Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Характеристика элементов главной подгруппы I группы




Главную подгруппу I группы Периодической системы составляют литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr.

Таблица 17 – Характеристика элементов 1А п/группы

Атомный номер Название Электронная конфигурация    г/см3 tпл. C tкип. C ЭО ПИ эВ Атомный радиус, нм Степень окисления
Литий Li [He] 2s1 0,531 180,5 0,97 5,39 0,157 +1
Натрий Na [Ne]3s1 0,97 97,9 882,9 1,01 5,138 0,191 +1
Калий K [Ar] 4s1 0,859 63,65 0,91 4,339 0,236 +1
Рубидий Rb [Kr] 5s1 1.53 38,4 0,89 4,176 0,253 +1
Цезий Cs [Xe] 6s1 1,88 28.4 0,86 3,893 0,274 +1
Франций Fr [Rn] 7s1 +1

 

Атомы этих элементов имеют на внешнем энергетическом уровне один s-электрон: ns1 . Вступая в химические взаимодействия, атомы легко отдают электрон внешнего энергетического уровня, проявляя в соединениях постоянную степень окисления +1.

Элементы этой подгруппы относятся к металлам. Их общее название – щелочные металлы.

В природе наиболее распространены натрий и калий. Массовая доля натрия в земной коре 2,64%, калия – 2,60%. Щелочные металлы в природе в свободном состоянии в природе не встречаются. Основными природными соединениями Na являются минералы галит, или каменная соль, NaCl, и мирабилит, или глауберова соль (Na2SO4 · 10H2O). К важнейшим соединениям калия относится сильвин (KCl), карналлит (KCl · MgCl2 · 6H2O), сильвинит

(NaCl · KCl).

Франций - радиоактивный элемент. Следы этого элемента обнаружены в продуктах распада природного урана. Из-за малого времени жизни изотопов Fr его трудно получать в больших количествах, поэтому свойства металлического Франция и его соединений изучены еще недостаточно.

Свойства: Щелочные металлы серебристо-белые вещества с малой плотностью. Литий из них – самый легкий. Это мягкие металлы, по мягкости Na, K, Rb, Cs подобны воску. Щелочные металлы легкоплавкие. Температура плавления цезия 28,5°С, наибольшая температура плавления у лития (180,5°С). Обладают хорошей электрической проводимостью.

Щелочные металлы обладают высокой химической активностью, их активность увеличивается в ряду Li-Na-K-Rb-Cs-Fr. В реакциях являются сильными восстановителями.

1. Взаимодействие с простыми веществами.

Щелочные металлы взаимодействуют с кислородом. Все они легко окисляются кислородом воздуха, а рубидий и цезий даже самовоспламеняются.



4Li + O2 = 2Li2O(оксид лития)

2Na + O2 = Na2O2 (пероксид натрия)

K + O2 = KO2 (надпероксид калия)

 

Щелочные металлы самовоспламеняются во фторе, хлоре, парах брома, образуя галогениды:

2Na+Br2=2NaBr (галогенид)

 

При нагревание взаимодействуют со многими неметаллами:

2Na + S = Na2S (сульфиды)

6Li + N2 = 2Li3N ( нитриды)

2Li + 2C =2Li2C2 (карбиды)

 

2. Взаимодействие с водой. Все щелочные металлы реагируют с водой, восстанавливая ее до водорода. Активность взаимодействия металлов с водой увеличивается от лития к цезию.

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2­­

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2­­

 

3. Взаимодействуют с кислотами. Щелочные металлы взаимодействуют с хлороводородной и разбавленной серной кислотами с выделением водорода:

2Na + 2HCl = 2NaCl +H2­

Концентрированную серную кислоту восстанавливают главным образом до сероводорода:

8Na + 5H2SO4 = 4Na2SO4 + H2S­ + 4H2O

При этом возможно параллельное протекание реакции восстановления серной кислоты до оксида серы (IV) и элементарной серы.

При реакции щелочного металла с разбавленной азотной кислотой преимущественно получается аммиак или нитрат аммония, а с концентрированной – азот или оксид азота (I):

8Na +10HNO3(разб.)= 8NaNO3 + NH4NO3 + 3 H2O

8K +10HNO3(конц.)= 8KNO3 + NO2 + 5H2O

Однако, как правило, одновременно образуется несколько продуктов.

4. Взаимодействие с оксидами металлов и солями. Щелочные металлы вследствие высокой химической активности могут восстанавливать многие металлы из их оксидов и солей:

BeO +2Na = Be + Na2O

CaCl2 + 2Na = Ca + 2NaCl

Получение:

Металлический натрий в промышленности получают электролизом расплава хлорида натрия с инертными электродами. В расплаве хлорид натрия диссоциирует на ионы:

 

NaCl↔ Na+ + Cl-

При электролизе на катоде восстанавливается катион Na+ , на аноде окисляется анион Cl-:

катод: 2 Na+ +2е → 2Na

анод: 2 Cl- -2е → Сl2

 

2Na+ + 2Cl- = 2Na + Cl2 или 2NaCl = 2Na + Cl2

 

Таким образом при электролизе образуются натрий и хлор. Иногда натрий получают электролизом расплава гидроксида натрия.

Другим способом получения натрия является восстановление соды углем при высоких температурах:

Na2CO3 + 2C = 2Na + 3CO

 

Калий получают замещение его натрием из расплава хлорида калия или гидроксида калия:

KCl + Na = K + NaCl

Калий может быть получен также электролизом расплавов его соединений (KCl; KOH).

Металлический литий получают электролизом расплава хлорида лития или восстановлением оксида лития алюминием.

Рубидий и цезий получают, восстанавливая металлами их галогениды в вакууме:

2RbCl + Ca = 2Rb + CaCl2 ; 2CsCl + Mg = 2Cs + CaCl2

 

Оксиды щелочных металлов (R2O):

Оксиды лития и натрия – белые вещества, оксид калия имеет светло-желтую окраску, рубидия – желтую, цезия – оранжевую. Все оксиды – реакционноспособные соединения, обладают ярко выраженными основными свойствами, причем в ряду от оксида лития к оксиду цезия основные свойства усиливаются.

Окислением металла получается только оксид лития:

4Li + O2 = 2Li2O

Остальные оксиды получают косвенным путем. Так, оксид натрия получают восстановлением соединения натрия металлическим натрием:

Na2O2 + 2Na = 2Na2O

2NaOH + 2Na = 2Na2O + H2

Оксиды щелочных металлов легко взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды, например:

Li2O + H2O = 2LiOH

 

С кислотными оксидами и кислотами они реагируют, образуя соли:

Na2O + SO3 = Na2SO4

K2O + 2HNO3 = 2KNO3 + H2O

Гидроксиды щелочных металлов (ROH):

Представляют собой белые кристаллические вещества. Все гидроксиды щелочных металлов являются сильными основаниями, растворимыми в воде. Общее название – щелочи.

Гидроксиды образуются при взаимодействии щелочных металлов или их оксидов с водой:

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2­

Li2O + H2O = 2LiOH

 

Гидроксиды натрия и калия, имеющие большое практическое значение, в промышленности получают электролизом хлоридов:

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2­ + Cl2­

катод: 2H+ + 2ē = H02­

анод: 2Cl- – 2ē = Cl02­

Гидроксиды щелочных металлов проявляют все характерные свойства оснований: они взаимодействуют с кислотами и амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами, кислотами, солями. В водных растворах щелочей растворяются некоторые металлы, образующие амфотерные гидроксиды, например:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2





Дата добавления: 2014-10-23; Просмотров: 2184; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.166.216.223
Генерация страницы за: 0.095 сек.