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 – ns1.
Рис. 1. Натрий и литий.
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.
Реакции щелочных металлов
Щелочные металлы, такие как литий, натрий, калий, рубидий и цезий, относятся к самым активным химическим элементам. Они реагируют с водой, воздухом и большинством неорганических соединений, образуя различные продукты.
Когда щелочный металл взаимодействует с водой, образуется гидроксид этого металла и выделяется водород. Например, реакция натрия с водой приводит к образованию гидроксида натрия и выделению водорода газа:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Эта реакция происходит достаточно быстро и сопровождается выделением тепла, поэтому взаимодействие щелочных металлов с водой обычно сопровождается факелом и возгоранием водорода.
Щелочные металлы также реагируют с кислородом воздуха, образуя оксиды металлов. Реакция натрия с кислородом происходит при нагревании и приводит к образованию оксида натрия:
4Na + O2 → 2Na2O
Реакции щелочных металлов с неорганическими соединениями также проходят активно. Например, натрий реагирует с хлоридом водорода, образуя хлорид натрия и выделяя водород:
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2
В результате реакций щелочных металлов образуются различные химические соединения, которые могут иметь важные применения в промышленности и научных исследованиях.
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 |
Рис. 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.
-
/10
Вопрос 1 из 10
Сообщение 2
Щелочные металлы — это химические элементы, которые расположены в 1А группе таблицы Менделеева. К данным металлам относятся: калий, рубидий, натрий, цезий, а также франций, литий.
Все элементы данной группы имеют лишь один электорн на своем внешнем энергетическом уровне. Следовательно, степень окисления у них будет +1. Все щелочные металлы очень похожи, так как для каждого из них характерна способность к:
- усилению восстановительных и металлических свойств
- уменьшению электропроницаемости
- увеличению радиуса атомов
Растворенные в воде (H2O) щелочные металлы образуют так называемые растворимые гидроксиды, которые называют щелочами.
Щелочные металлы в природе
Самыми распространенными элементами группы 1А являются калий и натрий. Однако, эти щелочные металлы обладают довольно высокой химической активностью, отчего встретить их в природе возможно исключительно в виде соединений. Наиболее богатыми источниками Na и K является каменная (NaCL) и некоторые другие соли. Соединения прочих металлов из данной группы встречаются крайне редко.
Калий — щелочной металл серебристого цвета. Этот элемент с легкостью вступает в реакцию с водой, в результате чего образуется щелочь. Это довольно легкий, быстроплавящийся металл. Известно, что люди с глубокой древности использовали соединения калия. Для этого они собирали золу и смачивали водой. Затем получившийся раствор фильтровали и выпаривали. В результате получался поташ — уникальное для своего времени моющее средство, содержащее калий.
Натрий — элемент, по своим химическим свойствам очень похожий на калий. Этот элемент шестой по распространенности в земной коре. В Древнем мире люди использовали соединения натрия. К примеру египтяне добывали соду(Na2CO3) в озерах Египта. С её помощью они бальзамировали трупы, готовили пищу, изготавливали краски и т. д.
Литий, рубидий, цезий — чрезвычайно редкие и рассеянные щелочные металлы серебристого цвета. Каждый из этих металлов очень легко плавится.
Франций — один из самых редких металлов на земле(реже встречается лишь астат). В земной коре содержится лишь 300-350 грамм этого радиогенного элемента.
При работе с щелочными металлами необходимо соблюдать технику безопасности, так как при взаимодействии с водой происходят реакция образования едких щелочей, что может вызвать огненную вспышку либо даже взрыв
Поэтому, важно надеть латексные перчатки и очки
Получение щелочных металлов
Щелочные металлы – это элементы первой группы периодической системы, включающие литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Они получаются различными методами.
Одним из способов получения щелочных металлов является электролиз плавящихся солей. Для этого используют специальные электролизеры, в которых нагретая соль переводится в плавящееся состояние. Затем на электроды электролизера подают электрический ток, и в результате на катоде осаждается щелочный металл.
Другим методом получения щелочных металлов является восстановление их соединений с помощью активных металлов. Например, натрий можно получить путем восстановления его оксида алюминием:
- Алюминий реагирует с оксидом натрия по следующему уравнению: 2Al + 3Na2O -> 1Na2O -> 3Na + Al2O3;
- Однако этот метод применяется редко, так как требует больших затрат энергии.
Также щелочные металлы можно получить с помощью реакции металла с водой. Например, реакция натрия с водой обладает высокой энергией и протекает с отделением водорода:
2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2.
Иногда щелочные металлы получают из руд, содержащих их соединения. Например, из руды полевого шпата (калиевый спат) получают калий. Это происходит путем обжига руды с содой и последующей нейтрализации полученного продукта с помощью кислоты:
Реакция | Продукт |
---|---|
KAlSi3O8 + 8Na2CO3 -> 1Na2CO3 -> 1SiO2 + 1K2CO3 + 4Na2SiO3; | K2CO3 |
K2CO3 + 2HCl -> 2KCl + H2O + CO2. | KCl |
Применение щелочных металлов
Литий, натрий и калий – это щелочные металлы, которые нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности.
Литий используется в производстве легких аккумуляторов, которые широко применяются в электронике, мобильных телефонах и электромобилях. Благодаря своим химическим свойствам, литий также применяется в производстве керамики, стекла, лекарственных препаратов и специальных сплавов.
Натрий является одним из основных элементов для производства различных видов соли, таких как поваренная соль, сода и глазировочные соли. Он также используется в производстве стекла, мыла, моющих средств и алюминия. Натрий используется в производстве жидкого аммиака для сельскохозяйственных целей.
Калий применяется в сельском хозяйстве как основной компонент удобрений для повышения плодородия почвы. Он также используется в производстве стекла, мыла и косметических продуктов. Калийные соединения находят применение в промышленности, например, в производстве беспылевых средств для обработки дорог и тротуаров.
Все щелочные металлы обладают высокой реактивностью, что является недостатком при их применении. В связи с этим, щелочные металлы обычно хранят в вакууме или бескислородной среде, чтобы предотвратить их окисление и реакцию с влагой из воздуха.
Сообщение по теме Щелочные металлы
Щелочные металлы — это элементы периодической таблицы, которые имеют один электрон в своей внешней оболочке. Они очень реактивны и легко образуют ионы с положительным зарядом. В этом докладе мы рассмотрим химические, физические и экологические аспекты щелочных металлов.
Химические свойства щелочных металлов
Щелочные металлы включают следующие элементы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Эти элементы имеют очень низкую электроотрицательность и очень высокую реактивность. Они реагируют с большинством не металлических элементов и химических соединений, образуя сильно основные растворы. Например, если поместить кусочек натрия в воду, он быстро реагирует, выделяя водород и образуя щелочную соль NaOH.
Физические свойства щелочных металлов
Щелочные металлы являются мягкими и легкими металлами с низкой плотностью. Они имеют низкие температуры плавления и кипения, а также низкие значения теплоемкости и теплопроводности. Эти свойства делают щелочные металлы полезными в различных областях науки и технологии.
Экологические аспекты щелочных металлов
Щелочные металлы очень важны для жизни на Земле. Например, натрий является необходимым элементом для регулирования водного баланса организма человека. Калий играет важную роль в функционировании сердца, мышц и нервной системы. Также щелочные металлы используются в различных промышленных процессах, таких как производство стекла, мыла, удобрений и батареек.
Заключение
В заключение, щелочные металлы — это группа элементов периодической таблицы, которые обладают высокой реактивностью и служат незаменимым катализатором в различных химических реакциях
Несмотря на их важность для жизни на Земле, щелочные металлы также могут иметь отрицательное влияние на окружающую среду, если они не используются в соответствии с экологическими нормами и правилами
Свойства щелочных металлов
Щелочные металлы — это элементы периодической системы, которые входят в первую группу: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). У щелочных металлов есть несколько характерных свойств, которые отличают их от других элементов.
Первое свойство: Щелочные металлы имеют низкую плотность и малую твёрдость. Именно поэтому они мягкие и легко режутся ножом. Например, кусок калия можно разрезать ножом как масло.
Второе свойство: Щелочные металлы очень реактивны. Они быстро окисляются на воздухе, покрываясь оксидной плёнкой. Чтобы предотвратить эту реакцию, щелочные металлы хранят в масле или покрывают защитной плёнкой.
Третье свойство: Щелочные металлы обладают высокой реакционной способностью с водой. При контакте со щелочным металлом вода начинает реагировать и выделяться водород. Эта реакция происходит очень быстро и сопровождается высвобождением большого количества тепла.
Четвертое свойство: Щелочные металлы образуют щелочи. При взаимодействии с водой они образуют гидроксиды, которые обладают выраженными щелочными свойствами. Например, литий реагирует с водой, образуя луговое растворение — гидроксид лития, натрий — гидроксид натрия, и так далее.
Пятое свойство: Щелочные металлы имеют низкую температуру плавления и кипения. Например, рубидий плавится при 39 градусах Цельсия, а кипит при 688 градусах Цельсия.
В целом, свойства щелочных металлов делают их важными и широко используемыми в различных областях, включая промышленность, медицину и технологии.