ЧАСТЬ И

ОБЩАЯ ХИМИЯ

НЕКОТОРЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ МЕТАЛЛОВ

Общая характеристика щелочных металлов

Строение атомов щелочных металлов

В внешнем электронном слое атомы щелочных металлов имеют по одному электрону. В передзовнішньому электронном слое у атома Лития 2 электроны, а у атомов других металлов по 8 электронов. Одинаковое строение не только внешнего, но и предпоследнего электронного слоя атомов всех щелочных металлов, кроме Лития, обусловливает большую сходство свойств этих элементов. В то же время увеличение заряда ядра и общего числа электронов в атоме с увеличением порядкового номера, увеличение числа электронных слоев (увеличение радиуса) вызывает некоторые различия в их свойствах (увеличение легкости отдачи валентных электронов, усиление металлических свойств).

Имея во внешнем электронном слое только по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом расстоянии от ядра, атомы этих элементов довольно легко отдают электрон, т.е. характеризуются низкой энергией ионизации. Образуемые при этом однозарядные положительные ионы имеют устойчивую электронную структуру соответствующего инертного газа (Li⁺ → Не ; Na+ → Ne и т.д.). Легкость отдачи внешних электронов характеризует рассмотрены элементы как наиболее типичных представителей металлов: металлические свойства щелочных металлов выражены очень четко.

Общие физические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы имеют кубическую объемно-центровану кристаллическую решетку, которая не является плотно упакованной (атомы занимают в ней лишь 68 % имеющегося объема), поэтому все щелочные металлы - легкие. Они имеют металлический блеск на свежем срезе металла.

Щелочные металлы характеризуются незначительной твердостью, малой плотностью, низкими температурами кипения и плавления, что объясняется слабыми химическими связями в кристаллических решетках этих металлов.

Общие химические свойства щелочных металлов

Щелочные металлы относятся к числу наиболее активных в химическом отношении элементов. На свежем срезе щелочные металлы имеют блестящую поверхность, однако, вступая в контакт с кислородом воздуха, они окисляются и быстро тускнеют, поэтому в случае необходимости их хранят под слоем керосина. Все щелочные металлы горят в атмосфере воздуха, образуя оксиды одного или нескольких типов - нормальные оксиды состава Ме₂О, пероксиды состава Ме₂О₂ и супероксиди Мэо₂. При этом только литий сгорает на воздухе с образованием оксида:

4Li + O₂ = 2Li₂О,

а другие щелочные металлы образуют пероксиды и супероксиди (или их смесь):

3Na + 2О₂ = Na₂O₂ + NaВ₂.

Оксиды Натрия и Калия могут быть получены только при нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:

К₂О₂ + 2К = 2K₂O.

Легко отдавая в химических реакциях свои валентные электроны, щелочные металлы являются энергичными восстановителями. Все щелочные металлы соединяются с водородом при нагревании, образуя гидриды:

2Ме + Н₂ = 2МеН.

При взаимодействия с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием образуются соответственно галогениды, сульфиды, нитриды, фосфиды, карбиды и силициды.

При взаимодействия щелочных металлов с водой образуются щелочи и водород:

2Ме + 2Н₂О = 2МеОН + Н₂.

Активность металлов возрастает сверху вниз по группе.

С кислотами все щелочные металлы реагируют со взрывом, поэтому такие реакции специально не проводят.

Соли щелочных металлов растворимы в воде, за исключением некоторых солей Лития: фторида, карбоната и фосфата.

Если внести в пламя газовой горелки соль щелочного металла, то она разлагается, и пары высвобожденного металла окрашивают пламя в характерный для данного металла цвет. Калий окрашивает пламя в фиолетовый цвет, Натрий - в желтый, а Литий - в малиновый. Летучие соли Рубидия и Цезия окрашивают бесцветное пламя горелки в розово-фиолетовый цвет.