Хімічні властивості лужних металів з прикладу калію. Лужні метали список та властивості
До лужних металів відносяться метали ІА групи Періодичної системи Д.І. Менделєєва - літій (Li), натрій (Na), калій (K), рубідій (Rb), цезій (Cs) та францій (Fr). На зовнішньому енергетичному рівні лужних металів є один валентний електрон. Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня лужних металів – ns 1 . У своїх сполуках вони виявляють єдиний ступінь окислення рівний +1. У ОВР є відновниками, тобто. віддають електрон.
Фізичні властивості лужних металів
Всі лужні метали легкі (мають невелику щільність), дуже м'які (за винятком Li легко ріжуться ножем і можуть бути розкотені у фольгу), мають низькі температури кипіння і плавлення (зі зростанням заряду ядра атома лужного металу відбувається зниження температури плавлення).
У вільному стані Li, Na, K та Rb – сріблясто-білі метали, Cs – метал золотисто-жовтого кольору.
Лужні метали зберігають у запаяних ампулах під шаром гасу або вазелінової олії, оскільки вони мають високу хімічну активність.
Лужні метали мають високу тепло- та електропровідність, що обумовлено наявністю металевого зв'язкута об'ємоцентрованої кристалічної решітки
Одержання лужних металів
Всі лужні метали можливо отримати електролізом розплаву їх солей, проте на практиці таким способом отримують тільки Li і Na, що пов'язано з високою хімічною активністю K, Rb, Cs:
2LiCl = 2Li + Cl 2
2NaCl = 2Na + Cl 2
Будь-який лужний метал можна отримати відновленням відповідного галогеніду (хлориду або броміду), застосовуючи як відновники Ca, Mg або Si. Реакції проводять при нагріванні (600 – 900С) та під вакуумом. Рівняння отримання лужних металів у такий спосіб:
2MeCl + Ca = 2Mе + CaCl 2 ,
де Ме – метал.
Відомий спосіб отримання літію з його оксиду. Реакцію проводять при нагріванні до 300°З вакуумом:
2Li 2 O + Si + 2CaO = 4Li + Ca 2 SiO 4
Отримання калію можливе реакції між розплавленим гідроксидом калію і рідким натрієм. Реакцію проводять при нагріванні до 440°С:
KOH + Na = K + NaOH
Хімічні властивості лужних металів
Усі лужні метали активно взаємодіють із водою утворюючи гідроксиди. Через високу хімічну активність лужних металів перебіг реакції взаємодії з водою може супроводжуватися вибухом. Найбільше спокійно з водою реагує літій. Рівняння реакції у загальному вигляді:
2Me + H 2 O = 2MeOH + H 2
де Ме – метал.
Лужні метали взаємодіють з киснем повітря, утворюючи ряд різних сполук – оксиди (Li), пероксиди (Na), надпероксиди (K, Rb, Cs):
4Li + O 2 = 2Li 2 O
2Na + O 2 =Na 2 O 2
Усі лужні метали при нагріванні реагують з неметалами (галогенами, азотом, сіркою, фосфором, воднем та ін.). Наприклад:
2Na + Cl 2 =2NaCl
6Li + N 2 = 2Li 3 N
2Li +2C = Li 2 C 2
2Na + H 2 = 2NaH
Лужні метали здатні взаємодіяти із складними речовинами (розчини кислот, аміак, солі). Так, при взаємодії лужних металів з аміаком відбувається утворення амідів:
2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2
Взаємодія лужних металів із солями відбувається за наступним принципом - витісняють менш активні метали (див. ряд активності металів) з їх солей:
3Na + AlCl 3 = 3NaCl + Al
Взаємодія лужних металів з кислотами неоднозначно, оскільки при протіканні таких реакцій метал спочатку реагуватиме з водою розчину кислоти, а луг, що утворюється в результаті цієї взаємодії, буде реагувати з кислотою.
