Химия — 9
Шкатулка знаний • При обычных условиях щелочные металлы окисляются кис- лородом воздуха, покрываясь при этом оксидной плёнкой состава M2O (Li, Na, K). По этой причине их (Na, K) хранят под слоем керосина. Так как литий легче керосина, его хранят под слоем вазелина.
При сжигании в кислороде литий образует оксид (Li2O), натрий – пероксид (Na2O2), а калий, рубидий и цезий – супероксиды состава MO2:
Оксиды щелочных металлов, взаимодействуя с водой, образуют щелочи:
Na2O + H2O → 2NaOH
Щелочные металлы с галогенами и серой образуют соли, а с водородом –
Литий с азотом реагируют при комнатной температуре, а остальные – при нагревании, образуя при этом нитриды:
Щелочные металлы и их гидриды взаимодействуют с водой, выделяя при этом водород:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ LiH + H2O → LiOH + H2↑
Щелочные металлы не вытесняют менее активные металлы из водных растворов их солей, так как, щелочные металлы в первую очередь реагируют с
водой, образуя щелочь.
Применение. Из щелочных металлов натрий используется как восстановитель в цветной металлургии и как теплоноситель в ядерных реакторах. Его также применяют в качестве катализатора при синтезе каучука. Цезий используется в фотоэлементах, преобразующих световую энергию в электрическую. Из щелочных металлов наиболее широко применяются
натрий и калий.Натрий, калий и их соединения
Нахождение в природе. Из важнейших природных соединений натрия
следует отметить галит NaCl, сильвинит NaCl·KCl, чилийскую селитру NaNO3
и криолит Na3[AlF6]. Из соединений калия широко распространены сильвин KCl,
сильвинит NaCl·KCl, каинит KCl·MgSO4 ·3H2O и ряд др.
минералов.
Получение. В промышленности натрий и калий получают электролизом расплавов их хлоридов, а натрий также электролизом расплава NaOH:
Физические и химические свойства (см. физические и химические свойства щелочных металлов).
Щелочные металлы – список свойств и соединений, применение в таблице (9 класс, химия)
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 701.
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 701.
Наиболее активными среди металлов являются щелочные металлы. Они активно вступают в реакции с простыми и сложными веществами.
Общие сведения
Щелочные металлы находятся в I группе периодической таблицы Менделеева. Это мягкие одновалентные металлы серо-серебристого цвета с небольшой температурой плавления и невысокой плотностью.
Проявляют единственную степень окисления +1, являясь восстановителями. Электронная конфигурация – ns
Общая характеристика металлов I группы приведена в таблице.
Список щелочных металлов | Формула | Номер | Период | t°пл., °C | t°кип., °C | ρ, г/см3 |
Литий | Li | 3 | 2 | 180,5 | 1340 | 0,533 |
Натрий | Na | 11 | 3 | 98 | 883 | 0,968 |
Калий | K | 19 | 4 | 63,07 | 759 | 0,856 |
Рубидий | Rb | 37 | 5 | 39,5 | 688 | 1,532 |
Цезий | Cs | 55 | 6 | 28,4 | 671 | 1,90 |
Франций | Fr | 87 | 7 | 20 | 690 | 1,87 |
Активные металлы быстро реагируют с другими веществами, поэтому в природе находятся только в составе минералов.
Получение
Для получения чистого щелочного металла используется несколько способов:
электролиз расплавов, чаще всего хлоридов или гидроксидов –
2NaCl → 2Na + Cl2, 4NaOH → 4Na + 2H2O + O2
↑;прокаливание соды (карбоната натрия) с углём для получения натрия –
Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO;
восстановление кальцием рубидия из хлорида при высоких температурах –
2RbCl + Ca → 2Rb + CaCl2;
- восстановление цезия из карбоната с помощью циркония –
2Cs2CO3 + Zr → 4Cs + ZrO2 + 2CO2.
Взаимодействие
Свойства щелочных металлов обусловлены их строением. Находясь в первой группе периодической таблицы, они имеют всего один валентный электрон на внешнем энергетическом уровне. Единственный электрон легко переходит к атому окислителя, что способствует быстрому вступлению в реакцию.
Металлические свойства увеличиваются в таблице сверху вниз, поэтому литий расстаётся с валентным электроном труднее, чем франций. Литий – наиболее твёрдый элемент среди всех щелочных металлов. Реакция лития с кислородом проходит только под воздействием высокой температуры. С водой литий реагирует значительно медленнее, чем остальные металлы группы.
Общие химические свойства представлены в таблице.
Реакция | Продукты | Уравнение |
С кислородом | Оксид (R2O) образует только литий. Натрий образует смесь оксида и пероксида (R2O2). Остальные металлы образуют надпероксиды (RO2) | – 4Li + O2 → 2Li2O; – 6Na + 2O2 → 2Na2O + Na2O2; – K + O2 → KO2 |
С водородом | Гидриды | 2Na + H2 → 2NaH |
С водой | Гидроксиды | 2Na + 2H 2O → 2NaOH + H2↑ |
С кислотами | Соли | 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑ |
С галогенами | Галогениды | 2Li + Cl2 → 2LiCl |
С азотом (реагирует только литий при комнатной температуре) | Нитрид | 6Li + N2 → 2Li3N |
С серой | Сульфиды | 2Na + S → Na2S |
С углеродом (реагируют только литий и натрий) | Карбиды | – 2Li + 2C → Li2C2; – 2Na + 2C → Na2C2 |
С фосфором | Фосфиды | 3K + P → K3P |
С кремнием | Силициды | 4Cs + Si → Cs4Si |
С аммиаком | Амиды | 2Li + 2NH3 → 2LiNH2 + H2 |
При качественной реакции имеют разный цвет пламени.
Литий горит малиновым, натрий – жёлтым, цезий – розово-фиолетовым пламенем. Оксиды щелочных металлов также имеют разный цвет. Натрий становится белым, рубидий и калий – жёлтыми.
Применение
Простые металлы и их соединения используются для изготовления лёгких сплавов, металлических деталей, удобрений, соды и других веществ. Рубидий и калий используются в качестве катализаторов. Пары натрия применяются в люминесцентных лампах. Не имеет практического применения только франций из-за радиоактивных свойств. Как используют элементы I группы кратко описано в таблице применения щелочных металлов.
Область применения | Применение |
Химическая промышленность | – Натрий ускоряет реакцию при производстве каучука; – гидроксид калия и натрия – производство мыла; – карбонат натрия и калия – изготовление стекла, мыла; – гидроксид натрия – изготовление бумаги, мыла, ткани; – нитрат калия – производство удобрений |
Пищевая промышленность | – Хлорид натрия – поваренная соль; – гидрокарбонат натрия – питьевая сода |
Металлургия | Калий и натрий являются восстановителями при получении титана, циркония, урана |
Энергетика | – Расплавы калия и натрия используются в атомных реакторах и авиационных двигателях; – литий используется для производства аккумуляторов |
Электроника | Цезий – производство фотоэлементов |
Авиация и космонавтика | Сплавы из алюминия и лития используются для корпусов машин и ракет |
3. Питьевая сода.Что мы узнали?
Из урока 9 класса узнали об особенностях щелочных металлов. Они находятся в I группе таблицы Менделеева и при реакциях отдают один валентный электрон. Это мягкие металлы, легко вступающие в химические реакции с простыми и сложными веществами – галогенами, неметаллами, кислотами, водой. В природе встречаются только в составе других веществ, поэтому для их извлечения используется электролиз или реакция восстановления. Применяются в промышленности, строительстве, металлургии, энергетике.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Оценка доклада
4.4
Средняя оценка: 4.4
Всего получено оценок: 701.
А какая ваша оценка?
Периодическая таблица: повседневное использование щелочных металлов
Revolutionized поддерживается читателями. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию.
Узнайте больше здесь.
Для обычного человека периодическая таблица — это то, что вызывает воспоминания о школьных уроках естествознания, но она может быть и кладезем информации. Если вы забыли свои уроки, не беспокойтесь — мы здесь, чтобы облегчить вам задачу. Чтобы помочь вам ориентироваться в доступных данных, мы собрали вместе некоторые повседневные способы использования ряда различных групп элементов, начиная с щелочных металлов.
