Щелочные металлы

Наиболее активными среди металлов являются щелочные металлы. Они активно вступают в реакции с простыми и сложными веществами.

Общие сведения

Щелочные металлы находятся в I группе периодической таблицы Менделеева. Это мягкие одновалентные металлы серо-серебристого цвета с небольшой температурой плавления и невысокой плотностью. Проявляют единственную степень окисления +1, являясь восстановителями. Электронная конфигурация – ns1.

Рис. 1. Натрий и литий.

Общая характеристика металлов I группы приведена в таблице.

Список щелочных металлов

Формула

Номер

Период

пл., °C

кип., °C

ρ, г/см3

Литий

Li

3

2

180,5

1340

0,533

Натрий

Na

11

3

98

883

0,968

Калий

K

19

4

63,07

759

0,856

Рубидий

Rb

37

5

39,5

688

1,532

Цезий

Cs

55

6

28,4

671

1,90

Франций

Fr

87

7

20

690

1,87

Активные металлы быстро реагируют с другими веществами, поэтому в природе находятся только в составе минералов.

Получение

Для получения чистого щелочного металла используется несколько способов:

  • электролиз расплавов, чаще всего хлоридов или гидроксидов –

    2NaCl → 2Na + Cl2, 4NaOH → 4Na + 2H2O + O2↑;
  • прокаливание соды (карбоната натрия) с углём для получения натрия –

    Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO;
  • восстановление кальцием рубидия из хлорида при высоких температурах –

    2RbCl + Ca → 2Rb + CaCl2;
  • восстановление цезия из карбоната с помощью циркония –
    2Cs2CO3 + Zr → 4Cs + ZrO2 + 2CO2.

Взаимодействие

Свойства щелочных металлов обусловлены их строением. Находясь в первой группе периодической таблицы, они имеют всего один валентный электрон на внешнем энергетическом уровне. Единственный электрон легко переходит к атому окислителя, что способствует быстрому вступлению в реакцию.

Металлические свойства увеличиваются в таблице сверху вниз, поэтому литий расстаётся с валентным электроном труднее, чем франций. Литий – наиболее твёрдый элемент среди всех щелочных металлов. Реакция лития с кислородом проходит только под воздействием высокой температуры. С водой литий реагирует значительно медленнее, чем остальные металлы группы.

Общие химические свойства представлены в таблице.

Реакция

Продукты

Уравнение

С кислородом

Оксид (R2O) образует только литий. Натрий образует смесь оксида и пероксида (R2O2). Остальные металлы образуют надпероксиды (RO2)

– 4Li + O2 → 2Li2O;

– 6Na + 2O2 → 2Na2O + Na2O2;

– K + O2 → KO2

С водородом

Гидриды

2Na + H2 → 2NaH

С водой

Гидроксиды

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

С кислотами

Соли

2Na + 2HCl → 2NaCl + H

С галогенами

Галогениды

2Li + Cl2 → 2LiCl

С азотом (реагирует только литий при комнатной температуре)

Нитрид

6Li + N2 → 2Li3N

С серой

Сульфиды

2Na + S → Na2S

С углеродом (реагируют только литий и натрий)

Карбиды

– 2Li + 2C → Li2C2;

– 2Na + 2C → Na2C2

С фосфором

Фосфиды

3K + P → K3P

С кремнием

Силициды

4Cs + Si → Cs4Si

С аммиаком

Амиды

2Li + 2NH3 → 2LiNH2 + H2

При качественной реакции имеют разный цвет пламени. Литий горит малиновым, натрий – жёлтым, цезий – розово-фиолетовым пламенем. Оксиды щелочных металлов также имеют разный цвет. Натрий становится белым, рубидий и калий – жёлтыми.

Качественная реакция щелочных металлов

Рис. 2. Качественная реакция щелочных металлов.

Применение

Простые металлы и их соединения используются для изготовления лёгких сплавов, металлических деталей, удобрений, соды и других веществ. Рубидий и калий используются в качестве катализаторов. Пары натрия применяются в люминесцентных лампах. Не имеет практического применения только франций из-за радиоактивных свойств. Как используют элементы I группы кратко описано в таблице применения щелочных металлов.

Область применения

Применение

Химическая промышленность

– Натрий ускоряет реакцию при производстве каучука;

– гидроксид калия и натрия – производство мыла;

– карбонат натрия и калия – изготовление стекла, мыла;

– гидроксид натрия – изготовление бумаги, мыла, ткани;

– нитрат калия – производство удобрений

Пищевая промышленность

– Хлорид натрия – поваренная соль;

– гидрокарбонат натрия – питьевая сода

Металлургия

Калий и натрий являются восстановителями при получении титана, циркония, урана

Энергетика

– Расплавы калия и натрия используются в атомных реакторах и авиационных двигателях;

– литий используется для производства аккумуляторов

Электроника

Цезий – производство фотоэлементов

Авиация и космонавтика

Сплавы из алюминия и лития используются для корпусов машин и ракет

Питьевая сода

Рис. 3. Питьевая сода.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали об особенностях щелочных металлов. Они находятся в I группе таблицы Менделеева и при реакциях отдают один валентный электрон. Это мягкие металлы, легко вступающие в химические реакции с простыми и сложными веществами – галогенами, неметаллами, кислотами, водой. В природе встречаются только в составе других веществ, поэтому для их извлечения используется электролиз или реакция восстановления. Применяются в промышленности, строительстве, металлургии, энергетике.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

    Какую валентность имеют щелочные металлы?

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    
  • Екатирина Камышанова
    8/10
  • Евгений Касаткин
    10/10
  • Юрий Морозилка
    8/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4. Всего получено оценок: 545.

Предметы