Щелочные металлы – s-элементы. На внешнем электронном слое каждый из них имеет один электрон (ns1). Радиусы атомов сверху вниз в подгруппе увеличиваются, энергия ионизации уменьшается, восстановительная активность, как и способность отдавать валентные электроны с внешнего слоя, увеличивается.
Рассматриваемые металлы очень активны, поэтому в свободном состоянии они в природе не встречаются. Их можно обнаружить в виде соединений, в составе минералов (поваренной соли NaCl, сильвинита NaCl∙KCl, глауберовой соли NaSO4∙10H2O и других) или в виде ионов в морской воде.
Все щелочные металлы при обычных условиях представляют собой серебристо-белые кристаллические вещества, обладающие высокой тепло- и электропроводностью. Они имеют объемно-центрированную кубическую упаковку (ОЦКУ). Плотности, температуры кипения и плавления у металлов I группы относительно низкие. Сверху вниз в подгруппе плотности увеличиваются, а температуры плавления уменьшаются.
Щелочные металлы получают обычно электролизом расплавленных солей (чаще хлоридов) или щелочей. При электролизе расплава NaCl, к примеру, на катоде выделяется чистый натрий, а на аноде – газообразный хлор: 2NaCl(расплав)=2Na+Cl2↑.
По химическим свойствам литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций – это наиболее активные металлы и одни из самых сильных восстановителей. В реакциях они легко отдают электроны с внешнего слоя, превращаясь в положительно заряженные ионы. В образуемых щелочными металлами соединениях преобладает ионная связь.
При взаимодействии щелочных металлов с кислородом в качестве основного продукта образуются пероксиды, и в качестве побочного – оксиды:
2Na+O2=Na2O2 (пероксид натрия),
4Na+O2=2Na2O (оксид натрия).
С галогенами они дают галогениды, с серой – сульфиды, с водородом – гидриды:
2Na+Cl2=2NaCl (хлорид натрия),
2Na+S=Na2S (сульфид натрия),
2Na+H2=2NaH (гидрид натрия).
Гидрид натрия – неустойчивое соединение. Он разлагается водой, давая щелочь и свободный водород:
NaH+H2O=NaOH+H2↑.
Свободный водород и щелочь образуются также при взаимодействии с водой самих щелочных металлов:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑.
Эти металлы также взаимодействуют с разбавленными кислотами, вытесняя из них водород:
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑.
С органическими галогенидами щелочные металлы взаимодействуют по реакции Вюрца:
2Na+2CH3Cl=C2H6+2NaCl.
Рассматриваемые металлы очень активны, поэтому в свободном состоянии они в природе не встречаются. Их можно обнаружить в виде соединений, в составе минералов (поваренной соли NaCl, сильвинита NaCl∙KCl, глауберовой соли NaSO4∙10H2O и других) или в виде ионов в морской воде.
Физические свойства щелочных металлов
Все щелочные металлы при обычных условиях представляют собой серебристо-белые кристаллические вещества, обладающие высокой тепло- и электропроводностью. Они имеют объемно-центрированную кубическую упаковку (ОЦКУ). Плотности, температуры кипения и плавления у металлов I группы относительно низкие. Сверху вниз в подгруппе плотности увеличиваются, а температуры плавления уменьшаются.
Получение щелочных металлов
Щелочные металлы получают обычно электролизом расплавленных солей (чаще хлоридов) или щелочей. При электролизе расплава NaCl, к примеру, на катоде выделяется чистый натрий, а на аноде – газообразный хлор: 2NaCl(расплав)=2Na+Cl2↑.
Химические свойства щелочных металлов
По химическим свойствам литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций – это наиболее активные металлы и одни из самых сильных восстановителей. В реакциях они легко отдают электроны с внешнего слоя, превращаясь в положительно заряженные ионы. В образуемых щелочными металлами соединениях преобладает ионная связь.
При взаимодействии щелочных металлов с кислородом в качестве основного продукта образуются пероксиды, и в качестве побочного – оксиды:
2Na+O2=Na2O2 (пероксид натрия),
4Na+O2=2Na2O (оксид натрия).
С галогенами они дают галогениды, с серой – сульфиды, с водородом – гидриды:
2Na+Cl2=2NaCl (хлорид натрия),
2Na+S=Na2S (сульфид натрия),
2Na+H2=2NaH (гидрид натрия).
Гидрид натрия – неустойчивое соединение. Он разлагается водой, давая щелочь и свободный водород:
NaH+H2O=NaOH+H2↑.
Свободный водород и щелочь образуются также при взаимодействии с водой самих щелочных металлов:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑.
Эти металлы также взаимодействуют с разбавленными кислотами, вытесняя из них водород:
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑.
С органическими галогенидами щелочные металлы взаимодействуют по реакции Вюрца:
2Na+2CH3Cl=C2H6+2NaCl.