Лужні метали реагують з органічними речовинами, такими, як спирти, феноли, карбонові кислоти:
2Na + 2C 2 H 5 OH = 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
Якісні реакції
Якісною реакцією на лужні метали є фарбування полум'я їх катіонами: Li + забарвлює полум'я у червоний колір, Na + - у жовтий, а K +, Rb +, Cs + - у фіолетовий.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
Завдання | Здійсніть хімічні перетворення Na→Na 2 O→NaOH→Na 2 SO 4 |
Рішення | 4Na + O 2 →2Na 2 O Що таке лужні метали? Це елементи першої групи, основної підгрупи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. До них належать такі метали: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Вони мають ряд властивостей, які притаманні цій групі. ОсобливостіЦі метали мають невеликі значення щільностей (літій, натрій, калій легше за воду), низькі температури плавлення (максимальна у літію – 180,6 °C). Вони м'які, легко ріжуться ножем, швидко окислюються, тому їх зберігають у ємностях, заповнених хімічно малоактивними газами або рідинами (зазвичай гас). Усі метали цієї підгрупи мають сріблясто-білий колір. У періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва лужні метали завжди йдуть за інертними газами. Інертні чи благородні гази дуже погано вступають у будь-які хімічні реакції, вони хімічно неактивні гази і це тим, що й електронні оболонки повністю заповнені. На відміну від газів, у лужних металів з'являється один неспарений електрон на зовнішньому енергетичному рівні. Тому в хімічних реакціяхці метали виступають донорами електронів. Вони завжди мають ступінь окислення +1, хімічно дуже активні - активно реагують з кислотами (з вибухом), бурхливо реагують з водою, виділяючи водень і утворюючи луги MeOH (тут Me - метал). Активність цих металів збільшується від Li до Fr. Літій - це перший елемент групи лужних металів. Атомна маса - 6,941, складається з двох природних ізотопів 6Li (7,5%) та 7Li (92,5%), також відомо про отримання штучним шляхом ще двох ізотопів, але тривалість їхнього життя дуже мала. Цікавий факт про лужний метал — вартість 7Li у кілька разів вища за вартість 6Li, хоча перший більш поширений. Історія відкриття цього елемента пов'язані з ім'ям шведського хіміка І. А. Арфведсона. Калій, що з натрієм, грає найважливішу роль роботі клітин живих організмів, підтримуючи їх мембранний потенціал. В організмі людини міститься близько 175 г цього металу, і для підтримки цього запасу його потрібно щодня поповнювати приблизно на 4 грами. У природі зустрічається часто, але тільки у складі сполук, що займає третє місце за кількістю вмісту його у воді. При нестачі в ґрунті цей метал вводять у вигляді добрив: хлориду калію KCl, сульфату калію K2SO4 та золи рослин. Багатьом відомо таку речовину, як цианістий калій; але мало хто знає, де його використовують. А використовують його для гальванічного сріблення і золочення неблагородних металів, вилучення дорогих металів, зокрема срібла і золота, з руд. Цезій було відкрито 1860 року в цілющих мінеральних джерелах Шварцвальдена. Атомна маса – 132,905. Даний метал використовується в таких галузях: автоматиці та електроніці, радіолокації та кіно, а також в атомних реакторахі космічних кораблях. То справді був перший елемент, який відкрили з допомогою спектрального аналізу. ФранціяФранцій – це найнестабільніший і найважчий елемент серед лужних металів з атомною масою 223 та періодом напіврозпаду 22 хвилини. Через такі характеристики його було дуже складно виділити. Це дуже рідкісний металякого, за підрахунками вчених, земної коризнаходиться всього близько 500 грамів, тому францій досліджували на штучно створених зразках.
НатрійНатрій — один із найпоширеніших лужних металів. Через це його використовують у різноманітних галузях. Наприклад, розчином ціаніду натрію обробляють руди дорогоцінних металів. В результаті одержують координаційні сполуки, з якого за допомогою цинку виділяють чисте золото або срібло. Натрій також використовують на атомних підводних човнахяк теплоносій через його деякі фізичні властивості ( велика різницяміж температурами плавлення та кипіння). У природі натрій не зустрічається у чистому вигляді – надто активний, тому лише у складі руд. Цікавий факт – в атмосфері на висоті близько 80 км виявлено шар атомарного натрію. Це тим, що у таких висотах немає елементів із якими натрій зміг би взаємодіяти.
