Оксиды и пероксиды щелочных металлов
Общая характеристика металлов. Металлы – это элементы, проявляющие в своих соединениях только положительные степени окисления, и в простых веществах которые имеют металлические связи. Металлическая кристаллическая решетка - решетка, образованная нейтральными атомами и ионами металлов, связанными между собой свободными электронами. У металлов в узлах кристаллической решетки находятся атомы и положительные ионы. Электроны, отданные атомами, находятся в общем владении атомов и положительных ионов. Такая связь называется металлической. Для металлов наиболее характерны следующие физические свойства: металлический блеск, твердость, пластичность, ковкость и хорошая проводимость тепла и электричества. Теплопроводность и электропроводность уменьшается в ряду металлов: Аg Сu Аu Аl Мg Zn Fе РЬ Hg Многие металлы широко распространены в природе. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее: алюминия — 8,2%; железа — 4,1%; кальция — 4,1%; натрия — 2,3%; магния — 2,3%; калия - 2,1%; титана — 0,56%. Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: — 1,05%, — 0,12%. Элементы I группы Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Общая характеристика: К элементам главной подгруппы I-ой группы Периодической системы относятся Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Их принято называть щелочными металлами. История открытия химических элементов IA группы. Эти металлы в своих рядах являются первыми, т.е. именно у них начинается заполнение электронами нового электронного слоя. Их валентную электронную конфигурацию можно в общем виде обозначить так: ns1, где n - номер периода, в котором находится металл. Плотность, температура плавления, температура кипения простых веществ элементов IA группы. Щелочные металлы имеют серебристо-белый цвет, а цезий - золотисто-желтый. Хранят щелочные металлы под слоем керосина или бензола. Металлические К, Rb, Cs самопроизвольно загораются на воздухе. Первый потенциал ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность по Полингу атомов элементов IA группы. При комнатной температуре щелочные металлы находиться в твердом (кристаллическом) состоянии, хотя все они имеют очень невысокую температуру плавления. Первые три металла легче воды и плавают на ее поверхности, вступая в бурную реакцию: 2 Me + 2 H2O = 2 MeOH + H2. Щелочные металлы самые активные из всех металлов. Поэтому иногда говорят, что атомы щелочных металлов "стремятся отдавать свой валентный электрон, чтобы приобрести устойчивую электронную оболочку инертного газа". Это не совсем так: чтобы у атома щелочного металла отнять электрон и превратить его в положительно заряженный ион: Me - e + ПИ = Me+ необходимо затратить достаточно большую энергию ПИ (потенциал ионизации). При переходе от Li к Cs она уменьшается и поэтому активность металла, т.е. способность к химическому взаимодействию - увеличивается. И уж совсем неожиданны данные о сродстве к электрону (СЭ) у атомов щелочных металлов: изолированные атомы щелочных металлов "с удовольствием", т.е. с выделением энергии (СЭ) присоединяют к себе электрон: Me + e = Me- + СЭ. Отсюда следует очень важный вывод, что поведение изолированных атомов щелочных металлов - это одно, а их поведение в молекулах, т.е. при взаимодействии с атомами других химических элементов - это качественно другая ситуация. В молекулах атомные орбитали преобразовываются в молекулярные орбитали, валентные электроны атомов в молекуле находятся в совместном пользовании или сильно смещаются к одному из атомов вплоть до образования ионной связи. Типичные степени окисления элементов IA группы в различных соединениях +1. Таким образом, имеются две степени окисления у элементов IA группы: 0 - в молекулах Ме2 и в металлическом состоянии и +1 - в соединениях ( ярко выраженная ионная связь. Очень высокая химическая активность щелочных металлов обусловлена низкими ПИ, легко разрушаемой кристаллической структурой и малой плотностью. Получение Li, Na, K (Ме) получают электролизом расплавов их хлоридов или гидроксидов: 2KCl = 2K+ + 2Cl-, Температуры плавления хлоридов и гидроксидов щелочных металлов, oС
