Наиболее активными среди металлов являются щелочные металлы. Они активно вступают в реакции с простыми и сложными веществами.
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 + H2↑ |
|
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.
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 |
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.
