Химические свойства щелочных металлов

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

К щелочным металлам относятся элементы первой группы, главной подгруппы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.

Нахождение в природе

Na-2,64% (по массе), K-2,5% (по массе), Li, Rb, Cs - значительно меньше, Fr- искусственно полученный элемент

Li

Li₂O • Al₂O₃ • 4SiO₂ – сподумен

Na

NaCl – поваренная соль (каменная соль), галит

Na₂SO₄ • 10H₂O – глауберова соль (мирабилит)

NaNO₃ – чилийская селитра

Na₃AlF₆ - криолит
Na₂B₄O₇· 10H₂O - бура

K

KCl • NaCl – сильвинит

KCl • MgCl₂ • 6H₂O – карналлит

K₂O • Al₂O₃ • 6SiO₂ – полевой шпат (ортоклаз)

Свойства щелочных металлов

С увеличением порядкового номера атомный радиус увеличивается, способность отдавать валентные электроны увеличивается и восстановительная активность увеличивается:

Физические свойства

Низкие температуры плавления, малые значения плотностей, мягкие, режутся ножом.

Химические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы чрезвычайно активны, во всех химических реакциях проявляют восстановительные свойства, отдают свой единственный валентный электрон, превращаясь в положительно заряженный катион:

M⁰ - M⁺

В качестве окислителей могут выступать простые вещества – неметаллы, оксиды, кислоты, соли, органические вещества.

1. Взаимодействие с неметаллами

Щелочные металлы легко реагируют с кислородом, но каждый металл проявляет свою индивидуальность:

оксид образует только литий:

4Li + O₂ = 2Li₂O,

натрий образует пероксид:

2Na + O₂ = Na₂O₂,

калий, рубидий и цезий – надпероксид:

K + O₂ = KO₂.

С галогенами все щелочные металлы образуют галогениды:

2Na + Cl₂ = 2NaCl.

Взаимодействие с водородом, серой, фосфором, углеродом, кремнием протекает при нагревании:

с водородом образуются гидриды:

2Na + H₂ = 2NaH,

с серой – сульфиды:

2K + S = K₂S,

с фосфором – фосфиды:

3K + P = K₃P,

с кремнием – силициды:

4Cs + Si = Cs₄Si,

с углеродом карбиды образуют литий и натрий:

2Li + 2C = Li₂C₂,

калий, рубидий и цезий карбиды не образуют, могут образовывать соединения включения с графитом.

С азотом легко реагирует только литий, реакция протекает при комнатной температуре с образованием нитрида лития:

6Li + N₂ = 2Li₃N.

2. Взаимодействие с водой

Все щелочные металлы реагируют с водой, литий реагирует спокойно, держась на поверхности воды, натрий часто воспламеняется, а калий, рубидий и цезий реагируют со взрывом:

2M + 2H₂O = 2MOH + H₂.

3. Взаимодействие с кислотами

Щелочные металлы способны реагировать с разбавленными кислотами с выделением водорода, однако реакция будет протекать неоднозначно, поскольку металл будет реагировать и с водой, а затем образующаяся щелочь будет нейтрализоваться кислотой.

При взаимодействии с кислотами-окислителями, например, азотной, образуется продукт восстановления кислоты, хотя протекание реакции также неоднозначно.

Взаимодействие щелочных металлов с кислотами практически всегда сопровождается взрывом, и такие реакции на практике не проводятся.

4. Взаимодействие с аммиаком

Щелочные металлы реагируют с аммиаком с образованием амида лития:

2Li + 2NH₃ = 2LiNH₂ + H₂.

5. Восстановление металлов из оксидов и солей

Менее активные металлы могут быть получены восстановлением щелочными металлами:

3Na + AlCl₃ = Al + 3NaCl.