Общая и неорганическая химия. Лекция 16 Химия s-элементов. Общая характеристика

Общая характеристика s - элементов IА-группа: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr щелочные металлы IIA-группа: Be, Mg; Ca, Sr, Ba, Ra щёлочноземельные металлы Общая электронная формула: […] ns 1 2 np 0 […] ns 1 M +I […] ns 2 …ns 1 np 1 M +II Характерно существование ионов M + и M 2+

Элементы IА-группы Элемент LiNaKRbCsFr z ArAr 6,922,9939,185,5132,9223,0 0,970,930,910,890,86 1

Элементы IIА-группы Элемент BeMgCaSrBaRa z ArAr 9,024,340,187,6137,3226,0 1,471,231,040,990,97 1

Физические свойства простых веществ (IА-группа) СвойствоLiNaKRbCsFr Т. пл., С 180,597,8363,539,328,721 Т. кип., С 1336, ,6660 Плотность, г/см 3 (20 С) 0,530,970,861,531,90 литий калий натрий цезий рубидий

Физические свойства простых веществ (IIА-группа) СвойствоBeMgCaSrBaRa Т. пл., С Т. кип., С Плотность, г/см 3 (20 С) 1,851,741,552,543,595,00 бериллий магний барий стронций кальций

Общая характеристика s -элементов. Простые вещества Простые вещества : все – активные металлы (кроме Be) Реагируют как восстановители M – ne – = M n+ (n = 1, 2) В ЭХРН – самые левые: E –3,01 –2,92 –2,90 –2,34 В Li Cs Ba Be

Общая характеристика s – элементов. Взаимодействие металлов с водой и кислотами 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 Na –e – = Na + 2H 2 O + 2e – = H 2 + OH Взаимодействие натрия с водой (видео) >>> Mg + 2H 3 O + = Mg 2+ + H 2 + 2H 2 O Mg + 2H 2 O (на холоду) Mg + 2H 2 O + t = Mg(OH) 2 + H 2 (при нагревании)

Общая характеристика s – элементов. Сложные вещества: оксиды, гидроксиды M n+ – катионы в ионных кристаллах M 2 O, MOH; MO, M(OH) 2 – имеют основный характер (кроме оксида и гидроксида Be) В водн. р-ре MO, M(OH) 2 – сильные электролиты и сильные основания (кроме гидроксидов Be и Mg): NaOH = Na + + OH pH 7 Ba(OH) 2 = Ba OH pH 7 Для гидроксидов Mg, Be – фазовое равновесие: Mg(OH) 2 (т) Mg OH pH 7

Общая характеристика s – элементов. Сложные вещества: соли Соли: аквакатионы – непротолиты (кроме солей Be и Mg): NaCl = Na + + Cl рН = 7 непротолит Для бериллия и магния : [Be(H 2 O) 4 ] 2+ + H 2 O [Be(H 2 O) 3 (OH)] + + H 3 O + ; рН 7 [Mg(H 2 O) 6 ] 2+ + H 2 O [Mg(H 2 O) 5 (OH)] + + H 3 O + ; рН 7 Be 2+ ·H 2 O + H 2 O BeOH + + H 3 O + ; K K = 2,0·10 6 Mg 2+ ·H 2 O + H 2 O MgOH + + H 3 O + ; K K = 3,8·10 12

Общая характеристика s – элементов. Сложные вещества Бинарные соединения: гидриды MH, MH 2 ; пероксиды M 2 O 2, MO 2 ; нитриды M 3 N, M 3 N 2 KH + H 2 O = KOH + H 2 Na 2 O 2(т) + H 2 O 2Na + + OH + HO 2 2NaO 2 + H 2 O = NaOH + NaHO 2 + O 2 4NaO 2 + 2H 2 O = 4NaOH + 3O 2 2CsO H 2 O = 2CsOH + H 2 O 2 + 2O 2 Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3 CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 Be 2 C + 4H 2 O = 2Be(OH) 2 + CH 4

Распространение в природе 5. Ca – 3,38 % 6. Na – 2,63 % 7. K – 2,41 % 8. Mg – 1,95 % по массе. 17. Rb 19. Ba 23. Sr 28. Li 42. Cs 48. Be 92. Fr 226 Ra радиоактивный элемент Редкие и рассеянные элементы Соли Na, K, Ca и Mg – в природных соленых и пресных водах (моря, океаны, озера, реки, подземные воды)

Важнейшие минералы IА-группа Галит (каменная соль) NaCl Карналлит KMgCl 3. 6H 2 O Мирабилит Na 2 SO 4 ·10H 2 O Поллуцит (Cs,Na)Al(SiO 3 ) 2. nH 2 O Сильвин KCl Сильвинит (K,Na)Cl Сподумен LiAl(SiO 3 ) 2 Лепидолит K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3 Петалит LiAlSi 4 O 10 галит карналлит поллуцит сильвин лепидолит сподумен

Важнейшие минералы Фенакит Be 2 SiO 4 Берилл (Be 3 Al 2 )Si 6 O 18 (аквамарин, изумруд). Гипс CaSO 4 ·2H 2 O Кальцит CaCO 3 (известняк, мрамор, мел) Магнезит MgCO 3 Оливин (Mg, Fe II ) 2 SiO 4 Тальк Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Хризоберилл (BeAl 2 )O 4 Целестин SrSO 4 Шпинель (MgAl 2 )O 4 Стронцианит SrCO 3 Барит BaSO 4 барит кальцит магнезит шпинель целестин аквамарин IIА-группа

История открытия Г. Дэви: Na, K, Ca, Ba, Mg ( ) Р.Бунзен, Г.Кирхгоф: Rb, Cs (1861) Н. Воклен: Be (1798) Й. Арведсон: Li (1817) М. Пере: Fr (1939) М.Склодовская-Кюри, П.Кюри, Ж. Бемон: Ra (1898)