Выполнил: Царёв Виктор Александрович Обучающийся 2 курса группы 239 «Судовождение» ГАОУ СПО «Чистопольский политехнический колледж»

Характеристика химических элементов ! Для элементов от Na до Cs характерно образование пероксидов и надпероксидов при сгорании на воздухе: Na 2 O 2 пероксид натрия; KO 2 RbO 2 надпнроксиды калия, рубидия, цезия CsO 2 Элемент Электронное строение последнего энергоуровня Степень окисления Основные соединения Нахождения в природе ! Только в виде соединений Li Na K Rb Cs Fr ns 1 0,+1 O Me +1 OH KO LiAI(SiO 3 ) 2 сподумен NaCIгалит(каменная соль) NaAIFкриолит Na 2 SO · 10H 2 Oмирабилит (глауберова соль) NaCI · KCIсильвинит KCIсильвин KCI · MgCI 2 · 6H 2 Oкарналлит встречаются в минералах калия Frискусственно полученный элемент, изотопы нестабильны

Характеристика простых веществ Элемен ты Физические свойства Химические свойства Li Na K Rb Cs со +Г 2 MeГ сл +O 2 (горение) Li 2 O,Na 2 O 2,KO 2 (Cs,Rb) ож +S, +P, t Me 2 S,Me 2 P ны +H 2,t MeH ми +C, +Si, P, t Me 2 C 2,Me 3 P,Me 4 Si +H 2 O(очень бурно) MeOH + H 2 в- +NH 3,t MeNH(амид) + H 2 ва +H n KO (бурно) Me n KO + H 2 (кромеHNO 3 ) ми +Me n (KO) m p-p ! нет,так как O реагируют с водой +R OH, R C OH R OMe + H 2 R COOMe + H 2 органические в-ва Цветt пл °сp г/см 3 Сереб ристо- белые золоти сто- желты й ,53 0,97 0,86 1,5 1,9

Характеристика простых веществ (продолжение) ! Щелочные металлы могут вытеснять некоторые металлы из расплавов их солей. Например: 3Na + AICI 3 = t 3NaCI + AI расплав ! С азотом в обычных условиях реагирует только литий: 6Li + 3N 2 =2Li 3 N Остальные представители щелочных металлов с азотом реагируют при очень высоких температурах и образуют непрочные соединения. ! Реакции щелочных металлов с кислотами и особенно с HNO 3 и H 2 SO 4 протекают конц. очень бурно. Эти реакции из-за своей опасности не имеют практического значения.

Получение щелочных металлов в промышленности Щелочные металлы получают электролизом расплавов их хлоридов: эл-з 2 NaCI === 2Na + CI 2 расплав Калий получают натрийтермическим методом из расплавов его гидроскида или хлорида: t KCI +Na = NaCI + K.

! Щелочные металлы не восстанавливаются из природных соединений углем, оксидом углерода (ІІ) и водородом. Рубидий и цезий восстанавливают из хлоридов металлическим кальцием (в вакууме): °C 2RbCI + Ca ====== 2Rb + CaCI 2 Цезий высокой частоты получают (в вакууме) по реакции 1000°C 2Cs 2 CrO 4 + 5Zr ===== 4Cs + 5ZrO + Cr 2 O 3 Литий, кроме электролиза расплава хлорида, получают алюмотермически (в вакууме): 1200°C 3LiAiO 2 + AI ===== 3Li + 2AI 2 O 3

Применение щелочных металлов Металл Применение Li Для получения трития: + = + ; в ядерных реакторах. Получение сплавов для подшипников; восстановитель в органическом синтезе Na K В ядерных реакторах и как восстановитель в органическом синтезе; для натрийтермического получения металлов (Ti), для получения пероксида натрия Rb Cs Изготовление фотоэлементов

Оксиды Физические свойства Химические свойства Получение Li 2 O Na 2 O K 2 O Rb 2 O Cs 2 O Твердые белые Желтый Оранжевый ! Основные оксиды хим +H 2 O MeOH ичес кая +HnKO Me n KO + H 2 O актив +кислотный оксид Me n KO ность и основ ность 4Li +O 2 = 2Li 2 O t 4Me + O 2 ==== 2Me 2 O недост. t Me 2 O 2 + 2Me = 2Me 2 O t MeO 2 + 3Me = 2Me 2 O

Краткая характеристика пероксидов и надпероксидов Пероксиды и надпероксиды щелочных металлов – твердые вещества. Взаимодействуют с водой и кислотами: 2Na 2 O 2 + 2H 2 O = 4NaOH + O 2 4KO 2 + 2H 2 O = 4KOH + 3O 2 Na 2 O 2 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O 2 2KO 2 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O 2 + O 2 ! Для регенерации кислорода в закрытых помещениях используют пероксид натрия: 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2

Гидроксиды щелочных металлов Гидроксид Физические свойства Промышленные способы получения LiOH NaOH KOH RbOH CsOH Твердые белые вещества, р сильно гигроскопичны и а хорошо растворимы в воде. с t Оказывают разъедающее тв пл действие на органические о вещества ри мо сть эл-з 2MeCI + 2H 2 O === H 2 + CI 2 +2MeOH ! Другие способы получения щелочей – см. раздел «Свойства простых веществ и их соединений»

