Теория:
Щелочными металлами называются химические элементы-металлы \(IA\) группы Периодической системы Д. И. Менделеева: литий \(Li\), натрий \(Na\), калий \(K\), рубидий \(Rb\), цезий \(Cs\) и франций \(Fr\).
Электронное строение атомов. На внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют один электрон . Поэтому для всех металлов группы \(IA\) характерна степень окисления \(+1\).
Этим объясняется сходство свойств всех щелочных металлов.
Для них (сверху вниз по группе) характерно:
- увеличение радиуса атомов;
- усиление восстановительных, металлических свойств.
Нахождение в природе. Из щелочных металлов наиболее широко распространены в природе натрий и калий. Но из-за высокой химической активности они встречаются только в виде соединений.
Основными источниками натрия и калия являются:
- каменная соль (хлорид натрия \(NaCl\)),
- глауберова соль, или мирабилит — декагидрат сульфата натрия \(·\) ,
- сильвин — хлорид калия \(KCl\),
- сильвинит — двойной хлорид калия-натрия \(KCl\) \(·\)\(NaCl\) и др.
Соединения лития, рубидия и цезия в природе встречаются значительно реже, поэтому их относят к числу редких и рассеянных.
Физические свойства простых веществ
В твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. Наличие металлической связи обусловливает общие физические свойства простых веществ-металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.В свободном виде простые вещества, образованные элементами \(IA\) группы — это легкоплавкие металлы серебристо-белого (литий, натрий, калий, рубидий) или золотисто-жёлтого (цезий) цвета, обладающие высокой мягкостью и пластичностью.
Рис. \(1\). Литий
Рис. \(2\). Натрий
Наиболее твёрдым является литий, остальные щелочные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.
Только у натрия плотность немного больше единицы , у всех остальных металлов плотность меньше единицы.
Химические свойства
Щелочные металлы обладают высокой химической активностью, реагируя с кислородом и другими неметаллами. Поэтому хранят щелочные металлы под слоем керосина или в запаянных ампулах.
Они являются сильными восстановителями.
Реакции с неметаллами
При взаимодействии с кислородом литий образует оксид лития:
Другие щелочные металлы образуют не оксиды, а пероксиды. Например, горение натрия в кислороде протекает так:
Пероксиды — это соединения, в которых кислород проявляет степень окисления \(-1\).
Щелочные металлы реагируют с водородом с образованием гидридов:
В реакциях с галогенами образуются галогениды:
При взаимодействии с серой получаются сульфиды:
Реагируют щелочные металлы с азотом. Литий вступает в реакцию с азотом при обычной температуре, а другие металлы — при нагревании. Образуются нитриды:
Реакции со сложными веществами
Все щелочные металлы активно реагируют с водой, выделяя из неё водород.
Пример:
.
Взаимодействие натрия с водой протекает с выделением большого количества теплоты (т. е. реакция является экзотермической). Кусочек натрия, попав в воду, начинает быстро двигаться по её поверхности. Под действием выделяющейся теплоты он расплавляется, превращаясь в каплю, которая, взаимодействуя с водой, быстро уменьшается в размерах. Если задержать её, прижав стеклянной палочкой к стенке сосуда, капля воспламенится и сгорит ярко-жёлтым пламенем.
Щелочные металлы бурно реагируют с кислотами с образованием соли и водорода:
Получение
Щелочные металлы в промышленности получают главным образом электролизом расплавов их солей.
Уравнение реакции при электролизе расплава хлорида натрия:
Источники:
Рис. 1. Литий © ЯКласс
Рис. 2. Натрий © ЯКласс