Каталог статей /

Щелочные металлы :: Химические свойства щелочных металлов

Щелочные металлы · Общая характеристика щелочных металлов · Химические свойства щелочных металлов · Получение щелочных металлов · Соединения щелочных металлов · Фотографии · Литература · Примечания · Близкие статьи · Официальный сайт ·


Из-за высокой химической активности щелочных металлов по отношению к воде, кислороду, и в некоторых случаях даже и азоту (Li, Cs) их хранят под слоем керосина. Чтобы провести реакцию со щелочным металлом, кусочек нужного размера аккуратно отрезают скальпелем под слоем керосина, в атмосфере аргона тщательно очищают поверхность металла от продуктов его взаимодействия с воздухом и только потом помещают образец в реакционный сосуд.

1. Взаимодействие с водой. Важное свойство щелочных металлов — их высокая активность по отношению к воде. Наиболее спокойно (без взрыва) реагирует с водой литий:

\mathsf{2 \ Li + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ LiOH + \ H_2 \uparrow}

При проведении аналогичной реакции натрий горит жёлтым пламенем и происходит небольшой взрыв. Калий ещё более активен: в этом случае взрыв гораздо сильнее, а пламя окрашено в фиолетовый цвет.

2. Взаимодействие с кислородом. Продукты горения щелочных металлов на воздухе имеют разный состав исходя из активности металла.

  • Только литий сгорает на воздухе с образованием оксида стехиометрического состава:

\mathsf{4 \ Li + \ O_2 \longrightarrow 2 \ Li_2O}

  • При горении натрия в основном образуется пероксид Na2O2 с небольшой примесью надпероксида NaO2:

\mathsf{2 \ Na + \ O_2 \longrightarrow \ Na_2O_2}

\mathsf{K + \ O_2 \longrightarrow \ KO_2}

Для получения оксидов натрия и калия нагревают смеси гидроксида, пероксида или надпероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:

\mathsf{2 \ Na + 2 \ NaOH \longrightarrow 2 \ Na_2O + \ H_2 \uparrow}

\mathsf{2 \ Na + \ Na_2O_2 \longrightarrow 2 \ Na_2O}

\mathsf{3 \ K + \ KO_2 \longrightarrow 2 \ K_2O}

Для кислородных соединений щелочных металлов характерна следующая закономерность: по мере увеличения радиуса катиона щелочного металла возрастает устойчивость кислородных соединений, содержащих пероксид-ион О22-и надпероксид-ион O2-.

Для тяжёлых щелочных металлов характерно образование довольно устойчивых озонидов состава ЭО3. Все кислородные соединения имеют различную окраску, интенсивность которой углубляется в ряду от Li до Cs:

Оксиды щелочных металлов обладают всеми свойствами, присущими главным оксидам: они реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

\mathsf{Li_2O + \ H_2O \longrightarrow 2 \ LiOH}

\mathsf{K_2O + \ SO_3 \longrightarrow \ K_2SO_4}

\mathsf{Na_2O + 2 \ HNO_3 \longrightarrow 2 \ NaNO_3 + \ H_2O}

Пероксиды и надпероксиды проявляют свойства сильных окислителей:

\mathsf{Na_2O_2 + 2 \ NaI + 2 \ H_2SO_4 \longrightarrow \ I_2 + 2 \ Na_2SO_4 + 2 \ H_2O}

Пероксиды и надпероксиды интенсивно взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды:

\mathsf{Na_2O_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ NaOH + \ H_2O_2}

\mathsf{2 \ KO_2 + 2 \ H_2O \longrightarrow 2 \ KOH + \ H_2O_2 + \ O_2 \uparrow}

3. Взаимодействие с другими веществами. Щелочные металлы реагируют со многими неметаллами. При нагревании они соединяются с водородом с образованием гидридов, с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием с образованием, следовательно, галогенидов, сульфидов, нитридов, фосфидов, карбидов и силицидов:

\mathsf{2 \ Na + \ H_2 \longrightarrow 2 \ NaH}

\mathsf{2 \ Na + \ Cl_2 \longrightarrow 2 \ NaCl}

\mathsf{2 \ K + \ S \longrightarrow \ K_2S}

\mathsf{6 \ Li + \ N_2 \longrightarrow 2 \ Li_3N}

\mathsf{2 \ Li + 2 \ C \longrightarrow \ Li_2C_2}

При нагревании щелочные металлы способны реагировать с другими металлами, образуя интерметаллиды. Быстро (со взрывом) реагируют щелочные металлы с кислотами.

Щелочные металлы растворяются в жидком аммиаке и его производных — аминах и амидах:

\mathsf{2 \ Na + 2 \ NH_3 \longrightarrow 2 \ NaNH_2 + \ H_2 \uparrow}

При растворении в жидком аммиаке щелочной металл теряет электрон, который сольватируется молекулами аммиака и придаёт раствору голубой цвет. Образующиеся амиды легко разлагаются водой с образованием щёлочи и аммиака:

\mathsf{KNH_2 + \ H_2O \longrightarrow \ KOH + \ NH_3 \uparrow}

Щелочные металлы взаимодействуют с органическими веществами спиртами (с образованием алкоголятов) и карбоновыми кислотами (с образованием солей):

\mathsf{2 \ Na + 2 \ CH_3CH_2OH \longrightarrow 2 \ CH_3CH_2ONa + \ H_2 \uparrow}

\mathsf{2 \ Na + 2 \ CH_3COOH \longrightarrow 2 \ CH_3COONa + \ H_2 \uparrow}

4. Качественное определение щелочных металлов. Поскольку потенциалы ионизации щелочных металлов невелики, то при нагревании металла или его соединений в пламени атом ионизируется, окрашивая пламя в определённый цвет:

Окраска пламени щелочными металлами
и их соединениями

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Информация на сайте из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу!