МОУ гимназия 7 г. Балтийска Проектно-информационная работа на тему: «Щелочные металлы – наиболее типичные представители металлов» Автор: Васильева Екатерина учащаяся 8А класса Руководитель: Крупнова Ольга Ивановна учитель химии 2012 год 2012 год

K Калий Na 11 Натрий 22,988 Cs Цезий Fr Франций 87 [223] Li Литий 3 6,939 Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева Группы элементов IIIIIIVIIIIVVVIVII II I III VII VI V IV Периоды Ряды Cu Медь В Бор Ne Неон ,18 Be Вериллий 4 9,012 Ca Кальций 20 40,08 Ag Серебро Ra Радий 88 [226] La Лантан Al Алюминий 13 26,9815 O Кислород N Азот Ge Германий C Углерод 6 12,011 F фтор Br Бром H Водород Se Селен I Иод Cl Хлор ,453 As Мышьяк He Гелий 2 4,003 Ar Аргон ,948 Xe Ксенон ,3 Kr Криптон 36 83,8 Te Теллур Fe Железо Mg Магний ,312 S Сера ,064 P Фосфор ,9738 Si Кремний ,086 Ti Титан Mo Молибден TсTс Технеций V Ванадий Cr Хром Mn Марганец SсSс Скандий Ga Галлий Re Рений Rh Родий Ir Иридий Ru Рутений Os Осмий Pt Платина Pd Палладий At Астат Rn Радон 8686 [222] Mt Мейтнерий 109 [266 ] Hs Хассий 108 [265 ] Ba Барий Sr Стронций Rb Рубидий In Индий Zn Цинк W Вольфрам Po Полоний Zr Цирконий Nb Ниобий Ta Тантал Cd Кадмий Sb Сурьма Hf Гафний Sn Олово Pb Свинец Bi Висмут Co Кобальт Ni Никель Y Иттрий Au Золото Tl Таллий Hg Ртуть Ac Актиний Bh Борий 107 [262] Sg Сиборгий 106 [263] Db Дубний 105 [262] Rf Резерфордий 104 [261] Щелочные металлы

ЦЕЛЬ работы : Представить химические элементы, входящие в главную подгруппу I группы периодической системы Д.И. Менделеева. Показать на примере щелочных металлов усиление металлических свойств элементов с увеличением порядкового номера и проследить причинно-следственную связь в цепочке: строение – свойства - применение.

Задачи : 1. Дать общую характеристику элементов главной подгруппы I группы периодической системы Д.И. Менделеева: строение атомов, общие свойства. 2. Продемонстрировать имеющиеся в школьной лаборатории щелочные металлы, обратить внимание на условия их хранения. 3. Показать химические свойства щелочных металлов, исходя из строения их атомов. Проделать практические опыты. 4. Доказать, что с увеличением порядкового номера вниз по подгруппе, увеличиваются металлические свойства щелочных металлов. 5. Согласно химическим свойствам, определить области применения щелочных металлов и самых распространенных в природе их соединений. 6. Обозначить биологическую роль и применение соединений калия и натрия.

Методы и приемы : анализ научной литературы, электронных ресурсов по теме работы, сравнительный анализ, синтез, классификация и обобщение отобранного материала, практические опыты.

Группы элементов IIIIIIVIIIIVVVIVII II I III VII VI V IV Li Литий 3 6,939 Периоды Ряды K Калий Na Натрий 11 22,9898 Rb Рубидий Cs Цезий Fr Франций 87 [223] 9 8 Щелочные металлы Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева В главной подгруппе: Число электронов на внешнем слое не изменяется Радиус атома увеличивается Электроотрицательность уменьшается Восстановительные свойства усиливаются Металлические свойства усиливаются

Строение и свойства атомов Щелочные металлы – это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. На внешнем энергетическом уровне атомы этих элементов содержат по одному электрону, находящемся на сравнительно большом удалении от ядра. Они легко отдают этот электрон, поэтому являются сильными восстановителями. Во всех соединениях щелочные металлы проявляют степень окисления +1.

e = 19 P = 19 N = Краткая электронная запись ____ 1s21s2 1s21s2 2s22s2 2s22s2 2p62p6 2p62p6 3s23s2 3s23s2 3p63p6 3p63p6 4s14s1 4s14s1 3d03d0 Калий

Физические свойства Серебристо – белые мягкие вещества (режутся ножом), с характерным блеском на свежесрезанной поверхности. Все они лёгкие и легкоплавкие, причём, как правило, плотность их возрастает от лития к цезию.

