Химични свойства на алкални метали на примера на калий. Списък и свойства на алкални метали

Какво представляват алкалните метали? Това са елементи от първата група, основната подгрупа на периодичната система от елементи на Д. И. Менделеев. Те включват такива метали: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Те имат редица свойства, които са присъщи на тази група.

Особености

Тези метали имат малка плътност (литият, натрият, калият са по-леки от водата), ниски точки на топене (максималната за лития е 180,6 °C). Те са меки, лесно се нарязват с нож, бързо се окисляват, така че се съхраняват в контейнери, пълни с химически неактивни газове или течности (обикновено керосин).

Всички метали от тази подгрупа имат сребристо-бял цвят. В периодичната система от елементи на Д. И. Менделеев алкалните метали винаги следват инертните газове. Инертните или благородните газове много слабо влизат във всякакви химически реакции, те са химически неактивни газове и това се дължи на факта, че техните електронни обвивки са напълно запълнени.

За разлика от газовете, алкалните метали имат един несдвоен електрон във външното енергийно ниво. Следователно, в химична реакциятези метали действат като донори на електрони. Те винаги имат степен на окисление +1, химически са много активни - реагират активно с киселини (с експлозия), реагират бурно с вода, отделят водород и образуват алкали MeOH (тук Me е метал). Активността на тези метали нараства от Li до Fr.

Литият е първият елемент в групата на алкалните метали. Атомната маса е 6,941, състои се от два естествени изотопа 6Li (7,5%) и 7Li (92,5%), известно е също, че се получават изкуствено още два изотопа, но продължителността на живота им е много кратка.

Интересен факт за алкалния метал е, че цената на 7Li е няколко пъти по-висока от цената на 6Li, въпреки че първият е по-разпространен. Историята на откриването на този елемент е свързана с името на шведския химик I. A. Arfvedson.

Калият, заедно с натрия, играе важна роля във функционирането на клетките на живите организми, поддържайки техния мембранен потенциал. Човешкото тяло съдържа около 175 грама от този метал и за да се поддържа този запас, той трябва да се допълва с около 4 грама дневно.

В природата той често се среща, но само в състава на съединенията той се нарежда на трето място по отношение на съдържанието му във вода. При дефицит в почвата този метал се въвежда под формата на торове: калиев хлорид KCl, калиев сулфат K2SO4 и растителна пепел.

Много хора знаят такова нещо като калиев цианид; но не много хора знаят къде се използва. И те го използват за галванично посребряване, както и за позлатяване на неблагородни метали, извличайки скъпи метали, а именно сребро и злато, от руди.

Цезият е открит през 1860 г. в лечебните минерални извори на Шварцвалд. Атомната маса е 132,905.

Този метал се използва в такива индустрии: автоматизация и електроника, в радар и кино, както и в ядрени реактории Космически кораби. Това беше първият елемент, открит чрез спектрален анализ.

Франция

Францият е най-нестабилният и най-тежкият елемент сред алкалните метали, с атомна маса 223 и период на полуразпад 22 минути. Поради тези характеристики беше много трудно да се различи.

Това е много рядък металкоето според учените земната корае само около 500 грама, така че францият е изследван върху изкуствено създадени проби.

Натрий

Натрият е един от най-често срещаните алкални метали. Поради това се използва в различни индустрии. Например рудите на благородни метали се обработват с разтвор на натриев цианид. В резултат на това се получават координационни съединения, от които с помощта на цинк се изолира чисто злато или сребро.

Натрият се използва и в ядрената енергия подводницикато топлопреносна среда поради някои от неговите физични свойства ( голяма разликамежду точките на топене и кипене). В природата натрият не се среща в чист вид - той е твърде активен, следователно - само в състава на рудите.

Интересен факт е, че в атмосферата на надморска височина от около 80 км е открит слой от атомен натрий. Това се дължи на факта, че на такива височини няма елементи, с които натрият да взаимодейства.

Рубидий

Рубидият е интересен алкален метал по свой начин. С атомна маса от 85,467, металът е радиоактивен. При контакт с въздух рубидият се запалва и гори с розово-виолетов пламък, с вода, F, Cl, Br, I, S - възниква експлозия.

