Химия элементов IA группы.

Элементы IA группы, называемые щелочными металлами, имеют электронную формулу ns1. Они являются сильными восстановителями. Для них характерна степень окисления +1. В этой степени окисления атомы щелочных металлов устойчивы и восстанавливаются с большим трудом. В природе щелочные металлы находятся в виде соединений - солей : хлоридов, сульфатов, карбонатов, силикатов и т.д. Из-за устойчивости соединений щелочных металлов в их степени окисления +1, эти металлы можно получить лишь электролизом расплавов их солей или действием более сильных восстановителей. Например, натрий получают электролизом расплава NaCl, а калий - пропусканием паров натрия через хлорид калия при 800оС:

KCl + Na ® K + NaCl

Щелочные металлы мягкие, легко режутся ножом, на свежем срезе имеют серебристую окраску. Все они легкие и легкоплавкие металлы с хорошей электропроводностью. В парообразном состоянии атомы щелочных металлов образуют молекулы Э2, например, Na2. В кристаллическом состоянии для щелочных металлов характерны объемно-центрированные кубические решетки.

Химические свойства щелочных металлов.

Щелочные металлы весьма активны. Их активность увеличивается в ряду от лития к францию, с увеличением их радиусов и уменьшением их потенциалов ионизации. Кислород воздуха окисляет их при обычной температуре:

4Na + O2 ® 2Na2O

поэтому их хранят под слоем углеводорода (керосина).

При сгорании щелочные металлы образуют оксиды Li2O, пероксиды Na2O2, супероксиды KO2:

4Li + O2 ® 2Li2O

2Na + O2 ® 2Na2O2

K + O2 ® KO2

Щелочные металлы активно реагируют с неметаллами (галогенами, водородом, серой, фосфором и др.). Например:

2Na + Cl2 ® 2NaCl

2Na + H2 ® 2NaH

Щелочные металлы реагируют с водой, образуя соответствующие гидроксиды и водород, а поскольку реакция экзотермическая, то выделяющийся водород самовоспламеняется:

2Na + 2H2O ® 2NaOH + H2­

2H2 + O2 ® 2H2O

Химические свойства соединений щелочных металлов

Гидриды щелочных металлов - солеобразные вещества - например, Na+1Н-1, взаимодействуют с водой и кислотами:

NaH + H2O ® NaOH + H2

NaH + HCl ® NaCl + H2

Оксиды щелочных металлов являются активными основными оксидами:

Na2O + H2O ® NaOH

Na2O _ CO2 ® Na2CO3

Na2O + 2HCl ® 2NaCl + H2O

Гидроксиды щелочных металлов являются растворимыми гидроксидами - щелочами. При этом их степень диссоциации увеличивается от LiOH к CsOH.

NaOH ® Na+ + OH- ( = 1)

2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + H2O

2NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2H2O

2NaOH + ZnO Na2ZnO2 + H2O

3NaOH + Al(OH)3 ® Na3[Al(OH)6]

3NaOH + FeCl3 ® Fe(OH)3¯ + 3NaCl

Пероксиды Na2O2 и супероксиды KO2 являются сильными окислителями, они разлагаются водой с образованием H2O2 и O2:

Na2O2 + 2H2O ® 2NaOH + H2O2

2KO2 + 2H2O ® 2KOH ® H2O2 + O2

Соли щелочных металлов хорошо растворяются в воде (кроме солей лития). Соли лития окрашивают пламя горелки в карминово-красный цвет, соли натрия - в желтый цвет, соли калия - в светло-фиолетовый цвет. Соли щелочных металлов со слабыми кислотами гидролизуются, создавая щелочную среду.

NaCl - поваренная соль. Человек потребляет 5-10 кг соли в год. NaNO3 - азотное удобрение. Сода Na2CO3 используется в производстве стекла, мыла, в текстильной и бумажной промышленности. Избыток солей натрия в почве - засоление почв - снижает их плодородие. Соли калия KCl, KNO3, KPO3 являются удобрениями.