РубідійРубідій – це по-своєму цікавий лужний метал. Маючи атомну масу 85467 метал є радіоактивним. При зіткненні з повітрям рубідій спалахує і горить рожево-фіолетовим полум'ям, з водою, F, Cl, Br, I, S – відбувається вибух. Цікава особливість рубідія - це здатність виробляти електричний струмпід впливом сонячного проміння. Хоча лужні метали і мають ряд особливостей властивих їм усім, кожен із них також має властивості, характерні лише йому. Деякі елементи досі дуже погано вивчені, а з огляду на затребуваність металів цієї групи різними галузями промисловості давно назріла необхідність заповнити порожні місця в наукових довідниках.
Хім. елементи (лужні елементи), що становлять гол. підгрупу 1 групи періодич. системи елементів, і навіть відповідні їм прості речовини метали. До Щ. м. відносяться літій Li (ат. номер 3), натрій Na (11), калій К (19), рубідій Rb (37), … Фізична енциклопедія ЛУЖНІ МЕТАЛИ, одновалентні метали, що становлять першу групу періодичної таблиці: літій, НАТРІЙ, РУБІДІЙ, ЦЕЗІЙ та ФРАНЦІЙ. Це м'які сріблясто білі метали, які швидко окислюються на повітрі і дають бурхливу реакцію з водою, при… Науково-технічний енциклопедичний словник Лужні метали- ЛУЖНІ МЕТАЛИ: літій Li, натрій Na, калій K, рубідій Rb, цезій Cs, францій Fr. М'які метали, що легко ріжуться (крім Li), Rb, Cs і Fr майже пастоподібні за звичайних умов; Li найлегший з усіх металів, Na і K легше за воду. Хімічно дуже… Ілюстрований енциклопедичний словник Хімічні елементи Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Назва від лугів гідроксидів лужних металів. Великий Енциклопедичний словник ЛУЖНІ МЕТАЛИ- Елементи I групи періодичної системи: літій (Li), натрій (Na), калій (K), рубідій (Rb), цезій (Cs), францій (Fr); дуже м'які, пластичні, легкоплавкі та легкі, як правило, сріблясто білого кольору; хімічно дуже активні; бурхливо реагують із … Російська енциклопедія з охорони праці лужні метали- група, включ. Li, Na, Rb, Cs, Fr. Тематики металургія загалом EN alkali metals … Довідник технічного перекладача ПІДГРУПА IА. ЛУЖНІ МЕТАЛИ ЛІТІЙ, НАТРІЙ, КАЛІЙ, РУБІДІЙ, ЦЕЗІЙ, ФРАНЦІЙ Електронна будова лужних металів характеризується наявністю на зовнішній електронній оболонці одного електрона відносно слабко пов'язаного з ядром. З кожного… … Енциклопедія Кольєра Alkali metals Лужні метали. Метали першої групи Періодичної системи, а саме: літій, натрій, калій, рубідій, цезій та францій. Вони утворюють суворо лужні гідроксиди, звідси та його назва. (Джерело: «Метали та сплави. Довідник.» Під… … Словник металургійних термінів Лужні метали Енциклопедичний словник з металургії ЛУЖНІ МЕТАЛИ- Хімічні елементи Li, Na, К, Rb, Cs, Fr. Названо так тому, що їх гідрооксиди найсильніші луги. Хімічно лужні метали є найбільш активними металами. Їхня активність зростає від Li до Fr … Металургійний словник Книги
ЛУЖНІ МЕТАЛИ Енциклопедія Кольєра. - Відкрите суспільство. 2000 . Лужні метали- це елементи 1-ї групи періодичної таблиці хімічних елементів (за застарілою класифікацією - елементи головної підгрупи І групи): літій Li, натрій Na, калій K, рубідій Rb, цезій Cs, францій Fr, та унунений Uue. При розчиненні лужних металів у воді утворюються розчинні гідроксиди, які називаються лугами. Хімічні властивості лужних металів Через високу хімічну активність лужних металів по відношенню до води, кисню, і іноді навіть азоту (Li, Cs) їх зберігають під шаром гасу. Щоб провести реакцію з лужним металом, шматочок потрібного розміру акуратно відрізають скальпелем під шаром гасу, в атмосфері аргону ретельно очищають поверхню металу від продуктів взаємодії з повітрям і тільки потім поміщають зразок в реакційну посудину. 