Интересна характеристика на рубидия е способността да произвежда електричествопод въздействието на слънчевата радиация.

Въпреки че алкалните метали имат редица характеристики, които са общи за всички тях, всеки от тях също има свойства, които са уникални за него. Някои елементи все още са много слабо разбрани и като се има предвид търсенето на метали от тази група от различни индустрии, отдавна е време да се попълнят празните места в научните справочници.

Chem. елементи (алкални елементи), които изграждат гл. подгрупа 1 група периодичен. системи от елементи, както и съответстващите им прости вещества - метали. Щ. м. включват литий Li (под номер 3), натрий Na (11), калий K (19), рубидий Rb (37), це ... Физическа енциклопедия

АЛКАЛНИ МЕТАЛИ, едновалентни метали, съставляващи първата група на периодичната таблица: литий, НАТРИЙ, РУБИДИЙ, ЦЕЗИЙ и ФРАНС. Това са меки, сребристо-бели метали, които бързо се окисляват във въздуха и реагират бурно с вода, когато ... ... Научно-технически енциклопедичен речник

алкални метали- АЛКАЛНИ МЕТАЛИ: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. Меки метали, лесни за рязане (с изключение на Li), Rb, Cs и Fr почти пастообразни при обикновени условия; Li е най-лекият от всички метали, Na и K са по-леки от водата. Химически много... Илюстрован енциклопедичен речник

Химични елементи Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Име от алкални хидроксиди на алкални метали ... Голям енциклопедичен речник

АЛКАЛНИ МЕТАЛИ- елементи от I група на периодичната система: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs), франций (Fr); много мек, пластичен, топим и лек, обикновено сребристо бял; химически много активен; реагира бурно с... Руска енциклопедия по охрана на труда

алкални метали- Група, вкл. Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Теми металургия като цяло EN алкални метали … Наръчник за технически преводач

ПОДГРУПА IA. АЛКАЛНИ МЕТАЛИ ЛИТИЙ, НАТРИЙ, КАЛИЙ, РУБИДИЙ, ЦЕЗИЙ, ФРАНЦИЯ Електронната структура на алкалните метали се характеризира с наличието на един електрон на външната електронна обвивка, относително слабо свързан с ядрото. От всяка ...... Енциклопедия на Collier

Алкални метали Алкални метали. Метали от първа група на Периодичната система, а именно: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Те образуват строго алкални хидроксиди, откъдето идва и името им. (Източник: "Метали и сплави. Наръчник." Под ... ... Речник на металургичните термини

алкални метали Енциклопедичен речник по металургия

АЛКАЛНИ МЕТАЛИ- химични елементи Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Наречени така, защото техните хидроксиди са най-силните алкали. Химически алкалните метали са най-активните метали. Активността им нараства от Li до Fr... Металургичен речник

Книги

• Комплект маси. Химия. Метали (12 таблици) , . Образователен албум от 12 листа. Изкуство. 5-8683-012 Алкални метали. Химия на алкалните метали. Елементи II А - групи. Твърдостта на водата. Алуминий. Използването на алуминий. Желязо. Видове корозия. Методи...

АЛКАЛНИ МЕТАЛИ
ПОДГРУПА IA. АЛКАЛНИ МЕТАЛИ
ЛИТИЙ, НАТРИЙ, КАЛИЙ, РУБИДИЙ, ЦЕЗИЙ, ФРАНЦИЯ
Електронната структура на алкалните метали се характеризира с наличието на един електрон на външната електронна обвивка, който е относително слабо свързан с ядрото. Всеки алкален метал започва нов период в периодичната таблица. Алкалният метал е в състояние да отдаде своя външен електрон по-лесно от всеки друг елемент от този период. Разрезът на алкален метал в инертна среда има ярък сребрист блясък. Алкалните метали се характеризират с ниска плътност, добра електропроводимост и се топят при относително ниски температури (Таблица 2).
Поради високата си активност алкалните метали не съществуват в чист вид, а се срещат в природата само под формата на съединения (с изключение на франция), например с кислород (глини и силикати) или с халогени (натриев хлорид). Хлоридите са суровини за получаване на алкални метали в свободно състояние. Морската вода съдържа АЛКАЛНИ МЕТАЛИ 3% NaCl и следи от други соли. Очевидно езерата и вътрешните морета, както и подземните находища на сол и саламура, съдържат халогениди на алкални метали в по-големи концентрации от морската вода. Например съдържанието на сол във водите на Голямото солено езеро (Юта, САЩ) е 13 827,7%, а в Мъртво море (Израел) до 31%, в зависимост от площта на водната повърхност, която варира според сезона. Може да се предположи, че незначителното съдържание на KCl в морската вода в сравнение с NaCl се обяснява с усвояването на K+ йона от морските растения.
В свободна форма алкалните метали се получават чрез електролиза на стопилки на соли като NaCl, CaCl2, CaF2 или хидроксиди (NaOH), тъй като няма по-активен метал, способен да измести алкалния метал от халогенида. По време на електролизата на халогенидите е необходимо да се изолира металът, освободен на катода, тъй като в същото време на анода се отделя газообразен халоген, който активно реагира с освободения метал.
Вижте също ПРОИЗВОДСТВО НА АЛКАЛИ
Тъй като алкалните метали имат само един електрон на външния слой, всеки от тях е най-активен в своя период, така че Li е най-активният метал в първия период от осем елемента, Na съответно във втория, а K е най-активният метал от третия период, съдържащ 18 елемента (първи преходен период). В подгрупата на алкални метали (IA) способността за даряване на електрон се увеличава отгоре надолу.
Химични свойства. Всички алкални метали реагират активно с кислорода, образувайки оксиди или пероксиди, различаващи се един от друг по това: Li се превръща в Li2O, а други алкални метали в смес от M2O2 и MO2, докато Rb и Cs се запалват. Всички алкални метали образуват с водородни соли, термично стабилни при високи температури, хидриди със състав М + Н, които са активни редуциращи агенти; хидридите се разлагат от вода с образуване на алкали и водород и отделяне на топлина, което води до запалване на газа, а скоростта на тази реакция за литий е по-висока, отколкото за Na и K.
Вижте също ВОДОРОД; КИСЛОРОД.
В течния амоняк алкалните метали се разтварят, за да образуват сини разтвори и (за разлика от водата) могат да бъдат изолирани отново чрез изпаряване на амоняк или добавяне на подходяща сол (например NaCl от неговия амонячен разтвор). При реакция с газообразен амоняк реакцията протича подобно на реакцията с вода:

Амидите на алкални метали показват основни свойства, подобни на хидроксидите. Повечето съединения на алкални метали, с изключение на някои литиеви съединения, са силно разтворими във вода. По отношение на атомния размер и плътността на заряда литият е близо до магнезия, така че свойствата на съединенията на тези елементи са сходни. По отношение на разтворимост и термична стабилност, литиевият карбонат е подобен на магнезиевите и берилиевите карбонати от подгрупа IIA елементи; тези карбонати се разлагат при относително ниски температури поради по-силното свързване на МО. Литиевите соли са по-добре разтворими в органични разтворители (алкохоли, етери, петролни разтворители), отколкото други соли на алкални метали. Литият (като магнезия) реагира директно с азота, за да образува Li3N (магнезият образува Mg3N2), докато натрият и другите алкални метали могат да образуват нитриди само при тежки условия. Металите от подгрупа IA реагират с въглерод, но най-лесно реагират с литий (очевидно поради малкия му радиус), а най-малко с цезий. Обратно, активните алкални метали директно реагират с CO, образувайки карбонили (например K(CO)x), докато по-малко активните Li и Na само при определени условия.
Приложение.Алкалните метали се използват както в промишлеността, така и в химически лаборатории, например за синтези. Литият се използва за производство на твърди леки сплави, които обаче се различават по крехкост. Големи количестванатрий се изразходват за получаване на сплав Na4Pb, от която се получава тетраетил олово Pb(C2H5)4, антидетонационно бензиново гориво. Литий, натрий и калций се използват като компоненти на меки лагерни сплави. Единственият и следователно подвижен електрон на външния слой прави алкалните метали отлични проводници на топлина и електричество. Сплави на калий и натрий, консервиращи течно състояниев широк температурен диапазон се използва като топлообменна течност в някои видове ядрени реактори и поради високите температури в ядрения реактор се използва за производство на пара. Металният натрий под формата на захранващи шини се използва в електрохимичната технология за предаване на токове с висока мощност. Литиевият хидрид LiH е удобен източник на водород, отделен в резултат на реакцията на хидрида с вода. Литиев алуминиев хидрид LiAlH4 и литиев хидрид се използват като редуциращи агенти в органичния и неорганичния синтез. Поради малкия йонен радиус и съответно високата плътност на заряда, литият е активен в реакции с вода, поради което литиевите съединения са силно хигроскопични, а литиевият хлорид LiCl се използва за изсушаване на въздуха по време на работа на устройствата. Хидроксидите на алкалните метали са силни основи, силно разтворими във вода; те се използват за създаване на алкална среда. Натриевият хидроксид, като най-евтината основа, се използва широко (само в САЩ се консумират повече от 2,26 милиона тона от него годишно).
литий.Най-лекият метал има два стабилни изотопа с атомни маси 6 и 7; тежкият изотоп е по-често срещан, съдържанието му е 92,6% от всички литиеви атоми. Литият е открит от A. Arfvedson през 1817 г. и изолиран от R. Bunsen и A. Mathisen през 1855 г. Той се използва в производството на термоядрени оръжия ( H-бомба), за увеличаване на твърдостта на сплави и във фармацевтиката. Литиевите соли се използват за повишаване на твърдостта и химическата устойчивост на стъклото, в технологията на алкалните батерии и за свързване на кислорода при заваряване.
Натрий.Известен от древността, той е изолиран от Х. Дейви през 1807 г. Това е мек метал, неговите съединения като алкали (натриев хидроксид NaOH), сода за хляб (натриев бикарбонат NaHCO3) и калцинирана сода (натриев карбонат Na2CO3) са широко използвани. Металът се използва и под формата на пари в димните газоразрядни лампи за улично осветление.
калий.Известен от древността, той също е идентифициран от H. Davy през 1807 г. Калиевите соли са добре известни: калиев нитрат (калиев нитрат KNO3), поташ (калиев карбонат K2CO3), каустик поташ (калиев хидроксид KOH) и др. Калиевият метал също намира различни приложения в технологиите на топлообменни сплави.
Рубидийе открит чрез спектроскопия от Р. Бунзен през 1861 г.; съдържа 27,85% радиоактивен рубидий Rb-87. Рубидият, подобно на други метали от подгрупа IA, е силно реактивен и трябва да се съхранява под слой масло или керосин, за да се избегне окисляването от атмосферния кислород. Рубидият намира различни приложения, включително фотоволтаични технологии, радиовакуумни устройства и фармацевтични продукти.
Цезий.Съединенията на цезия са широко разпространени в природата, обикновено в малки количества заедно със съединения на други алкални метали. Минералът полуцитов силикат съдържа 34% цезиев оксид Cs2O. Елементът е открит от Р. Бунзен чрез спектроскопия през 1860 г. Основното приложение на цезия е производството на фотоклетки и електронни лампи, един от радиоактивните изотопи на цезия Cs-137 се използва в лъчетерапията и научните изследвания.
Франция.Последният член на семейството на алкалните метали, франций, е толкова радиоактивен, че не съществува в земната кора в повече от следи. Информацията за франция и неговите съединения се основава на изследването на незначителното му количество, получено изкуствено (на високоенергиен ускорител) по време на a-разпадането на актиний-227. Най-дългоживеещият изотоп 22387Fr се разпада за 21 минути на 22388Ra и b-частици. Според груба оценка металният радиус на франция е 2,7 . Франциумът има повечето от свойствата на други алкални метали и е силно донорен на електрони. Образува разтворими соли и хидроксид. Франциумът проявява степен на окисление I във всички съединения.

Енциклопедия на Collier. - Отворено общество. 2000 .

алкални метали- това са елементи от 1-ва група на периодичната таблица на химичните елементи (според остарялата класификация - елементи от основната подгрупа на група I): литийЛи, натрийна, калийК, рубидий rb, цезий cs, францийПт и унуненнийУуе. При разтваряне на алкални метали във вода се образуват разтворими хидроксиди, т.нар алкали.

Химични свойства на алкалните метали

Поради високата химическа активност на алкалните метали по отношение на вода, кислород и понякога дори азот (Li, Cs), те се съхраняват под слой керосин. За да се извърши реакцията с алкален метал, парче с необходимия размер се отрязва внимателно със скалпел под слой керосин, металната повърхност се почиства старателно от продуктите на взаимодействието му с въздуха в аргонова атмосфера и само след това пробата се поставя в реакционния съд.

1. Взаимодействие с вода. Важно свойство на алкалните метали е 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.

2. Взаимодействие с кислород. Продуктите от горенето на алкални метали във въздуха имат различен съставв зависимост от активността на метала.

· Само литийизгаря във въздуха, за да образува оксид със стехиометричен състав:

・При изгаряне натрий Na 2 O 2 пероксидът се образува главно с малка добавка на NaO 2 супероксид:

В продуктите на горенето калий, рубидийи цезийсъдържа главно супероксиди:

За да се получат натриеви и калиеви оксиди, смеси от хидроксид, пероксид или супероксид се нагряват с излишък от метал в отсъствие на кислород:

За кислородните съединения на алкални метали е характерна следната закономерност: с увеличаване на радиуса на катиона на алкалния метал се увеличава стабилността на кислородните съединения, съдържащи пероксиден йон O 2 2− и супероксиден йон O 2 −.

Тежките алкални метали се характеризират с образуването на доста стабилни озонидисъстав на EO 3 . 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:

Пероксидии супероксидипроявяват свойствата на силни окислители:

Пероксидите и супероксидите взаимодействат интензивно с водата, образувайки хидроксиди:

3. Взаимодействие с други вещества. Алкалните метали реагират с много неметали. При нагряване те се свързват с водород, за да образуват хидриди, съответно с халогени, сяра, азот, фосфор, въглерод и силиций, за да образуват, халогениди, сулфиди, нитриди, фосфиди, карбидии силициди:

При нагряване алкалните метали могат да реагират с други метали, образувайки интерметали. Алкалните метали реагират активно (с експлозия) с киселини.

Алкалните метали се разтварят в течен амоняк и неговите производни - амини и амиди:

Когато се разтвори в течен амоняк, алкален метал губи електрон, който се солватира от молекулите на амоняка и придава на разтвора син цвят. Получените амиди лесно се разлагат с вода с образуването на алкали и амоняк:

Алкалните метали взаимодействат с органични вещества, алкохоли (с образуване на алкохолати) и карбоксилни киселини (с образуване на соли):

4. Качествено определениеалкални метали. Тъй като йонизационният потенциал на алкалните метали е малък, когато метал или неговите съединения се нагряват в пламък, атомът се йонизира, оцветявайки пламъка в определен цвят:

Оцветяване на пламъка с алкални метали
и техните съединения

алкалоземни метали.

алкалоземни метали- химични елементи II групапериодична система от елементи: берилий, магнезий, калций, стронций, барий и радий.

Физически свойства

Всички алкалоземни метали са сиви, твърди вещества при стайна температура. За разлика от алкалните метали, те са много по-твърди и в повечето случаи не се режат с нож (изключение е стронций). Плътност алкалоземни металис пореден номер расте, въпреки че растежът се наблюдава ясно само като се започне с калций, който има най-ниска плътност сред тях (ρ = 1,55 g / cm³), най-тежкият е радият, чиято плътност е приблизително равна на плътността на желязото.

Химични свойства

Алкалоземните метали имат електронна конфигурациявъншно енергийно ниво ns², и са s-елементи, заедно с алкалните метали. Имайки два валентни електрона, алкалоземните метали лесно ги отдават и във всички съединения имат степен на окисление +2 (много рядко +1).

