Натрий и Калий как представители щелочных металлов: строение атомов, распространение в природе. Физические и химические свойства натрия и калия. Добывания, применение натрия и калия

Натрий и Калий являются элементами главной подгруппы i группы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне атомов этих элементов находится 1 неспаренный s-электрон. Пытаясь завершить внешний энергетический уровень, атомы этих элементов энергично отдают один электрон и проявляют свойства активных восстановителей. В своих соединениях эти элементы являются одновалентними. Следовательно, Натрий и Калий - типичные представители щелочных металлических элементов.

В природе щелочные элементы встречаются только в виде солей. Важнейшими минералами Натрия является каменная соль или галит NaCl, чилийская селитра NaNO₃, глауберова соль или мирабилит Na₂SO₄ · 10H₂O. Большая количество солей Натрия кристаллизуется при испарении морской воды. Массовая доля Натрия в земной коре составляет 2,6 %. Калий, как и Натрий, является достаточно распространенным химическим элементом. Массовая доля Калия в земной коре - 2,5%. Природные соли Калия - сильвін KCl, сильвинит КCl · NaCl, карналлит КCl · MgCl₂ · 6H₂O. Калий входит в состав полевых шпатов и слюды.

Катионы Натрия и Калия играют важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Натрий содержится в костной ткани, крови, мозге, легких, жидкости глаза, спинномозговой жидкости. Катионы Натрия участвуют в поддержании осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, в проведении нервных импульсов. Калий содержится в костной ткани, мышцах, крови, мозге, сердце, почках. Катионы Калия берут участие в проведении биоэлектрических потенциалов в нервах и мышцах, в регуляции сокращений сердца и других мышц, поддерживают осмотическое давление в клетках, активируют некоторые ферменты.

За физическими свойствами натрий и калий являются типичными металлами. Они имеют серебристо-белый цвет, высокую электропроводность и теплопроводность. Отличаются они тем, что есть достаточно пластичными, мягкими (их легко резать ножом), легкими (плавают на поверхности воды) и легкоплавкими. Свежие срезы натрия и калия блестят. Эти металлы очень активные, поэтому их хранят под слоем керосина или в запаянных ампулах.

Натрий и калий имеют высокую химическую активность и являются сильными восстановителями. На воздухе натрий и калий легко окисляющиеся. Продуктами реакции являются соответствующие оксиды и пероксиды этих элементов:

4Na + O₂ = 2Na₂O

2Na + O₂ = Na₂O₂

4K + O₂ = 2K₂O K +O₂ = KO₂.

Натрий и калий активно реагируют с галогенами с выделением света. При взаимодействии натрия с хлором образуется натрий хлорид:

2Na + Cl₂ = 2NaСl.

Продуктами реакций натрия и калия с серой есть сульфиды этих элементов, например:

2K + S = K₂S.

При взаимодействии натрия и калия с водой образуется соответствующий луг и газуватий водород.

Натрий реагирует с водой достаточно активно:

2Na + 2H₂O = 2NaOH +H₂↑.

Реакция калия с водой происходит еще активнее с возможным самовоспламенением водорода:

2K + 2H₂O = 2KOH +H₂.

Натрий и калий добывают электролизом расплавов хлоридов и гидроксидов этих элементов. Впервые натрий и калий были получены в 1807 году английским ученым Гемфри Дэви.

Натрий используют как наполнитель газоразрядных ламп. В металлургии натрием восстанавливают некоторые редкие металлы: титан, цирконий, тантал. Калий используют в фотоэлементах. Натрий, калий и их сплавы применяют как теплоносители в ядерных энергетических установках. Калий является важным элементом для развития растений, и вносится в почву в виде калийных удобрений.