Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Февраля 2011 в 15:54, реферат
периодической системе металлы преобладают. По многим свойствам металлы очень отличаются друг от друга: литий вдвое легче воды, а осмий тяжелее ее в 22,5 раза. Цезий или галлий можно легко расплавить в ладони, а вольфраму для плавления нужна температура лишь вдвое меньше, чем температура поверхности Солнца; литий, натрий или калий можно резать ножом, а чистый хром не всякий резец возьмет… Различна и химическая активность металлов – от почти полной химической инертности золота или платины до неукротимой реакционной способности калия или натрия.
Введение 3
Получение щелочных металлов и их химические свойства 4
Литий 4
Простое вещество литий 5
Натрий 6
Простое вещество натрий 7
Элементы подгруппы калия 7
Простые вещества подгруппы калия 8
Соединения с водородом 8
Соединения с кислородом 9
Гидроксиды 10
Растворы щелочных металлов 11
Соли щелочных металлов 12
Приложение I 13
Список использованной литературы 14
M (кр) ó M (p-p) ó M+ (p-p) + e- (p-p)
Как катион металла, так и электрон сильно сольватируются молекулами растворителя; например, в аммиаке образуются ионы Na(NH3)4+, и это приводит к общему выигрышу энергии при растворении.
Очевидно, что сольватированные электроны в заметных количествах не могут существовать в растворах, содержащих протоны, так как непременно должна идти реакция
H+ (p-p) + e- (p-p) = 1/2H2
или, иначе, обмен электроном между атомом металла и протоном:
M (кр) + H+ (p-p) = M+ (p-p) + 1/2H2
В водных растворах этот процесс количественно характеризуется стандартным восстановительным потенциалом. Для щелочных металлов E°k практически одинаковы и равны –2,9В. Такие большие отрицательные значения E° говорят о том, что ни при каких условиях щелочные металлы не могут существовать с водой и любыми водными растворами, а значит, не могут быть восстановлены из водного раствора.
Действительно, все щелочные металлы энергично, во многих случаях со взрывом, реагируют с водой и растворами кислот. Со щелочными растворами, в которых концентрация протонов мала, реакции идут более спокойно. Натрий, брошенный на поверхность воды, немедленно плавится за счет теплоты реакции, а иногда поджигает выделяющийся водород:
Na (кр) + H2O (ж) = NaOH (p-p) + 1/2H2
Калий всегда реагирует с водой со вспышкой или со взрывом.
Во всех своих соединениях щелочные металлы существуют в виде однозарядных катионов. Это относиться как к бинарным соединениям – галогенидам, халькогенидам, нитридам, карбидам, так и к солям со сложными многоатомными анионами.
Электростатические взаимодействия в ионных кристаллических решетках, содержащих однозарядные катионы, не очень велики, и энергии гидратации ионов оказываются вполне соизмеримы с ними. Поэтому, за редкими исключениями, соли щелочных металлов хорошо растворяются в воде. Хуже других растворимы фториды, карбонат и фосфат лития и перхлораты калия, рубидия и цезия.
При сильном нагревании солей, особенно при внесении их в пламя горящего водорода или бытового газа, происходит ряд процессов приводящих к появлению характерной окраски пламени.
Соли щелочных металлов находят самое широкое применение как в лабораторной практике, так и в различных областях промышленности и медицины.
Особенно широко используются карбонат и гидрокарбонат натрия, известные под общим названием сода. В технике и в быту различают кристаллическую соду Na2CO3×10H2O, кальцинированную соду – безводный карбонат Na2CO3 и питьевую соду – NaHCO3. Кроме того, следует упомянуть, что термин каустическая сода или каустик используется в технике для обозначения NaOH.
Основные
потребители соды – стекольное,
мыловаренное, бумажное, текстильное производство.
Сода служит исходным продуктом для получения
других солей натрия. Питьевая сода широко
применяется в медицине. В лабораторной
практике сода используется для нейтрализации
кислот при несчастных случаях.
Таблица 1-1. Физико-химические свойства щелочных металлов
| Величина | Li | Na | K | Rb | Cs |
| Энергия
ионизации атомов I1,
Эв (кДж/моль) |
5,4
(520) |
5,1
(492) |
4,3
(415) |
4,2
(405) |
3,9
(386) |
| Сродство
атомов к электрону,
Эв (кДж/моль) |
0,6
(57) |
0,3
(29) |
0,5
(48) |
0,4
(39) |
0,4
(39) |
| Электроотрицательность | 1,0 | 1,0 | 0,9 | 0.9 | 0,9 |
| Орбитальный радиус атома, нм | 0,159 | 0,171 | 0,216 | 0,229 | 0,252 |
| Энтальпия атомизации, кДж/моль | 159 | 107 | 89 | 81 | 77 |
| Температура плавления, °C | 180 | 98 | 64 | 39 | 29 |
| Температура кипения, °C | 1340 | 886 | 761 | 690 | 672 |
Таблица 1-2. Основные сведения о щелочных металлах
| Величина | 3Li | 11Na | 19Ka | 37Rb | 55Cs | 87Fr |
| Атомный вес | 6,94 | 22,99 | 39,1 | 85,47 | 132,9 | [223] |
| Валентные электроны | (2) 2s1 | (8) 3s1 | (8) 4s1 | (8) 5s1 | (8) 6s1 | (8) 7s1 |
| Металлический
радиус
Атома, А |
1,55 |
1,89 |
2,36 |
2,48 |
2,68 |
2,80 |
| Радиус иона Э+, А | 0,68 | 0,98 | 1,33 | 1,49 | 1,65 | 1,75 |
| Энергия
ионизации, Эв
Э° ® Э+ |
5,39 |
5,14 |
4,43 |
4,176 |
3,89 |
3,98 |
| Содержание
в земной
коре, ат. % |
0,02 |
2,0 |
1,1 |
4×10-3 |
9×10-5 |
¾ |
| Природные изотопы | 7Li
92,7% |
23Na
100% |
39Ka
93,1% |
85Rb
72,15% |
183Cs
100% |
¾ |
Таблица 1-3. Основные физические константы щелочных металлов
| Величина | Li | Na | K | Rb | Cs |
| Плотность, г/см3 | 0,53 | 0,97 | 0,85 | 1,5 | 1,9 |
| Твердость (алмаз 10) | 0,6 | 0,4 | 0,5 | 0,3 | 0,2 |
| S°298, дж/г-ат×град | 28,1 | 51,2 | 64,2 | 76,2 | 84,3 |
| Теплоемкость (H2O 1) | 0,83 | 0,29 | 0,17 | 0,08 | 0,05 |
| Теплопроводность | 11 | 21 | 14 | 8 | 5 |
| DH°возг.298,кДж/г-ат | 159,3 | 92,0 | 90,4 | 82,1 | 78,2 |
| Т. пл., °C | 179 | 98 | 63 | 39 | 29 |
| Т. кип., °C | 1350 | 900 | 776 | 680 | 666 |