1. Взаємодія з водою. Важлива властивість лужних металів - їхня висока активність по відношенню до води. Найбільш спокійно (без вибуху) реагує із водойлітій: При проведенні аналогічної реакції натрій горить жовтим полум'ям і невеликий вибух. Калій ще активніший: у цьому випадку вибух набагато сильніший, а полум'я пофарбоване у фіолетовий колір. 2. Взаємодія з киснем. Продукти горіння лужних металів на повітрі мають різний складзалежно від активності металу. · Тільки літійзгоряє на повітрі з утворенням оксиду стехіометричного складу: · При горінні натріюв основному утворюється пероксид Na 2 O 2 з невеликою домішкою надпероксиду NaO 2: · У продуктах горіння калію, рубідіяі цезіямістяться в основному надпероксиди: Для отримання оксидів натрію і калію нагрівають суміші гідроксиду, пероксиду або надпероксиду з надлишком металу без кисню: Для кисневих сполук лужних металів характерна наступна закономірність: у міру збільшення радіусу катіону лужного металу зростає стійкість кисневих сполук, що містять пероксид-іон О 2 2 і надпероксид-іон O 2 -. Для важких лужних металів характерно утворення досить стійких. озонідівскладу ЕО 3 . Всі кисневі сполуки мають різне забарвлення, інтенсивність якого поглиблюється в ряду від Li до Cs: Оксиди лужних металів мають всі властивості, властиві основним оксидам: вони реагують з водою, кислотними оксидами і кислотами: Пероксидиі надпероксидивиявляють властивості сильних окислювачів: Пероксиди та надпероксиди інтенсивно взаємодіють з водою, утворюючи гідроксиди: 3. Взаємодія з іншими речовинами. Лужні метали реагують з багатьма неметалами. При нагріванні вони з'єднуються з воднем з утворенням гідридів, з галогенами, сіркою, азотом, фосфором, вуглецем і кремнієм з утворенням, відповідно, галогенідів, сульфідів, нітридів, фосфідів, карбідіві силіцидів: При нагріванні лужні метали здатні реагувати з іншими металами, утворюючи інтерметаліди. Активно (з вибухом) реагують лужні метали з кислотами. Лужні метали розчиняються в рідкому аміаку та його похідних - амінах та амідах: При розчиненні в рідкому аміаку лужний метал втрачає електрон, який сольватується молекулами аміаку і надає блакитний колір. Аміди, що утворюються, легко розкладаються водою з утворенням луги та аміаку: Лужні метали взаємодіють з органічними речовинами спиртами (з утворенням алкоголятів) та карбоновими кислотами (з утворенням солей): 4. Якісне визначеннялужних металів. Оскільки потенціали іонізації лужних металів невеликі, то при нагріванні металу або його сполук у полум'ї атом іонізується, забарвлюючи полум'я у певний колір: Забарвлення полум'я лужними металами Лужноземельні метали. Лужноземельні метали- хімічні елементи Другої групиперіодичної таблиці елементів: берилій, магній, кальцій, стронцій, барій і радій. Усі лужноземельні метали – сірі, тверді при кімнатній температурі речовини. На відміну від лужних металів, вони значно твердіші, і ножем переважно не ріжуться (виняток - стронцій). густина лужноземельних металівз порядковим номером росте, хоча явно зростання спостерігається лише починаючи з кальцію, який має мінімальну серед них щільність (ρ = 1,55 г/см³), найважчий – радій, щільність якого приблизно дорівнює щільності заліза. Хімічні властивості Лужноземельні метали мають електронну конфігураціюзовнішнього енергетичного рівня ns², і є s-елементами, поряд із лужними металами. Маючи два валентні електрони, лужноземельні метали легко їх віддають, і у всіх сполуках мають ступінь окислення +2 (дуже рідко +1). Хімічна активність лужноземельних металів