Что такое щелочные металлы и где вы можете с ними столкнуться в повседневной жизни?
Свойства щелочных металлов
Таблица Менделеева разделена на группы в зависимости от количества электронов в каждом элементе. Группа 1 известна как щелочные металлы. Что такое щелочные металлы? К ним относятся:
| Обычные щелочные металлы | Редкие щелочные металлы |
|---|---|
| Литий | Рубидий |
| Натрий | Цезий |
| Калий | Франций |
Все эти металлы имеют один электрон на внешней орбите и поэтому обладают очень похожими физическими свойствами.
Это все мягкие металлы, которые можно легко резать. Все щелочные металлы, за исключением цезия, в чистом виде также имеют белый цвет.
Химические и физические признаки
Какие признаки, кроме физического сходства, указывают на присутствие щелочного металла?
Во-первых, все эти химические вещества обычно не встречаются в чистом виде в природе, потому что они очень реакционноспособны. Интенсивность их реакции варьируется в зависимости от конкретного металла, но они будут реагировать при контакте с водой. Некоторые, например натрий и цезий, реагируют так бурно, что могут даже взорваться! Вот почему эти химические вещества обычно встречаются в виде солей.
Они также очень быстро тускнеют на воздухе. Если вы не уверены, какой щелочной металл у вас есть под рукой, вы можете поджечь его, чтобы определить, какой из них у вас есть — все они горят разными цветами. Быстрый тест пламени покажет:
- Литий горит красным
- Натрий горит оранжевым
- Калий жгучий сиреневый (розовый)
- Рубидий горит красно-фиолетовым
- Цезий горит синим или сине-фиолетовым цветом
В чистом виде эти металлы почти всегда хранятся в масле или другом нереакционноспособном веществе.
Применение в реальной жизни
Где в повседневной жизни вы можете встретить щелочные металлы? Вот несколько примеров:
Литий
Литий не встречается в природе в своей элементарной форме, он предпочитает связываться с кислородом, образуя оксид лития. Впервые обнаруженный в 1817 году, он составляет всего 0,0007% земной коры. Это также самый легкий известный металл на планете. Вы часто найдете его в сплаве с другими подобными материалами, такими как алюминий и медь. Есть несколько различных применений лития и его сплавов, хотя вы можете не встретить многих из них в своей повседневной жизни.
Использование лития
- Психиатрические препараты: Карбонат лития используется для лечения людей с биполярным расстройством и шизофренией.
- Очистка воздуха: Если вы хотите отправиться в космос, вам понадобится гидроксид лития. Аэрокосмические инженеры используют его для удаления углекислого газа из атмосферы на космических кораблях.
- Смазочные материалы: Отправляйтесь в местный магазин автозапчастей и купите белую литиевую смазку. Идеально подходит для чувствительных движущихся частей.
Натрий
Долгое время ученые не могли отличить натрий от калия. Фактически до 1807 года они считались одним и тем же элементом. Натрий невероятно летуч. Если вам когда-нибудь достанется чистый натрий, вы обнаружите, что он упакован в минеральное масло, чтобы вода не соприкасалась с ним. В отличие от многих других элементов, химический символ натрия не соответствует его названию. Это потому, что он называется натрий, что на латыни означает карбонат натрия.
Применение натрия
- Приправа к пище: Наиболее известная форма натрия — это хлорид натрия, также известный как поваренная соль. Наверняка у вас сейчас есть что-нибудь на кухне.
- Уборка кухни: Если вы используете буру для очистки кухни или ванной, у вас есть борат натрия.
- Уличные фонари: Если вы когда-нибудь видели ярко-желтый уличный фонарь, благодарите натрий. Пары натрия, содержащиеся в лампочках, помогают создать этот цвет.
Калий
Из щелочных металлов в этом списке калий, вероятно, наиболее известен вам. Это восьмой по распространенности минерал в земной коре. Ученые открыли его в 1807 году, в том же году, когда они обнаружили натрий. Как и большинство других щелочных металлов, вы не найдете его в чистом виде в природе. Вместо этого его получают электролизом из других минералов, таких как сильвит и полигалит. Он настолько летуч, что его приходится хранить в керосине, чтобы он не вступал в реакцию.
