Экзаменационный билет № 29

1. Металлы групп iа и iiа: простые вещества, их реакционная способность. Строение, свойства и биологическая роль соединений щелочных и щелочноземельных металлов.

Ме IA группы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Это щелочные Ме, т.к. они и их оксиды при взаимодействии с водой образуют щелочи.

Ме IIA группы: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. 4 последних элемента называются щелочноземельными Ме, т.к. их гидроксиды обладают щелочными свойствами, а их оксиды по своей тугоплавкости сходны с оксидами тяжёлых Ме, называвшихся раньше "землями".

Франций, завершающий I группу, и радий, завершающий II группу, являются радиоактивными.

Щелочные и щелочноземельные Ме относятся к s-элементам. На внешнем электронном слое у атомов IA группы один s-электрон (ns¹), у атомов IIA группы – два s-электрона (ns²).

Сверху вниз в подгруппах этих элементов:

Радиус Энергия ионизации Способность отдавать электроны с внешнего слоя Восст-ная способность

Имеют постоянные степени окисления (I гр - +1, II гр. - +2)

В свободном состоянии в природе не встречаются, т.к. они химически активны. Находятся только в виде соединений. Ионы щелочных Ме входят в состав многих растворимых минералов (NaCl- поваренная соль). Ионы щелочноземельных Ме встречаются в природе в виде малорастворимых соединений (CaCO₃- мел, мрамор)

Физические свойства: Серебристо-белый цвет, хорошо проводят тепло и электрический ток. Щелочные Ме имеют низкую t плавления и t кипения; низкую плотность (т.к. у них объемно-центрированная кристаллическая решётка, а такой тип решетки отличается менее плотной упаковкой атомов). Температура плавления и плотность Ме II гр. Выше, чем у щелочных Ме.

Получение: Свободные металлы получают электролизом расплавов их галогенидов, чаще всего — хлоридов, образующих природные минералы.

Стронций и барий чаще всего получают алюмотермическим методом:

4SrO + 2Al = 3Sr + SrO*Al₂O₃ (металалюминат стронция)

4BaO + 2Al = 3Ba + BaO*Al₂O₃ (металалюминат бария)

Химические свойства:

1. Все s-металлы горят в атмосфере воздуха, образуя оксиды одного или нескольких типов — нормальные оксиды состава Ме₂О (I группа) и МеО (II группа), пероксиды состава Мe₂O₂ (I группа) и МеО2 (II группа), супероксиды состава МеО₂ (I группа) и МеО₄ (II группа).

4Li + О₂ = 2Li₂О, а натрий образует смесь пероксида и супероксида: 3Na + 2О₂ = Nа₂О₂ + NаО₂.

2.С водородом (искл. бериллий): 2Na + H₂ = 2NaH; Ca + H₂ = CaH₂

3. Взаимодействии с галогенами, серой: 2Na + Cl₂ = 2NaCl; Ca+ Cl₂ = CaCl₂

4. С водой: 2Li + 2Н₂О = 2LiOН + Н₂↑ Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂↑.

5. Взаимодействуют с разбавленными кислотами: 2Na + 2HCl = 2NaCl + Н₂↑ Ca + H₂SO4 = CaSO₄ + Н₂↑.

6. Металлы I группы, а также кальций, стронций и барий при взаимодействии с жидким аммиаком или при нагревании в парах аммиака, образуют амиды и водород: 2Nа + 2NН₃ = 2NаNН₂ + Н₂↑.

Образующиеся амиды — кристаллы, легко гидролизующиеся с образованием щелочи и аммиака: КNН₂ + Н₂О = КОН + NН₃↑.

7. Металлы I и II групп (за исключением бериллия) могут взаимодействовать со спиртами, образуя алкоголяты: НОСН₂-СН₂ОН + 2Nа → NaОСН₂-СН₂ОNа + Н₂↑.

Биологическая роль и применение: Ионы натрия, калия, магния, кальция составляют в организме человека ≈ 99% от общего содержания Ме. В организме человека растворимые соли натрия: хлорид, фосфат, гидрокарбонат – входят в состав плазмы крови, лимфы. Ионы магния и кальция образуют комплексы с нуклеотидами (напр., АТФ), связываясь с фосфатными группами, тем самым участвуют в терморегуляции. Кальций – основной элемент для образования и поддержания таких структур, как зубы, кости. Магний необходим для деятельности нервно-мышечного аппарата. Хлорофилл содержит до 2% магния, отсутствие катионов калия приводит к гибели растений. Для восполнения калия в почве применяют калийные удобрения.