зростає із зростанням порядкового номера. Берилій у компактному вигляді не реагує ні з киснем, ні з галогенами навіть при температурі червоного гартування (до 600 ° C, для реакції з киснем та іншими халькогенами потрібна ще більша температура, фтор - виняток). Магній захищений оксидною плівкою при кімнатній температурі та вищих (до 650 °C) температурах і не окислюється далі. Кальцій повільно окислюється при кімнатній температурі вглиб (у присутності водяної пари), і згоряє при невеликому нагріванні в кисні, але стійкий у сухому повітрі при кімнатній температурі. Стронцій, барій і радій швидко окислюються на повітрі, даючи суміш оксидів і нітридів, тому їх, як і лужні метали (і кальцій), зберігають під шаром гасу. Оксиди та гідроксиди лужноземельних металів мають тенденцію до посилення основних властивостей із зростанням порядкового номера: Be(OH) 2 - амфотерний, нерозчинний у воді гідроксид, але розчинний у кислотах (а також виявляє кислотні властивості у присутності сильних лугів), Mg(OH) 2 - слабка основа, нерозчинна у воді, Ca(OH) 2 - сильна, але малорозчинна у воді основа, Sr(OH) 2 - краще розчинна у воді, ніж гідроксид кальцію, сильна основа (луг) при високих температурах, близьких до точки кипіння води (100 °C), Ba(OH) 2 - сильна основа (луг), що по силі не поступається KOH або NaOH, і Ra(OH) 2 - одна з найсильніших лугів, дуже корозійна речовина Знаходження у природі Усі лужноземельні метали є (у різних кількостях) у природі. Зважаючи на свою високу хімічну активність, всі вони у вільному стані не зустрічаються. Найпоширенішим лужноземельним металом є кальцій, кількість якого дорівнює 3,38% (від маси земної кори). Дещо йому поступається магній, кількість якого дорівнює 2,35% (від маси земної кори). Поширені в природі також барій та стронцій, яких відповідно 0,05 та 0,034 % від маси земної кори. Берилій є рідкісним елементом, кількість якого становить 6 10 -4 % від маси земної кори. Що стосується радію, який радіоактивний, то це найрідкісніший із усіх лужноземельних металів, але він у невеликій кількості завжди міститься в уранових рудах. Зокрема, може бути виділений звідти хімічним шляхом. Його вміст дорівнює 1 · 10 -10% (від маси земної кори) Алюміній. Алюміній- елемент головної підгрупи третьої групи третього періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 13. Позначається символом Al(Лат. Aluminium). Належить до групи легких металів. Найбільш поширений метал і третій за поширеністю хімічний елементу земній корі (після кисню та кремнію). Проста речовина алюміній- легкий, парамагнітний метал сріблясто-білого кольору, що легко піддається формуванню, литтю, механічній обробці. Алюміній має високу тепло- та електропровідність, стійкість до корозії за рахунок швидкого утворення міцних оксидних плівок, що захищають поверхню від подальшої взаємодії. Вперше алюміній був отриманий датським фізиком Гансом Ерстедом в 1825 дією амальгами калію нахлорид алюмінію з подальшою відгоном ртуті. Сучасний метод отримання був розроблений незалежно американцем Чарльзом Холлом і французом Полем Еру в 1886 році. Він полягає в розчиненні оксиду алюмінію Al 2 O 3 в розплаві кріоліту Na 3 AlF 6 з наступним електролізом з використанням коксових або графітових електродів, що витрачаються. Такий метод отримання потребує великих витрат електроенергії, і тому виявився затребуваним лише у XX столітті. Для виробництва 1000 кг чорнового алюмінію потрібно 1920 кг глинозему, 65 кг кріоліту, 35 кг фториду алюмінію, 600 кг анодної маси та 17 тис. кВт·г електроенергії постійного струму Поділіться з друзями або збережіть для себе:
|