Головна » Хімія

Лужні метали

Електронна будова лужних металів характеризується наявністю на зовнішній електронній оболонці одного електрона, відносно слабко пов'язаного з ядром. З кожного лужного металу починається новий період в періодичній таблиці. Лужний метал здатний віддавати свій зовнішній електрон легше, ніж будь-який інший елемент цього періоду. Розріз лужного металу в інертному середовищі має яскравий сріблястий блиск. Лужні метали відрізняються невисокою щільністю, хорошою електропровідністю і плавляться при порівняно низьких температурах.

Завдяки високій активності лужні метали в чистому вигляді не існують, а зустрічаються в природі тільки у вигляді сполук (виключаючи францій), наприклад з киснем (глини і силікати) або з галогенами (хлорид натрію). Хлориди є сировиною для отримання лужних металів у вільному стані. Морська вода містить лужні метали 3 % NaCl і деякі кількості інших солей. Очевидно, що озера і внутрішні моря, а також підземні відкладення солей і розсоли містять галогеніди лужних металів у більших концентраціях, ніж морська вода. Наприклад, вміст солей у водах Великого Солоного озера (шт. Юта, США) складає 13,827 %, а в Мертвому морі (Ізраїль) до 31 % залежно від площі дзеркала води, що змінюється від пори року. Можна вважати, що незначний вміст KCl в морській воді в порівнянні з NaCl пояснюється засвоєнням іона K + морськими рослинами.

У вільному вигляді лужні метали отримують електролізом розплавів таких солей, як NaCl, CaCl2, CaF2 або гідроксидів (NaOH), так як немає більш активного металу, здатного витіснити лужний метал з галогеніда. При електролізі галогенідів необхідно ізолювати на катоді метал, так як одночасно на аноді виділяється газоподібний галоген, що активно реагує з виділяємим металом.

Оскільки у лужних металів на зовнішньому шарі всього один електрон, кожен з них є найбільш активним у своєму періоді, так, Li найактивніший метал в першому періоді з восьми елементів, Na відповідно в другому, а K найактивніший метал третього періоду, що містить 18 елементів (перший перехідний період). У підгрупі лужних металів (IA) здатність віддавати електрон зростає зверху вниз.

Хімічні властивості. Всі лужні метали активно реагують з киснем, утворюючи оксиди або пероксиди, відрізняючись у цьому один від одного: Li перетворюється на Li2O, а інші лужні метали в суміш M2O2 і MO2, причому Rb і Cs при цьому займаються. Всі лужні метали утворюють з воднем солеподібні термічно стабільні при високих температурах гідриди складу M + H, що є активними відновниками; гідриди розкладаються водою з утворенням лугів і водню і виділенням теплоти, що викликає займання газу, причому швидкість цієї реакції у літію вища, ніж у Na і K.

У рідкому аміаку лужні метали розчиняються, утворюючи блакитні розчини, і (на відміну від реакції з водою) можуть бути виділені знову при випаровуванні аміаку або додаванні відповідної солі (наприклад, NaCl з його аміачного розчину). При реакції з газоподібним аміаком реакція протікає подібно реакції з водою:

2M + 2NH3 = 2MNH2 + H2

Аміди лужних металів проявляють основні властивості подібно гідроксиду. Більшість сполук лужних металів, крім деяких сполук літію, добре розчинні у воді. За атомним розміром і зарядовою щільністю літій близький до магнію, тому властивості сполук цих елементів схожі. За розчинністю і термічною стійкості карбонат літію подібний карбонату магнію та берилію елементів підгрупи IIA; ці карбонати розкладаються при відносно невисоких температурах внаслідок більш міцного зв'язку МО. Солі літію краще розчинні в органічних розчинниках (спиртах, ефірах, нафтових розчинниках), ніж солі інших лужних металів. Літій (як і магній ) безпосередньо реагує з азотом, утворюючи Li3N (магній утворює Mg3N2), тоді як натрій та інші лужні метали можуть утворювати нітриди тільки в жорстких умовах. Метали підгрупи IA реагують з вуглецем, але найбільш легко протікає взаємодія з літієм (очевидно, завдяки його малому радіусу) і найменш легко з цезієм. І навпаки, активні лужні метали безпосередньо реагують з СО, утворюючи карбоніли (наприклад, K(CO)x), а менш активні Li і Na тільки в певних умовах.

Застосування. Лужні метали застосовуються як у промисловості, так і в хімічних лабораторіях, наприклад для синтезів. Літій використовується для отримання твердих легких сплавів, але які відрізняються крихкістю. Великі кількості натрію витрачаються для отримання сплаву Na4Pb, з якого отримують тетраетилсвинець Pb(C2H5)4антидетонатор бензинового палива. Літій, натрій і кальцій використовуються як компоненти м'яких підшипникових сплавів. Єдиний і тому рухливий електрон на зовнішньому шарі робить лужні метали прекрасними провідниками тепла і електрики. Сплави калію і натрію, що зберігають рідкий стан в широкому інтервалі температур, застосовують як теплообмінна рідина в деяких типах ядерних реакторів і завдяки високим температурам в ядерному реакторі використовуються для виробництва пари. Металевий натрій у вигляді підвідних електричних шин використовується в електрохімічній технології для передачі струмів великої потужності. Гідрид літію LiH є зручним джерелом водню, що виділяється в результаті реакції гідриду з водою. Літійалюмінійгідрід LiAlH4 і гідрид літію використовуються як відновники в органічному і неорганічному синтезі. Завдяки малому іонному радіусу і відповідно високій зарядовій щільності літій активний в реакціях з водою, тому з'єднання літію сильно гігроскопічні, і хлорид літію LiCl використовується для осушки повітря при експлуатації приладів. Гідроксиди лужних металів сильні основи, добре розчинні у воді; вони застосовуються для створення лужного середовища. Гідроксид натрію як найбільш дешевий луг знаходить широке застосування (тільки в США його витрачається на рік понад 2,26 млн. т).



ЗАВАНТАЖИТИ ПРЕЗЕНТАЦІЮ


Презентації на схожу тему:
Всього коментарів: 0
Имя *:
Email *:
Код *: