они отличаются мягкостью (можно разрезать ножом), низкими температурами плавления и кипения. Это наиболее активные металлы.

Химические свойства щелочных металлов представлены в таблице.

Реакция

Особенности

Уравнение

С кислородом

Быстро окисляются на воздухе. Литий образует оксид при температуре выше 200°C. Натрий образует смесь – 80 % пероксида (R2O2) и 20 % оксида. Остальные металлы образуют надпероксиды (RO2)

– 4Li + O2 → 2Li2O;

– 2Na + О2 → Na2O2;

– Rb + O2 → RbO2

С азотом

Реагирует только литий при комнатной температуре

6Li + N2 → 2Li3N

С галогенами

Реакция проходит бурно

2Na + Cl2→ 2NaCl

С неметаллами

При нагревании. Образуют сульфиды, гидриды, фосфиды, силициды. С углеродом реагируют только литий и натрий, образуя карбиды

– 2K + S → K2S;

– 2Na + H2 → 2NaH;

– 2Cs + 5P → Cs2P5;

– Rb + Si → RbSi;

– 2Li + 2C → Li2C2

С водой

Спокойно реагирует только литий. Натрий горит жёлтым пламенем. Калий реагирует со вспышкой. Цезий и рубидий взрываются

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2­↑

С кислотами

С соляной, фосфорной, разбавленной серной кислотами реагируют с взрывом. При реакции с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород, с концентрированной азотной кислотой образует оксид азота (I), с разбавленной азотной кислотой – азот

– 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2;

– 8Na + 5H2SO4 (конц) → 4Na2SO4 + H2S↑ + 4H2O;

– 8K + 10HNO3 (конц) → 8KNO3 + N2O + 5H2O;

– 10Na + 12HNO3 (разб) → N2 + 10NaNO3 + 6H2O

С аммиаком

Образуют амины

2Li + 2NH3 → 2LiNH2 + H2

Могут реагировать с органическими кислотами и спиртами.

Щелочноземельные

Во II группе таблицы Менделеева находятся щелочноземельные металлы:

  • бериллий;
  • магний;
  • кальций;
  • стронций;
  • барий;
  • радий.

Щелочноземельные металлы

Рис. 2. Щелочноземельные металлы.

В отличие от щелочных металлов они более твёрдые. Ножом можно разрезать только стронций. Наиболее плотный металл – радий (5,5 г/см3).

Бериллий взаимодействует с кислородом только при нагревании до 900°С. С водородом и водой не реагирует при любых условиях. Магний окисляется при температуре 650°С и взаимодействует с водородом под высоким давлением.

В таблице отражены основные химические свойства щелочноземельных металлов.

Реакция

Особенности

Уравнение

С кислородом

Образуют оксидные плёнки. При нагревании до 500°С самовоспламеняются

2Mg + O2 → 2MgO

С водородом

При высокой температуре образуют гидриды

Sr + H2 → SrH2

С галогенами и неметаллами

Реагируют при нагревании

– Be + Cl2 → BeCl2;

– Mg + S → MgS;

– 3Ca + 2P → Ca3P2;

– 3Ca + N2 → Ca3N2;

– Ba + 2C → BaC2

С водой

При комнатной температуре

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

С кислотами

Реагируют все металлы с образованием солей

4Ca + 10HNO3 (конц.) → 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O

Со щелочами

Реагирует только бериллий

Be + 2NaOH + 2H2O → Na2[Be(OH)4] + H2

Замещение

Замещают менее активные металлы в оксидах. Исключение – бериллий

2Mg + ZrO2 → Zr + 2MgO

Ионы щелочных и щелочноземельных металлов в солях легко обнаружить по изменению цвета пламени. Соли натрия горят жёлтым пламенем, калия – фиолетовым, рубидия – красным, кальция – кирпично-красным, бария – жёлто-зелёным. Соли этих металлов используют для создания фейерверков.

Качественная реакция

Рис. 3. Качественная реакция.

Что мы узнали?

Щелочные и щелочноземельные металлы – активные элементы периодической таблицы, вступающие в реакции с простыми и сложными веществами. Щелочные металлы более мягкие, бурно реагируют с водой и галогенами, легко окисляются на воздухе, образуя оксиды, пероксиды, надпероксиды, взаимодействуют с кислотами и аммиаком. При нагревании вступают в реакцию с неметаллами. Щелочноземельные металлы реагируют с неметаллами, кислотами, водой. Бериллий не взаимодействует с водородом и водой, но реагирует со щелочами и с кислородом при высокой температуре.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 175.

Предметы