Лекция 9. Неорганическая химия: Химия элементов I и II групп

ns¹ и ns² - блестящие, электропроводные, теплопроводные металлы.

	I1, эВ	Ео(М+/M)			I1, эВ	Ео(М2+/M)
Li	5.32	-3.05		Be	9.32	-1.85
Na	5.14	-2.71		Mg	7.64	-2.37
K	4.34	-2.93		Ca	6.13	-2.87
Rb	4.18	-2.92		Sr	5.69	-2.89
Cs	3.89	-2.92		Ba	5.22	-2.91

Элементы I группы - мягкие, легкие, низкие Т_пл, Т_кип. Li, Na, K - легче воды.

Сильные восстановители - все. Следовательно, в свободном виде их нет. Получают электролизом. Не подлежат хранению на воздухе (кроме Be и Mg - окисная пленка). Называются соответственно щелочными и щелочно-земельными металлами. Имеем дело с их соединениями. Только чистый натрий используется в органическом синтезе.

Опять возникает проблема диагонального сходства. Уже видели, что бор больше похож на кремний, чем на алюминий. Оказывается, что литий больше похож на магний, чем на элементы своей группы, а бериллий на алюминий. В чем дело? Дело в степени ионности связей, образуемых элементами, в степени поляризации ими электронов контрагентов.

Правила Фаянса

1) Ионная связь образуется катионами с малым зарядом.

2) Ионная связь требует малого радиуса аниона и большого радиуса катиона.

В Периодической таблице самые ионные соединения CsF, CsCl, NaCl - иными словами, контрагенты лежат на концах диагонали, соединяющей нижний левый и верхний правый углы.

Уменьшение поляризующей способности

увеличение поляризующей способности

 

Li и Mg - близкая поляризующая способность, почти одинаковая степень ионности связей. То же у Be и Al, B и Si .

Докажем. Li и Mg. Отличие от остальных элементов I группы.

1) Кислородные соединения.

2Na + O₂ = Na₂O₂ K(Rb,Cs)+O₂=KO₂ 4Li +O₂®2Li₂O; Mg +1/2O₂®MgO

Все MOH хорошо растворимы в воде, кроме LiOH [ и Mg(OH)₂]

Sic!!! Все щелочи поглощают СО₂ и Н₂О; при плавлении разрушают стекло и фарфор; растворы нельзя хранить в шлифованной посуде; разрушают живые ткани.

3) Элементы I группы с N₂ не реагируют, но

Li + N₂ ® Li₃N Mg + N₂ ® Mg₃N₂

4) карбонаты и гидроксиды элементов I группы не разлагаются при нагревании, но

Li₂CO₃®Li₂O + CO₂ MgCO₃® MgO + CO₂

LiOH ® Li₂O + H₂O Mg(OH)₂®MgO + H₂O

4) Нитраты элементов I группы разлагаются до нитритов, Li и Mg - до оксидов.

5) Соли элементов I группы растворимы в воде . У Li и Mg нерастворимы фториды, карбонаты, фосфаты.

Бериллий и алюминий.

1) q/r Be²⁺ - 66 ед.заряда/нм; Al³⁺ - 60 ед.заряда/нм.

2) Оксиды, гидроксиды элементов II группы - основания, Be, Al - амфотерны.

3) Галогениды II группы - соли. Be, Al в безводном состоянии димеры Be₂Cl₄, Al₂Cl₆.

4) Со щелочью Be, Al дают комплексы [Be(OH)₄]^2-, [Al(OH)₄]^- и [Al(OH)₆]^3-/

Соединения с водородом элементов I и II группы - ионные гидриды, Н^-, кроме Be и Mg - ковалентные.

Соли не гидролизуются по катиону, кроме Li, Be, Mg.

Карбонаты гидролизуются по аниону. Жесткость воды. Временная - карбонатная, обусловлена гидрокарбонатами. Постоянная - сульфат магния.

BaSO₄ - нерастворим в кислотах - контрастное вещество при рентгеновских обследованиях.