Использование калия
- Необходимое питание: Калий содержится в бананах и других натуральных продуктах. Это помогает вашему телу управлять мышечными сокращениями и нервными сигналами. Если у вас судорога в ноге, это хороший признак того, что вам нужно больше калия в рационе.
- Удобрение: Калийное удобрение предохраняет растения от пожелтения и плохого роста.
- Мыло, стекло и порох: Карбонат калия является жизненно важным компонентом как стекла, так и мыла. В виде нитрата калия вы найдете его и в порохе.
Цезий
Теперь мы переходим к редким щелочным металлам. Цезий — невероятно реактивный элемент. Как и остальные щелочные металлы в этом списке, вы не найдете его в чистом виде в природе. Вместо этого он обычно встречается в смеси с рубидием, еще одним элементом в этом списке. Несмотря на то, что цезий является одним из самых редких металлов, у него есть несколько применений.
Использование цезия
- Атомные часы: Изотоп цезия — цезий 133 — это элемент, который чаще всего встречается в атомных часах, поскольку он точно измеряет необходимые резонансные частоты.
- Фотоэлементы: Цезий часто используется в солнечных элементах для преобразования солнечного света в электричество.
- Ионные двигатели для космических кораблей: Цезий легко ионизируется, что в конечном итоге сделает его идеальным для ионных двигателей ракетного топлива для космических кораблей. Мы все еще работаем над этой технологией.
Рубидий и Франций
Эти два элемента объединены в одну кучу, потому что они настолько редки, что ни для одного из них нет реального применения. Вы никогда не столкнетесь с рубидием или францием в своей повседневной жизни. Рубидий более распространен, чем цезий и франций, но если вы не производите электронные лампы или не создаете ионные двигатели для космических кораблей, вы не найдете его в своей повседневной жизни.
Франций образуется при распаде другого элемента — актиния. Его период полураспада настолько короток, что, по оценкам экспертов, в любой момент времени на планете остается менее одной унции. Вне лаборатории франций не применяется.
Где в повседневной жизни вы встречали щелочные металлы? Если у вас есть какие-либо вопросы о щелочных металлах или о любых наших предыдущих или даже будущих публикациях, дайте нам знать! Мы хотели бы услышать от вас!
Узнайте больше о таблице Менделеева и других ее группах прямо сейчас!
Эта статья впервые опубликована 04.
01.2018. Мы обновили его 15.07.2020, чтобы расширить раздел «Применения в реальной жизни» более подробным использованием щелочных металлов. Revolutionized поддерживается читателями. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Узнайте больше здесь.
редокс – промышленное производство щелочных металлов
Задай вопрос
спросил
Изменено 2 года, 6 месяцев назад
Просмотрено 100 раз
$\begingroup$
Мой профессор говорит, что $\ce{Li}$ и $\ce{Na}$ получают электролизом, а $\ce{K, Rb}$ и $\ce{Cs}$ получают по реакции $\ce{Na + MCl -> NaCl + M}$, где $\ce{M = K, Cs, Rb}$.
Я не понимаю, как может протекать реакция $\ce{Na + MCl -> NaCl + M}$, учитывая восстановительные потенциалы щелочных металлов ($-3,04, -2,71, -2,93, -2,98, $ и $-3,03$ V для $\ce{Li, Na, K, Rb, Cs},$ соответственно). Из данных видно, что среди этих щелочных металлов натрий является самым слабым восстановителем и наименее электрохимически активным. Почему же тогда он предпочел бы вытеснить более электрохимически активные частицы?
$\endgroup$
7
$\begingroup$
Один аспект, который следует учитывать, заключается в том, что точки кипения щелочных металлов снижаются по мере того, как они становятся тяжелее. Из Британской энциклопедии:
Литий: т. кип. вероятно, это просто предсказано)
Таким образом, более тяжелые щелочные металлы могут быть достаточно летучими, чтобы эффективно испаряться в виде паров, в то время как соли натрия и хлорида остаются в основном жидкими.