Лужні метали

Чи знаєте ви лужні метали у таблиці Менделєєва ? Вони входять до складу елементів, які називаються металами, і дуже поширені в природі. Однак, оскільки вони є лужними, вони відрізняються особливими властивостями, що вказують на основний їх оксидів. Потім уважно вивчіть ці елементи та позначте їх основні характеристики.

Що таке лужні метали?

Лужні метали відомі як сукупність елементів, що становлять хімічний ряд і розміщені в 1 групі періодичної системи . До цієї категорії належать літій, натрій, калій, рубідій, цезій та францій. Вони відрізняються високою хімічною активністю, солодкістю та присутністю у природі у вигляді солей.

Для всіх металів, що належать до лужної групи , характерно наявність одного електрона на останньому енергетичному рівні або зовнішній оболонці. Крім того, вони мають тенденцію втрачати цей електрон і вступати в реакцію з неметалами через їхню низьку іонізацію і низьку спорідненість до електрона. Вони не дуже поляризуються і дуже стабільні.

Елементи, що відносяться до групи лужних металів

Основні характеристики

Назва лужних металів походить від арабського слова alqali, що означає попіл. Дійсно, перші сполуки натрію та калію були загорнуті у цей матеріал, щоб зберегти їх чистоту та захистити від вологи. Іншими характеристиками елементів, що належать до цієї групи, є:

• З хімічної точки зору їх називають лужними через гідроксиди, які вони утворюють при розчиненні у воді. Це сильні підстави чи луги .
• Усі вони мають один електрон у зовнішній оболонці, що має тенденцію втрачати його та утворює монопозитивний іон М+.Тому ми можемо сказати, що вони мають схожі характеристики.
• Що стосується електронної конфігурації, це ns1 . Це початкові елементи таблиці Менделєєва, які, як відомо, лежать у зоні s. Хоча в цій частині міститься водень, він не є лужним металом.
• Їх одержують електролізом розплавлених солей, оскільки вони не зустрічаються у природі у вільному вигляді.
• Натрій, літій і калій удосталь містяться в морі, на суші і в тілах живих істот. Рубідій і цезій радіоактивні і тому рідкісні, як і Франції.

Одним з найбільш поширених прикладів лужних металів є натрій, що міститься у кухонній солі. Калій також міститься у добривах, літій – у батареях та сонячних елементах. Літій також використовується в медицині, рубідій та цезій – у годинниковій справі, а францій – у наукових експериментах.

Фізико-хімічні властивості лужних металів

Ці сполуки широко вивчені, за винятком Франції через його радіоактивну природу. Вони відомі як стабільні водорозчинні елементи, які можуть об'єднуватися з утворенням складних сполук. Деякі з його найбільш примітних властивостей:

фізичний

• Усі елементи цієї групи - срібло, крім цезію, який є золотом .
• Вони є відмінними провідниками електрики та тепла . Крім того, вони мають низькі температури плавлення, які зменшуються із збільшенням атомного номера.
• Це пухка кристалічна структура з нижчою щільністю, ніж в інших металів. Прикладом цього є те, що літій, натрій та калій плавають у воді.
• Вони мають відмінні та різні кольори . Солі літію дають фіолетовий колір, солі натрію - жовтуватий відтінок, рубідія - червоний відтінок із синіми відблисками, калію - фіолетовий відтінок, а цезію - синій відтінок.

хімічний

• Вони можуть досягати ступеня окиснення +1 через свою валентну електронну конфігурацію ns1. Це легко призводить до втрати електрона, що дозволяє йому досягти конфігурації благородного газу.
• Вони більш реакційноздатні, ніж інші елементи, через їх низьку енергію іонізації, яка зменшується зі збільшенням атомного радіусу. Цим пояснюється і здатність утворювати іони М+ у водних умовах.

На закінчення відзначимо, що лужні метали таблиці Менделєєва розташовані у першій групі, у s-зоні. Вони характеризуються високою реакційною здатністю та дуже низькою щільністю. Причому у природі вони отримані над елементарної формі, а вигляді солей.

2.2.1. Характерні хімічні властивості лужних металів.

