3. Хімічні властивості лужних металів

Лужні метали є дуже сильними відновниками. Вони легко віддають електрон зовнішнього шару з утворенням катіона Me⁺.

Завдяки високій хімічній активності лужні метали здатні реагувати з сухим воднем з утворенням гідридів МеН:

2K + H₂ = 2KH (гідрид калію).

Гідриди лужних металів – це тверді речовини, що мають іонні кристалічні ґратки; аніоном в них є Н^–, оскільки при електролізі розплаву LiH водень виділяється на аноді.

Термічна стійкість гідридів зменшується від LiH до CsH. Гідриди лужних металів – сильні відновники. З водою вони взаємодіють з виділенням водню:

KH + H₂O = KOH + H₂.

Реакційна здатність гідридів від LiH до CsH зростає.

Лужні метали при нагріванні взаємодіють з азотом, утворюючи нітриди Me₃N. Літій сполучається з азотом навіть за кімнатної температури:

6Li + N₂ = 2Li₃N (нітрид літію).

Нітриди лужних металів розкладаються водою з утворенням аміаку та відповідного гідроксиду:

Li₃N + 3H₂O = 3LiOH + NH₃

Лужні метали енергійно сполучаються з киснем. На повітрі рубідій і цезій здатні самозайматися, натрій і літій займаються лише при нагріванні. З усіх лужних металів лише літій утворює оксид Li₂O, натрій утворює пероксид Na₂O₂, а калій, рубідій і цезій – надпероксиди (або супероксиди) – KO₂, RbO₂ i CsO₂. Оксиди цих металів можна отримати окисненням при недостачі кисню або при взаємодії стехіометричних кількостей металу і пероксиду:

Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O;

KO₂ + 3K = 2K₂O.

Пероксиди і надпероксиди лужних металів – сильні відновники. При взаємодії пероксидів з водою утворюється луг і пероксид гідрогену:

Na₂O₂ + H₂O = NaOH + H₂O₂,

а надпероксидів з водою – пероксид гідрогену і кисень:

4KO₂ + 4H₂O = 4KOH + O₂ + 4H₂O₂.

Окиснювальна здатність МеО₂ дуже висока.

Оксиди лужних металів дуже енергійно взаємодіють з водою з утворенням лугів:

K₂O + H₂O = 2KOH.

Ще енергійніше взаємодіють з водою самі лужні метали, причому зі збільшенням протонного числа елемента інтенсивність взаємодії його з водою зростає (Rb i Cs реагують з водою з вибухом):

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂.

Лужні метали також здатні витісняти водень з розведених розчинів кислот і аміаку. З розчином аміаку під час нагрівання вони утворюють аміди і водень:

2Na + 2NH₃ = 2NaNH₂ + H₂;

амід натрію

Всі лужні метали легко реагують з усіма неметалами, утворюючи відповідні продукти приєднання:

2Na + Cl₂ = 2NaCl (хлорид натрію);

2Na + S = Na₂S (сульфід натрію);

3K + P = K₃P (фосфід калію);

а також із багатьма оксидами і солями, відновлюючи окиснений елемент до вільного стану:

10Na + Nb₂O₅ = 5Na₂O + Nb;

5K + K₂TaF₇ = Ta + 7KF.

Гідроксиди лужних металів – це безбарвні кристалічні речовини, добре розчинні у воді. Розчинні у воді гідроксиди цих металів називаються лугами, тому метали Li, Na, K, Rb i Cs називаються лужними металами.

Найбільше практичне значення мають гідроксиди натрію і калію. NaOH i KOH добувають у великих кількостях електролізом водних розчинів хлоридів натрію і калію. Гідроксид натрію також добувають, діючи на карбонат натрію (соду) вапняною водою (каустифікація соди):

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = 2NaOH + CaCO₃.

Гідроксиди лужних металів розчиняються у воді з виділенням значної кількості теплоти, що свідчить про утворення гідратів. Розчини МеОН у воді дуже агресивні відносно різних речовин, тому їх називають їдкими лугами.

Гідроксиди лужних металів дуже гігроскопічні. При нагріванні лише гідроксид літію відщеплює воду і перетворюється на оксид. Цим, а також утворенням оксиду при згорянні, літій відрізняється від своїх аналогів. Всі інші гідроксиди лужних металів витримують нагрівання до 1000 ^оС.

Літій істотно відрізняється від своїх аналогів. За деякими властивостями Літій більше подібний на Магній. Іонний радіус Li⁺ майже однаковий з радіусом Mg²⁺. Цим і визначається деяка подібність властивостей цих двох металів. Так, подібно до аналогічних солей Магнію малорозчинним у воді є LiF, Li₂CO₃ i Li₃PO₄. Розчинність LiOH у воді менша, ніж гідроксидів інших лужних металів. Подібно до магнію і на відміну від решти лужних металів літій реагує з азотом без нагрівання з утворенням нітриду Li₃N. Він досить легко утворює ацетиленід Li₂C₂, а з силіцієм – силіцид Li₄Si.