Тема 1.7. Металлы I, II, III групп главных подгрупп.
Амфотерность гидроксида алюминия.
Вопросы и задания
- Какие существуют способы защиты металлов от коррозии?
- Объясните принцип действия гальванического элемента.
- Как протекает коррозия луженого железа (покрытого оловом), когда слой олова поврежден?
- В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии?
- Почему железо подвергается коррозии во влажном воздухе? Чем отличается коррозия железа в кислой среде от коррозии в нейтральной?
- 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 |