Химические свойства щелочей t Li 2 O + HO ! остальные не разлагаются +H n KO Me n KO + H 2 O ! или кислая соль + кислотный оксид Me n KO +H 2 O MeOH + основная средняя соль Me(OH) m + Me n KO типичные + кислая соль Me n KO + H 2 O основные + амфотерный t Me n MeO + H 2 O гидроксиды гидроксид Me n [Me(OH) m ] ! в растворе + амфотерный t Me n MeO 2 + H 2 O оксид +H 2 O Me n [Me(OH) m ] + Be, (Zn, AI …) + H 2 O Me n [Me(OH) m ] +H 2 + C 6 H 5 OH (фенолы) C 6 H 5 OMe + H 2 O феноляты + сложные эфиры, жиры RCOOMe + спирт + HeMe (CI 2, Si, P, S) неметаллы

Применение щелочей ! Наибольшее значение имеет гидроксид натрия и калия. NaOH – применяется в мыловаренной, кожевенной, текстильной, формацевтической промышленности, в сельском хозяйстве. KOH – мыловаренная промышленность, получение карбоната и хлората калия, в органическом синтезе. ! Гидроксид натрия иначе называют каустической содой («едкая сода»), что связано с карбонатным способом его получения: Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + 2NAOH.

Промышленное получение щелочей В промышленных масштабах гидроксиды щелочных металлов получают электролизом их хлоридов (водные растворы): 2NaCI + 2H 2 O H 2 + CI 2 +2NaOH; 2KCI + 2H 2 O H 2 + CI 2 + 2KOH; 2LiCI + 2H 2 O H 2 + CI 2 + 2LiOH Существуют и другие способы получения (см. раздел «Применение щелочей»).

Соли щелочных металлов Соли щелочных металлов твердые и в большинстве случаев белые вещества. ! Среди солей щелочных металлов имеются окрашенные соли, но их окраска определяется анионами. Например: K 2 Cr 2 O 7 – оранжевый. Na 2 Cr 2 O 7 – красно-оранжевый. KMnO 4 – темно-фиолетовый. Соли щелочных металлов практически все хорошо растворимы в воде. ! LiF, Li 2 CO 3, Li 3 PO 4 – малорастворимы. Щелочные металлы образуют средние и кислые соли.

Соли щелочных металлов (продолжение). галогениды Средние сульфаты плавятся без разложений соли силикаты карбонаты ! Li 2 CO = 3Li 2 O + CO 2 нитраты t MeNO 2 + O 2 ! Нитраты обладают сильными окислительными свойствами Общие с другими солями (см. раздел «Основные классы неорганических соединений»). гидрокарбонаты t Me 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 Кислые ! 2LiHCO 3 Li 2 O + 2CO 2 + H 2 O соли 200°С Me 2 S 2 O 7 + H 2 O гидросульфаты дисульфат t>200°C Me 2 SO 4 + SO 3 ! Гидросульфаты проявляют кислотные свойства. 2NaHSO 4 + Na 2 CO 3 2Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O ! Соли щелочных металлов и слабых кислот подвергаются гидролизу.

Распознавание соединений щелочных металлов по окрашиванию пламени ! В отличие от других щелочных металлов ион лития Li может играть роль комплексообразователя: LiBr + 4NH 3 = [Li(NH 3 ) 4 ]Br. Кроме того, свойства некоторых соединений лития (например, гидроксида, карбоната) аналогичны соединениям магния (диагональная периодичность): 4LiOH 2Li 2 O + 2H 2 O; Mg(OH) 2 MgO + H 2 O; Li 2 CO 3 Li 2 O + CO 2 ; MgCO 3 MgO + CO 2. Соединения Окрашивание пламени лития малиновое натрия желтое калия фиолетовое рубидия сиреневое цезиясинее

Применение солей щелочных металлов Соль Тривиальное название Применение NaCIПоваренная сольВ пищевой промышленности, получение натрия и его соединений NaHCO 3 Питьевая содаВ пищевой промышленности, в быту, в медицине и лабораторной практике Na 2 CO 3 10H 2 OКристаллическая сода Производство стекла, моющих средств, бумаги, тканей Na 2 SiO 3 Жидкое стекло Силикатный клей, получение кремниевой кислоты и силикагеля KCIХлорид калия Калийное удобрение, получение гидроксида калия и других соединений калия KCI NaCIСильвинит Получение хлорида калия, калия и его соединений K 2 CO 3 Поташ Калийное удобрение- зола, в производстве мыла, стекла, крашение тканей KNO 3 Калийная селитра Минеральное удобрение, компонент черного пороха (2KNO 3 + 3C + S)

Применение солей щелочных металлов (продолжение) ! Соединения калия и натрия играют важную биологическую роль. Катионы калия и натрия участвуют в проведении нервных импульсов в организмах животных и поддерживают водно-солевой режим. Калий необходим растениям для нормального протекания процесса фотосинтеза, повышает устойчивость растений к грибковым и бактериальным заболеваниям. ! Соли натрия накапливаются в почках засушливых районов, что вызывает их соление. Засоленные почвы (солонцы, солончаки) содержат много карбоната, сульфата и хлорида натрия. Для их рассолонцевания используют гипсование (вносят гипс – CaSO 4 · 2H 2 O). ! Летучие соли щелочных металлов окрашивают пламя, и поэтому их используют в пиротехнике.

Литература: «Неорганическая химия. Весь школьный курс в таблицах», Н.В.Манкевич, ООО «Современная школа» 2010