Щелочные металлы – простые вещества Литий Натрий

Щелочные металлы Калий Рубидий

Цезий

В школьной химической лаборатории В нашей химической лаборатории из щелочных металлов в наличии имеются литий и натрий, они относятся к группе хранения 2 и находятся в металлическом ящике, который предназначен для хранения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, на дне ящика насыпан песок. В связи с тем, что эти металлы легкие и химически активные вещества, их хранят в склянке из темного стекла под слоем керосина. А литий, как самый легкий металл, хранят под слоем вазелина, который более вязкий.

Эксперимент Я убедилась, что металлы действительно мягкие. Для этого, пинцетом достала кусочек металла из склянки, промокнула его в фильтровальной бумаге и легко разрезала ножом. На срезе я четко увидела металлический блеск, который тускнел на глазах, покрываясь оксидной пленкой, что говорит о быстром окислении металла кислородом воздуха.

Щелочные металлы Литий Натрий Калий Рубидий Цезий Фрайций История открытия

Литий был открыт в 1817 г. А. Арфведсоном в минерале петалите. Берцелиус предложил назвать ее литейном (Lithion), поскольку эта щелочь впервые была найдена в "царстве минералов" (камней); название это произведено от греч.- камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 г. Г. Дэви путем электролиза щелочи. В 1855 г. Бунзен и Маттессен разработали промышленный способ получения металлического лития электролизом хлорида лития. Арфведсон Юхан Август ( г. – г.) История открытия лития

Натрий (Natrium, от англ. и франц. Sodium, нем. Natrium от древнеевр. neter бурлящее вещество. В 1807 г. Г.Дэви путем электролиза слегка увлажненных твердых щелочей получил свободный металл - натрий, назвав его содий (Sodium). В следующем году Гильберт предложил именовать новый металл натронием (Natronium); Берцелиус сократил последнее название до "натрий" (Natrium). Гемфри Дэви ( г – г) История открытия натрия

Калий (англ. Potassium, франц. Potassium, нем. Kalium) открыл в 1807 г. Г.Дэви, производивший электролиз твердого, слегка увлажненного едкого кали. Дэви именовал новый металл потассием (Potassium), но это название не прижилось. Крестным отцом металла оказался Гильберт, известный издатель журнала "Annalen deг Physik", предложивший название "калий"; оно было принято в Германии и России. История открытия калия Гемфри Дэви ( г – г)

При спектроскопическом анализе минерала лепидолит (фторсиликат лития и алюминия) и обнаружились две новые красные линии в красной части спектра. Эти линии Р. Бунзен и Г.Кирхгофф правильно отнесли к новому металлу, который назвали рубидием (лат. rubidus - красный) из-за цвета его спектральных линий. Получить рубидий в виде металла Бунзену удалось в 1863 году. История открытия рубидия Роберт Вильгельм Бунзен ( ) Густав Роберт Кирхгоф ( – )

Цезий (англ. Cesium, франц. Cesium, нем. Caesium) - первый элемент, открытый с помощью спектрального анализа. Р.Бунзен и Г.Кирхгофф обнаружили спектральные линии нового элемента: одну слабо-голубую и другую ярко-голубую в области фиолетовой части спектра. Р.Бунзен назвал вновь открытый металл цезием (Casium) от лат. caesius -- голубой, светло-серый; в древности этим словом обозначали голубизну ясного неба. Чистый металлический цезий получен электролитическим путем в 1882 г. История открытия цезия Роберт Вильгельм Бунзен ( ) Густав Роберт Кирхгоф ( – )

Этот элемент был предсказан Д.И.Менделеевым (как Эка-цезий), и был открыт (по его радиоактивности) в 1939 г. Маргаритой Пере, сотрудницей Института радия в Париже с порядковым номером Z = 87 и периодом полураспада 21 мин. Она же дала ему в 1964 г. название в честь своей родины – франций.. Микроскопические количества франция-223 и франция-224 могут быть химически выделены из минералов урана и тория. Другие изотопы франция получают искусственным путём с помощью ядерных реакций. ПЕРЕ (Perey) Маргарита ( ) История открытия франция

Качественное определение щелочных металлов Li+ Na+ K+ Для распознавания соединений щелочных металлов по окраске пламени исследуемое вещество вносится в пламя горелки на кончике железной проволоки. Li+ - карминово-красный K+ - фиолетовый Cs+ - фиолетово- синий Na+ - желтый Rb + - красный

