Элементы первой группы главной подгруппы

Тема 1.7. Металлы I, II, III групп главных подгрупп.

Амфотерность гидроксида алюминия.

 

Вопросы и задания

1. Какие существуют способы защиты металлов от коррозии?
2. Объясните принцип действия гальванического элемента.
3. Как протекает коррозия луженого железа (покрытого оловом), когда слой олова поврежден?
4. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии?
5. Почему железо подвергается коррозии во влажном воздухе? Чем отличается коррозия железа в кислой среде от коррозии в нейтральной?
6. Анодным или катодным покрытием является никель для цинка, серебра? В чем сущность электрохимической коррозии?

 

Элементы первой группы главной подгруппы

Металлы главной подгруппы первой группы - литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fг - называются щелочными металлами. Во внешнем электронном слое атомы щелочных металлов имеют по одному электрону ns¹. В соединениях проявляют всегда сте­пень окисления +1.

 

Таблица. Сравнительная характеристика щелочных металлов.

Символ	Кем и когда открыт	Внешний электронный слой	Радиус атома (нм)	Плотность(г/см3)	t° кипения	t° плавления
Li камень	1817 г. АрфведсонШвеция	2s1	0,155	0,53
Na бурлящее вещество	1807 г. Дэви Англия	3s1	0,189	0,97		97,8
К поташ	1807 г. Дэви Англия	4s1	0,236	0,86		63,55
Rb глубокий красный цвет	1861 г. Бунзен, Кирхгоф Германия	5s1	0,248	1,53		38,8
Cs	1860 г. Воклен Клапро Германия	6s1	0,268	1,9		28,5
Fr	1939 г. Перей Франция	7s1	0,280	2,1 - 2,4		= 20

Физические свойства:

Щелочные металлы - очень мягкие металлы, легко режутся ножом. На срезе - белого цвета с серебристым металлическим блеском, исче­зающим на воздухе из-за окисления.

Химические свойства:

Являются сильными восстановителями.

1. Взаимодействие с кислородом. Рубидий и цезий самовоспламеня­ются на воздухе. Все щелочные металлы, кроме лития, образуют пероксиды:

4Li + О₂ = 2Li₂О

2Na + О₂ = Nа₂О₂

К + О₂ = КО₂ (К₂O₄)

2. Взаимодействие с галогенами, с выделением большого количества тепла:

2Nа + Сl₂ = 2NаСl

2Сs + Вr₂ = 2СsВr

3. Взаимодействие с серой и азотом, при нагревании:

2К + S = К₂S

6Li + N₂ = 2Li₃N (при комнатной температуре)

4. Взаимодействие с водородом при нагревании:

2Rb + Н₂ = 2RbН

5. Взаимодействие с водой:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

6. Взаимодействие с кислотами:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑

2Сs + Н₂SО₄(разб) = Сs₂SО₄ + Н₂↑

8К + 5Н₂SО₄(конц) = 4К₂SО₄ + Н₂S↑ + 4Н₂О

8Nа + 10HNО₃(разб) = 8NaNO₃ + NH₄NO₄ + 5Н₂О

8К + 10HNO₃(конц) = 8KNO₃ + N₂O↑ + 5H₂O

7. Взаимодействие с солями менее активных металлов:

Аl(NО₃) ₃ + 3Nа = 3NаNО₃ + Аl

Получение:

1. Натрий и литий получают электролизом расплавов их соединений:

2NaCl ^{эл. ток} 2Na + Cl₂

2LiBr ^{эл. ток} 2Li + Br₂

2. Калий - восстановлением из расплавов КОН или КСl натрием:

KCl + Ca = CaCl + K

3. Рубидий и цезий восстановлением из их хлоридов кальцием:

2RbСl + Са = СаСl₂ + 2Rb

2CsCl + Ca = CaCl₂ + 2Cs

Соединения щелочных металлов:

Щелочные металлы - самые сильные восстановители, их ионы не проявляют окислительных свойств.

 

Таблица. Соединения щелочных металлов.

Гидроксиды - едкие щелочи	Соли щелочных металлов
Твердые кристаллические веще­ства, хорошо растворимы в воде, типично ионные соединения, сильные основания. Для них характерны все свойства оснований. NаОН - едкий натр (каустиче­ская сода) КОH - едкий калий Получение: 1. Электролиз водного рас­твора NаСl: 2NаС1 + 2Н2О = Сl2 + Н2 + 2NаОН 2. Каустификация соды: К2СО3 + Са(ОН)2 = 2КОН + СаСО3	Типично ионные соединения, хорошо растворимые в воде (кроме некоторых солей лития). Для них характерны все свойства солей.   Если соль образована слабой кислотой, то соли гидролиуются: Na2СО3 + Н2О = NаНСО3 + NаОН К2S + Н2О = КНS + КОН Качественные реакции: окрашивание пламени ионами Li+ - карминово-красное Na+ - желтое K+ - фиолетовое