Химический факультет

Лекция №7

I группа главная подгруппа

1. Общая характеристика I группы главной подгруппы

2. Нахождение щелочных металлов в природе

3. Получение щелочных металлов

4. Физические и химические свойства

5. Соединения щелочных металлов с кислородом

6. Соли элементов I группы главной подгруппы

7. Водородные соединения щелочных металлов

8. Применение

К элементам I группы главной подгруппы относятся: лития Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. Исторически данные элементы называют щелочными металлами, потому что гидроксиды элементов I группы главной подгруппы являются едкими щелочами.

Прим. франций – радиоактивный элемент, малодоступен для исследования (период полураспада наиболее долгоживущего изотопа 21,8 минут).

В основном состоянии атомы пниктогенов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня – …ns¹, где n – главное квантовое число (номер периода). Для атомов элементов I группы главной подгруппы характерна только одна степень окисления +1.

В табл. 1 представлены основные свойства I группы главной подгруппы.

Свойства элементов I группы главной подгруппы

Свойство	Li	Na	K	Rb	Cs	Fr
Заряд ядра	3	11	19	37	55	87
Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня в основном состоянии	…2s1	…3s1	…4s1	…5s1	…6s1	…7s1
Металлический радиус, пм	152	186	227	248	265	270
Энергия ионизации , эВ , эВ	5,39 75,6	5,14 47,3	4,34 31,8	4,18 27,5	3,89 25,1	3,98 –
Температура плавления, ºС	180	98	64	40	29	–
Температура кипения, ºС	1342	883	759	688	671	–
Электроотрицательность: по Полингу по Оллреду-Рохову	0,98 0,97	0,93 1,01	0,82 0,91	0,82 0,89	0,79 0,86	0,70 0,86

В I группе главной подгруппе сверху вниз металлический радиус увеличивается. Относительно малое увеличение радиуса при переходе от калия к рубидию и к цезию обусловлено заполнением 3d и 4d-подуровней соответственно. Электроны 3d и 4d-подуровней слабо экранируют заряд ядер атомов. Это приводит к сжатию электронных оболочек из-за повышения эффективного заряда ядра.

В I группе главной подгруппе сверху вниз эффективный заряд ядра увеличивается, металлический радиус также увеличивается, энергия ионизации уменьшается, восстановительные свойства атомов возрастают. Единственный электрон на внешнем энергетическом уровне атома щелочного металла слабо связан с ядром, что подтверждается низкими значениями энергии ионизации отрыва первого электрона.

Значения энергии ионизации отрыва второго электрона для всех щелочных металлов высоки, поэтому в реально осуществимых условиях ион Me²⁺ не образуется, а щелочные металлы проявляют степень окисления +1.

Электроотрицательность щелочных металлов мала. Их соединения с наиболее электроотрицательными элементами (галогениды, нитриды и т.д.) в кристаллическом состоянии являются ионными.