Химические свойства 1)2Na + Cl 2 = 2NaCl (в атмосфере F 2 и Cl 2 щелочные Me самовоспламеняются) 2)4Li + O 2 = 2Li 2 O 2Na + O 2 = Na 2 O 2 2K + 2O 2 = K 2 O 4 оксид Li пероксид Na надпероксид K 3) 2Na + Н 2 = 2NaН (при нагревании o C) 4) 6Li + N 2 = 2Li 3 N (Li - при комнатной T, остальные щелочные Me -при нагревании) 5) 2Na + 2Н 2 О = 2NaОН + Н 2 (Li - спокойно, Na - энергично, остальные – со взрывом – воспламеняется выделяющийся Н 2, Rb и Cs реагируют не только с жидкой Н 2 О, но и со льдом) 6) 2Na+ Н 2 SО 4 = Na 2 SО 4 + Н 2 (протекают очень бурно)

Практический опыт в школьной лаборатории. Взаимодействие натрия с водой. Приготовила эксикатор с водой, в которую добавила фенолфталеин, который является индикатором на щелочи. В щелочной среде он приобретает малиновое окрашивание. Отрезала небольшой кусочек металла и бросила его в воду. Наблюдала бурную химическую реакцию. Кусочек металла быстро передвигался по поверхности воды, слышалось громкое шипение в результате выделения водорода. По мере уменьшения размеров кусочка натрия, увеличивалась интенсивность окрашивания малиновым цветом раствора в эксикаторе, что доказало образование щелочи как конечного продукта.

Применение щелочных металлов Литий Для получения трития Получение сплавов для подшипников Восстановитель в органическом синтезе Химические источники тока Пиротехника

Применение щелочных металлов Натрий Восстановитель в органическом синтезе Термическое получение металлов Производство натриево - серных аккумуляторов Газоразрядные лампы Качественный анализ органических веществ Теплоноситель в ядерных реакторах

Применение щелочных металлов Калий В гальванотехнике Калийные удобрения Для получения перекиси калия Катализатор Термическое получение металлов Теплоноситель в ядерных реакторах

Применение щелочных металлов

Литий в незначительных количествах присутствует в живых организмах, установлено его стимулирующее действие на некоторые процессы в растениях, способность повышать их устойчивость к заболеваниям. В организме среднего человека (масса 70 кг) содержится около 0,7 мг лития. Токсическая доза мг. Li

В организме натрий находится большей частью снаружи клеток. Совместно с калием натрий выполняет следующие функции: Создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений. Поддержание осмотической концентрации крови. Поддержание кислотно-щелочного баланса. Нормализация водного баланса. Обеспечение мембранного транспорта. Рекомендуемая доза натрия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1200 до 2300 миллиграммов в день. В виде поваренной соли это составляет от 3 до 6 граммов в день. Na

Калий важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений. Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, батат, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах. Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграммов. K

Цезий в живых организмах постоянный химический микроэлемент организма растений и животных. Морские водоросли например содержат от 0,01-0,1 мкг цезия в 1 г сухого вещества, наземные растения 0,050,2. Животные получают цезий с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,0670,503 мкг/г цезия, пресмыкающихся 0,04, млекопитающих 0,05. Главное депо цезия в организме млекопитающих мышцы, сердце, печень; в крови до 2,8 мкг/л цезий относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта. Cs

Рубидий при поступлении с пищей оказывает успокаивающее противовоспалительное и противоаллергическое действие. Недостаток рубидия в организме может приводить к психическим заболеваниям. В качестве естественного источника рубидия в некоторых клиниках используется красное сухое вино. Избыток рубидия более вреден для организма, чем его недостаток. Rb

Выводы: Щелочные металлы – это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. Щелочные металлы являются наиболее типичными представителями металлов, все металлические свойства выражены у них особенно резко, так как, имея в наружном слое только один электрон, удаленный от ядра на значительное расстояние, атомы щелочных металлов чрезвычайно легко отдают его, превращаясь в положительные однозарядные ионы с устойчивой оболочкой соответствующего инертного газа.

Выводы: Экспериментально, на примере взаимодействия щелочных металлов с водой, доказано, что с увеличением порядкового номера вниз по подгруппе, увеличиваются металлические свойства щелочных металлов. Щелочные металлы в силу своих физических и химических свойств находят широкое применение в жизни человека. Все щелочные металлы, в особенности калий и натрий и также их соединения, играют огромную биологическую роль в живых организмах.

Спасибо за внимание !