Гидроксиды МеОН имеют меньшую, чем у хлоридов, температуру плавления, они термически вполне устойчивы, а при электролизе из расплавов идет процесс: 4МеOH = 4Ме + 2H2O + O2. Используя относительно меньшую, чем у Al, Si, Ca, Mg, температуру кипения, можно получать щелочные металлы восстановлением их из оксидов, хлоридов, карбонатов при высоких температурах: 3Li2O + 2Al 6Li + Al2O3, Свойства: Щелочные металлы - очень сильные восстановители. Они энергично реагируют с большинством неметаллов, разлагают воду и бурно взаимодествуют с кислотами. В общем виде (обозначая атом щелочного металла просто Ме) эти реакции будут выглядеть так: 2Me + H2 = 2MeH (гидриды), Гидриды щелочных металлов реагируют с водой и кислородом: MeH + H2O = MeOH + H2, Из солей щелочных металлов с галогенами гидролизуются только фториды: MeF + H2O = MeOH + HF. Li используют в некоторых сплавах и для получения трития в термоядерном синтезе. Na и K применяют для получения Ti, Zr, Nb, Ta: TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl. Li, Na, и K используют в реакциях органического синтезах. Na эффективен при осушке органических растворителей. Сs применяется для изготовления фотоэлементов, так как у его атомов самое малое значение ПИ из всех химических элементов. Оксиды и пероксиды щелочных металлов Атомы щелочных металлов (Ме) в соединениях одновалентны. Поэтому общая формула оксидов - Me2O, пероксидов - Me2O2. Приведем перечень всех соединений щелочных металлов с кислородом: · Li2O, · Na2O, Na2O2 (пероксид), · K2O, K2O2 (пероксид), KO2 (надпероксид), KO3 (озонид), · Rb2O, Rb2O2 (пероксид), RbO2 (надпероксид), · Cs2O, Cs2O2 (пероксид), CsO2 (надпероксид). Литий не образует пероксидов, у Na - один пероксид, у K, Rb и Cs есть надпероксиды типа MeO2, у калия известен озонид. Все это надо учитывать при изучении взаимодействия щелочных металлов с кислородом и озоном: 4 Li + O2 2 Li2O, Оксиды щелочных металлов можно получить из надпероксидов: 2МеO2 Ме2O2 + О2 и пероксидов: Ме2O2 + 2Ме 2 Ме2O. Li2О обычно получают при нагревании его карбоната: Li2CO3 Li2O + CO2. Оксиды щелочных металлов, растворяясь в воде, дают щелочи: Ме2O + H2O = 2 МеOH. Пероксиды и надпероксиды также реагируют с водой: Ме2O2 + 2 H2O = 2 МеOH + H2O2, с кислотными оксидами и кислотами: Me2O + SO3 = Me2SO4, Пероксиды и надпероксиды являются сильными окислителями: Me2O2 + 2FeSO4 + 2H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + Me2SO4 + 2H2O, но могут и сами окисляться: 5Me2O2 + 2KMnO4 +8H2SO4 ® 2MnSO4 + 5Me2SO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2 . Надпероксид калия поглощает СО2 и регенерирует кислород: 4KO2 + 2H2O + 2CO2 = 4KHCO3 + O2. Гидроксиды Гидроксиды имеют общую формулу МеОН. Получение Гидроксиды получают с помощью обменных реакций из сульфатов и карбонатов: Me2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4¯ + 2 MeOH, электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов: 2 МеCl + 2 H2O = 2 МеOH + H2 + Cl2, Свойства Галогениды щелочных металлов в воде полностью диссоциируют на ионы - это самые сильные основания. Твердые щелочи очень гигроскопичны и это позволяет использовать их в качестве эффективных осушителей. Они энергично взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами и гидроксидами, с многоосновными кислотами могут давать кислые соли. 2Al + 2 MeOH + 6 H2O = 2Me[Al(OH)4] + 3H2, Натриевые соли очень широко используются в химической промышленности, их применение рассматривается в соответствующих группах неметаллов. Калийные соли используют как удобрение и при получении стекла.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1204)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |