Щелочными металлами называются элементы-металлы ia группы периодической системы д. и. менделеева: литий li, натрий na, калий k, рубидий rb, цезий cs и франций fr.
электронное строение атомов. на внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют один электрон ns1. поэтому для всех металлов группы ia характерна степень окисления +1. этим объясняется сходство свойств всех щелочных металлов. для них (сверху вниз по группе) характерно: увеличение радиуса атомов; уменьшение электроотрицательности; усиление восстановительных, металлических свойств. нахождение в природе. из щелочных металлов наиболее широко распространены в природе натрий и калий. но из-за высокой активности они встречаются только в виде соединений. основными источниками натрия и калия являются: каменная соль (хлорид натрия nacl), глауберова соль, или мирабилит — декагидрат сульфата натрия na2so4 · 10h2o, сильвин — хлорид калия kcl, сильвинит — двойной хлорид калия-натрия kcl ·nacl и др. соединения лития, рубидия и цезия в природе встречаются значительно реже, поэтому их относят к числу редких и рассеянных.
свойства простых веществ. в твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. наличие металлической связи обусловливает общие свойства простых веществ-металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.
в свободном виде простые вещества, образованные элементами ia группы — это легкоплавкие металлы серебристо-белого (литий, натрий, калий, рубидий) или золотисто-жёлтого (цезий) цвета, высокой мягкостью и пластичностью.
img1.jpg
наиболее твёрдым является литий, остальные щелочные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.
только у натрия плотность немного больше единицы ρ=1,01 г/см3, у всех остальных металлов плотность меньше единицы.
свойства. щелочные металлы высокой активностью, реагируя с кислородом и другими неметаллами. поэтому хранят щелочные металлы под слоем керосина или в запаянных ампулах. они являются сильными восстановителями.
все щелочные металлы активно реагируют с водой, выделяя из неё водород. пример: 2na+2h2o=2naoh+h2↑.
взаимодействие натрия с водой протекает с выделением большого количества теплоты (т. е. реакция является экзотермической). кусочек натрия, попав в воду, начинает быстро двигаться по её поверхности. под действием выделяющейся теплоты он расплавляется, превращаясь в каплю, которая, взаимодействуя с водой, быстро уменьшается в размерах. если задержать её, прижав стеклянной палочкой к стенке сосуда, капля воспламенится и сгорит ярко-жёлтым пламенем. получение. металлический натрий в промышленности получают главным образом электролизом расплава хлорида натрия с инертными (графитовыми) . в расплаве хлорида натрия присутствуют ионы:
nacl⇄na++cl−.
при электролизе на катоде восстанавливаются катионы na+, а на аноде окисляются анионы cl−:
катод (–): 2na++2e=2na,
анод (+): 2cl−−2e=cl2↑. суммарное уравнение реакции при электролизе расплава хлорида натрия:
t -?
Вода получит количество теплоты Q1=m1c1(t-t1);
Калориметр получит количество теплоты Q2=m2c2(t-t1);
Гиря отдаст количество теплоты Q3=m3c3(t2-t).
Уравнение теплового баланса: Q1+Q2=Q3, m1c1(t-t1)+m2c2(t-t1)=m3c3(t2-t). Решим полученное уравнение:
m1c1t-m1c1t1+m2c2t-m2c2t1=m3c3t2-m3c3t.
m1c1t+m2c2t+m3c3t=m3c3t2+ m1c1t1 + m2c2t1;
t(m1c1+m2c2+m3c3)=m3c3t2+ m1c1t1 + m2c2t1;
t=(m3c3t2+ t1(m1c1 + m2c2))/(m1c1+m2c2+m3c3);
t=(0,5*460*100+ 12*(0,15*4200+0,2*400))/(0,15*4200+0,2*400+0,5*460) = (23000+8520)/940= 33,5°≈34°.
электронное строение атомов. на внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют один электрон ns1. поэтому для всех металлов группы ia характерна степень окисления +1.
этим объясняется сходство свойств всех щелочных металлов.
для них (сверху вниз по группе) характерно:
увеличение радиуса атомов;
уменьшение электроотрицательности;
усиление восстановительных, металлических свойств.
нахождение в природе. из щелочных металлов наиболее широко распространены в природе натрий и калий. но из-за высокой активности они встречаются только в виде соединений.
основными источниками натрия и калия являются:
каменная соль (хлорид натрия nacl),
глауберова соль, или мирабилит — декагидрат сульфата натрия na2so4 · 10h2o,
сильвин — хлорид калия kcl,
сильвинит — двойной хлорид калия-натрия kcl ·nacl и др.
соединения лития, рубидия и цезия в природе встречаются значительно реже, поэтому их относят к числу редких и рассеянных.
свойства простых веществ. в твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. наличие металлической связи обусловливает общие свойства простых веществ-металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.
в свободном виде простые вещества, образованные элементами ia группы — это легкоплавкие металлы серебристо-белого (литий, натрий, калий, рубидий) или золотисто-жёлтого (цезий) цвета, высокой мягкостью и пластичностью.
img1.jpg
наиболее твёрдым является литий, остальные щелочные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.
только у натрия плотность немного больше единицы ρ=1,01 г/см3, у всех остальных металлов плотность меньше единицы.
свойства. щелочные металлы высокой активностью, реагируя с кислородом и другими неметаллами.
поэтому хранят щелочные металлы под слоем керосина или в запаянных ампулах. они являются сильными восстановителями.
все щелочные металлы активно реагируют с водой, выделяя из неё водород.
пример:
2na+2h2o=2naoh+h2↑.
взаимодействие натрия с водой протекает с выделением большого количества теплоты (т. е. реакция является экзотермической). кусочек натрия, попав в воду, начинает быстро двигаться по её поверхности. под действием выделяющейся теплоты он расплавляется, превращаясь в каплю, которая, взаимодействуя с водой, быстро уменьшается в размерах. если задержать её, прижав стеклянной палочкой к стенке сосуда, капля воспламенится и сгорит ярко-жёлтым пламенем.
получение. металлический натрий в промышленности получают главным образом электролизом расплава хлорида натрия с инертными (графитовыми) .
в расплаве хлорида натрия присутствуют ионы:
nacl⇄na++cl−.
при электролизе
на катоде восстанавливаются катионы na+, а на аноде окисляются анионы cl−:
катод (–): 2na++2e=2na,
анод (+): 2cl−−2e=cl2↑.
суммарное уравнение реакции при электролизе расплава хлорида натрия:
2nacl→2na+cl2↑.