У атомів ЩМ на зовнішньому електронному рівні знаходиться лише один електрон на s-підрівні, що легко відривається при протіканні хімічних реакцій. При цьому з нейтрального атома ЩМ утворюється позитивно заряджена частка - катіон із зарядом +1:

Сімейство ЩМ є найактивнішим серед інших груп металів у зв'язку з чим у природі виявити в вільній формі, тобто. як простих речовин неможливо.

Прості речовини лужні метали є дуже сильними відновниками.

Взаємодія лужних металів із неметалами

з киснем

Лужні метали реагують з киснем вже за кімнатної температури, у зв'язку з чим їх потрібно зберігати під шаром будь-якого вуглеводневого розчинника, такого як, наприклад, гасу.

Взаємодія ЩМ із киснем призводить до різних продуктів.З утворенням оксиду, з киснем реагує лише літій:

Натрій у аналогічній ситуації утворює з киснем пероксид натрію Na₂O₂:

а калій, рубідій та цезій – переважно надпероксиди (супероксиди), загальної формули MeO₂:

з галогенами

Лужні метали активно реагують з галогенами, утворюючи галогеніди лужних металів, що мають іонну будову:

2Li + Br₂ = 2LiBr бромід літію

2Na + I₂ = 2NaI іодид натрію

2K + Cl₂ = 2KCl хлорид калію

з азотом

Літій реагує з азотом вже за нормальної температури, з іншими ж ЩМ азот реагує при нагріванні. У всіх випадках утворюються нітриди лужних металів:

з фосфором

Лужні метали реагують з фосфором при нагріванні, утворюючи фосфіди:

3Na + P = Na₃Р фосфід натрію

3K + P = K₃Р фосфід калію

з воднем

Нагрівання лужних металів в атмосфері водню призводить до утворення гідридів лужних металів, що містять водень рідко окислення – мінус 1:

Н₂ + 2K = 2KН -1 гідрид калію

Н₂ + 2Rb = 2RbН гідрид рубідія

із сіркою

Взаємодія ЩМ із сіркою протікає при нагріванні з утворенням сульфідів:

S + 2Na = Na₂S сульфід натрію

Взаємодія лужних металів із складними речовинами

з водою

Всі ЩМ активно реагують з водою з утворенням газоподібного водню та лугу, через що дані метали й одержали відповідну назву:

2HOH + 2Na = 2NaOH + H₂↑

Літій реагує з водою досить спокійно, натрій і калій займиться в процесі реакції, а рубідій, цезій і францій реагують з водою з потужним вибухом.

з галогенпохідними вуглеводнів (реакція Вюрца):

зі спиртами та фенолами

ЩМ реагують зі спиртами та фенолами, замінюючи водень у гідроксильній групі органічної речовини:

Лужні метали — список та особливості вибухонебезпечних елементів

Продукти з урахуванням цих металів стали невід'ємною частиною життя. Це і кухонна сіль, і харчова сода, і марганцівка.

Лужні метали цінують викладачі хімії: досліди з такими субстанціями здатні захопити будь-якою хімією.

Що являють собою

Лужні метали - це елементи, що займають майже весь перший стовпець таблиці Менделєєва. Крім них, там розташувався лише водень.

До лужних металів належать:

Названі лужними внаслідок розчинності сполук водою.

Результат дії води – гідроксиди. Вони також розчиняються, тому називаються лугами.

Стародавні слов'яни під вилуговуванням мали на увазі розчинення речовини водою.

Особливості структури

Атом лужного металу на зовнішньому шарі має один електрон. Ступінь окиснення у металів групи одна - +1.

Цим зумовлена ​​схожість характеристик елементів лужного сегмента.

Як представлені у природі

Лужна група представлена ​​на планеті по-різному:

• Найпоширеніші елементи – натрій із калієм.
• Літій, рубідій, цезій зараховані до рідкісних та розсіяних.
• Найрідкіснішим лужним металом є Франція. За рідкістю цей радіогенний матеріал – другий планети: сумарний обсяг у земної корі вбирається у третини кілограма.

Через підвищену активність лужні метали у природі не зустрічаються. Лише як з'єднання з іншими елементами.

Постачальники натрію з калієм:

• Хлорид натрію – звичайна кам'яна сіль. Її містить вода морів та океанів.
• Глауберова сіль.
• Солі калію знаходять у ґрунтах.

Метали входять до структури низки мінералів. Це переважно алюмосилікати: альбіт – натрієвий; ортоклаз (польовий шпат) – калійний.

Технологія отримання

Лужні метали одержують декількома способами:

• Електроліз. Матеріалом служать розплави їх хлоридів (чи інших галогенідів) чи гідроксиди. Розчини солей як вихідник не годяться: кінцевим продуктом стають водень та луги.
• Відновлення з броміду, хромату чи хлориду. Відновлювачами виступають магній, цирконій, кальцій, кремній. Процес отримання протікає у вакуумі при температурах під 1000°С, метал періодично відганяється.

Натрій відновлюють із карбонату. Інгредієнти: вугілля, вапняк, температура: 990°C. Для промислових потреб синтезують гідроксид із міцного розчину кухонної солі.

Фізико-хімічні властивості

Метали лужного сегмента наділені загальними та оригінальними фізичними та хімічними властивостями.

Фізичні характеристики

Елементи групи наділені загальними фізичними властивостями:

• М'якість. Будь-який (крім літію) легко ріжеться.
• Легкість. Щільність літію, натрію, калію менше одиниці. Вони не тонуть у воді.
• Сріблясто-білий колір. Тільки цезій наділений жовтуватістю на сріблястому тлі.
• Металевий відблиск.

Оксиди групи мають типові для цього виду сполук властивості: реагують з водою, кислотами, їх оксидами. Кожен має свій колір. Стійкість та кольоровість оксидів лужних елементів пов'язана з габаритами атома.

Хімічні параметри

Головна особливість лужної групи – надмірна хімічна активність:

• Розігріті лужні елементи реагують із азотом, кремнієм, галогенами, сіркою, фосфором, вуглецем. Результат – відповідні продукти (галогеніди, сульфіди, карбіди, силіциди, ін.)
• При нагріванні з іншими металами утворюються напівметали (інтерметаліди).
• На повітрі згоряють.

При взаємодії металів із водою виділяється водень, можливий вибух.

Забарвлення полум'я лужними металами та їх сполуками:

Елементи, що не тонуть у воді, горять і вибухають у ній:

• Калій створює полум'я фіалкової гами, вибух найсильніший.
• У натрію полум'я жовте, вибух слабший.
• Літій просто горить.

Вибухом закінчується реакція із кислотами.

Усі лужні метали бурхливо реагують на воду. Процес супроводжується водневим фонтаном, потім полум'ям, вибухом.

Мирно протікають реакції зі спиртами, карбоновими кислотами та іншими органічними субстанціями.

Як пізнати лужний метал

Вид лужного металу «видає» забарвлення полум'я:

Натрій або його сполуки роблять полум'я охристо-жовтим.

Де використовуються

Промисловці оцінили утилітарні властивості лужних металів. Вони легкоплавкі, пластичні (розкочуються до фольги), добре куються, пропускають тепло та електрику.

Найвідоміший продукт – кухонна сіль (формула NaCl). Її доповнюють кальцинована сода з їдким натром (карбонат, гідроксид натрію), марганцівка (перманганат калію).

Їх виробляють мільйонами тонн:

• Каустична сода (у просторіччі їдкий натр) – інгредієнт при варінні мила, виробництві алюмінію, штучних волокон.
• Кальцинована сода - сировина для отримання мила, скла, замінник господарського мила.

Каустична та кальцинована сода, глауберова сіль неїстівні. Тільки столова сода та кухонна сіль.

• Харчова сода знайшла застосування як домашній засіб усунення ангіни, обов'язковий інгредієнт випічки, натуральний консервант.

Альбіт та ортоклаз класифікуються як колекційний та декоративно-виробний матеріал.

Техніка безпеки

Хімічно активні елементи потребують обережності.

При самостійній роботі дотримуються таких правил:

1. Перед початком роботи одягнути захисні рукавички та окуляри (маску).
2. Шматок відрізають скальпелем від масиву, не витягаючи з гасу.
3. У ємності, заповненій аргоном, зчищають із поверхні залишки оксидів.
4. Очищений зразок поміщають у посудину, де проводитиметься досвід.
5. Залишки, не порушені реакцією, засипають сухим спиртом.

Аналогічний порядок роботи із лужноземельними елементами. Вони також хімічно активні.

Лужні та лужноземельні метали зберігають притопленими у гасі: контакт із водою, повітрям закінчується вибухом.