Химическата активност на алкалоземните метали нараства с увеличаване на серийния номер. Берилият в компактна форма не реагира нито с кислород, нито с халогени, дори при температура на червена топлина (до 600 ° C е необходима още по-висока температура, за да реагира с кислород и други халкогени, флуорът е изключение). Магнезият е защитен от оксиден филм при стайна температура и по-високи (до 650 °C) температури и не се окислява допълнително. Калцият се окислява бавно и при стайна температура в дълбочина (в присъствието на водни пари) и изгаря при леко нагряване в кислород, но е стабилен на сух въздух при стайна температура. Стронций, барий и радий бързо се окисляват във въздуха, за да дадат смес от оксиди и нитриди, така че те, подобно на алкалните метали (и калция), се съхраняват под слой керосин.

Оксидите и хидроксидите на алкалоземните метали са склонни да увеличават основните си свойства с увеличаване на серийния номер: Be (OH) 2 - амфотерен, водонеразтворим хидроксид, но разтворим в киселини (и също проявява киселинни свойства в присъствието на силни основи), Mg (OH) 2 - слаба основа, неразтворима във вода, Ca (OH) 2 - силна, но слабо разтворима във вода основа, Sr (OH) 2 - по-разтворима във вода от калциев хидроксид, силна основа (алкали) при високи температури близо до точката на кипене вода (100 ° C), Ba (OH) 2 - силна основа (алкал), не по-малка по сила от KOH или NaOH, и Ra (OH) 2 - един от най-силните алкали, много корозивно вещество

Да бъдеш сред природата

Всички алкалоземни метали се срещат (в различни количества) в природата. Поради високата си химична активност не всички те се срещат в свободно състояние. Най-често срещаният алкалоземен метал е калцият, чието количество е 3,38% (от масата на земната кора). Магнезият е малко по-нисък от него, чието количество е 2,35% (от масата на земната кора). Барий и стронций също са често срещани в природата, които съответно са 0,05 и 0,034% от масата на земната кора. Берилият е рядък елемент, чието количество е 6·10 −4% от масата на земната кора. Колкото до радия, който е радиоактивен, той е най-редкият от всички алкалоземни метали, но винаги се намира в малки количества в урановите руди. По-специално, той може да бъде отделен от там чрез химически средства. Съдържанието му е 1 10 −10% (от масата на земната кора)

Алуминий.

Алуминий- елемент от главната подгрупа на третата група от третия период на периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев с атомен номер 13. Обозначава се със символа Ал(лат. Алуминий). Принадлежи към групата на леките метали. Най-често срещаният метал и третият по честота химичен елементв земната кора (след кислорода и силиция).

просто вещество алуминий- лек, парамагнитен сребристо-бял метал, лесно формован, лят, обработван. Алуминият има висока топло- и електрическа проводимост, устойчивост на корозия поради бързото образуване на силни оксидни филми, които предпазват повърхността от по-нататъшно взаимодействие.

Алуминият е получен за първи път от датския физик Ханс Ерстед през 1825 г. чрез действието на калиева амалгама върху алуминиев хлорид, последвано от дестилация на живак.Съвременният метод за получаване е разработен независимо от американеца Чарлз Хол и французина Пол Еру през 1886 г. Състои се в разтваряне на алуминиев оксид Al 2 O 3 в стопилка от Na 3 AlF 6 криолит, последвано от електролиза с използване на консумативи коксови или графитни електроди. Този метод на получаване изисква големи количества електроенергия и затова е бил търсен едва през 20 век.

Производството на 1000 kg суров алуминий изисква 1920 kg алуминиев оксид, 65 kg криолит, 35 kg алуминиев флуорид, 600 kg анодна маса и 17 хиляди kWh DC електричество

Споделете с приятели или запазете за себе си:

Зареждане...

Препоръчани свързани статии

Проектиране на дейности в предучилищното образование според Федералната държавна образователна комисия Проектиране в детската градина съгласно Федералния държавен образователен стандарт

Вкусно сладко от малини за зимата: прости рецепти за сладко от малини

Стъпка по стъпка рецепта за готвене на говеждо строганов от черния дроб