Образуют водород

а) железо, цинк, индий, никель, кобальт, марганец, хром, уран, олово – с соляной и серной кислотами;

б) алюминий, галлий, титан, цирконий, медь (в присутствии платины) – только с соляной кислотой;

в) алюминий, галлий, ванадий, олово, двуокись вольфрама – с сильными щелочами.

Не разлагают воду ни при каких условиях, не взаимодействуют с серной и соляной кислотой:

свинец, ртуть, золото, серебро, платина.

Алюминий

Плавится при 660-700⁰, кипит при температуре белого каления, в компактных массах безопасен, в виде проволоки и тонких пластинок горюч, в виде пыли (бронза) способен взрываться. Если сплавлять алюминиевые и латунные опилки, легко может произойти взрыв.

Ртуть

С азотом при нагревании, толчке, трении образует сильно взрывающийся порошок нитрида ртути.

Железо

В зависимости от содержания в нем углерода (0,04 – 5 %) дает:

1. Чугун - 2,3 - 5 % углерода.

1) Серый чугун плавится при 1050 – 1300⁰, содержит графит.

2) Белый чугун плавится при 1050 – 1300⁰.

3) Зеркальный (с 5-20 % марганца).

4) Половинчатый (третной, пестрый) чугун.

2. Кузнечное железо – 0,04 – 2,3 % углерода.

1) Сталь плавится при 1300 – 1500⁰, 0,5 – 2,3 % углерода.

а) Литейная сталь (бессемеровская, мартеновская сталь) получается в жидком виде.

б) Сварочная сталь (пудлинговая) получается свариванием.

2) Кузнечное железо, плавится при 1800 – 2200⁰, 0,04 – 0,5 % угларода.

а) Чугун (бессемеровское, мартеновское железо) получается в жидком виде.

б) Сварочное железо (пудлинговое) получается свариванием.

От сильного трения при обтачивании, сверлении, обработки железа твердыми инструментами могут получаться температуры до 500 – 600⁰.

Чугунные предметы, лежавшие долгое время в воде, содержащей серу (болота, отхожие места, ямы) покрываются тонким слоем сернистого железа. При извлечении из воды сульфиды поглощают кислород, предметы начинают раскаляться (старинные пушечные ядра). Осадок сульфидов железа может образоваться на стенках стальных резервуаров для хранения сырой нефти, содержащей в своем составе соединения серы.

(Все определения, формулы, графики и уравнения реакций даются под запись.)

Физико-химические и пожароопасные свойства элементов главных подгрупп и их соединений

I группа (подгруппа iа) Щелочные металлы

Элемент	Название	Кем открыт	Год открытия
Li	Литий ("камень"	Арфведсон, Дэви	1817
Na	Натрий ("вскипающий в уксусе")	Дэви	1807
K	Калий ("алкали" - щелочь)	Дэви	1807
Rb	Рубидий ("красный" – спектр.)	Бунзен	1861
Cs	Цезий ("голубой" – спектр.)	Бунзен	1860
Fr	Франций	М.Перей	1939

В ряду Li – Na – K – Rb – Cs – Fr наблюдается

а) уменьшение электроотрицательности;

б) уменьшение энергии ионизации;

в) усиление металлических (восстановительных свойств);

г) снижение температуры плавления (181⁰C у Li, 29⁰С у Fr);

д) увеличение плотности металла (0,53 г/см³ у Li, 1,9 г/см³ у Fr).

Франций является самым сильным восстановителем среди всех элементов периодической системы.

В природе щелочные металлы главным образом находятся в виде следующих солей: NaCl – поваренная соль, Na₂SO₄10H₂O – глауберова соль, NaNO₃ – чилийская селитра, KCl - сильвин, KClNaCl – сильвинит.

Получены щелочные металлы были сравнительно поздно, поскольку основным способом их получения является электролиз расплавов солей.

_{электролиз}

2NaCl  2Na + Cl₂

Таким образом, с помощью электролиза могут быть получены все щелочные металлы, в том числе и самый сильный металл – франций, следовательно, только электрический ток является более сильным восстановителем, чем франций.

Из всех металлов Периодической системы щелочные металлы обладают наиболее выраженными восстановительными свойствами и химической активностью. Во всех соединениях щелочные металлы имеют степень окисления +1.

1. Взаимодействие с кислородом.

Все щелочные металлы бурно реагируют с кислородом, образуя при горении оксид (литий), пероксид (натрий), надпероксид (калий и цезий).

4Li + O₂  2Li₂O

2Na + O₂  Na₂O₂

K + O₂  KO₂

Пероксиды и надпероксиды при нагревании разлагаются с выделением кислорода и оксида.

_t

2Na₂O₂  2Na₂O+ O₂

2. Взаимодействие с водой.

С водой бурно реагируют с выделением большого количества тепла как сами щелочные металлы, так и некоторые их соединения (оксиды, пероксиды, гидриды, карбиды). Такие экзотермические химические реакции представляют собой значительную пожарную опасность. Очевидно, что тушение водой этих соединений недопустимо.

2.1. При взаимодействии с водой щелочных металлов выделяяется водород.

2Na + 2H₂O  2NaOH + H₂

2.2. Водород также выделяется при взаимодействии гидридов щелочных металлов с водой.

LiH + H₂O  LiOH + H₂

Гидрид лития используется для наполнения водородом спасательных средств на воде (плотов, подушек, поясов).

2.3. С водой бурно реагируют оксиды и пероксиды щелочных металлов, образуя при этом щелочи.

K₂O + H₂O  2KOH

Na₂O₂ + 2H₂O  2NaOH + H₂O₂O

H₂O

Во второй реакции выделяющаяся перекись водорода разлагается на атомарный кислород и воду. Подобная реакция используется для отбеливания различных материалов в текстильной промышленности. Вещества, выделяющие атомарный кислород называются оксилитами.

2.4. С водой очень бурно (и даже в атмосфере углекислого газа) реагирует карбид лития, выделяя при этом углерод в виде сажи.

2Li₂C₂ + 2H₂O + O₂  4LiOH + 4C

3. Тушение щелочных металлов представляет значительную трудность, поскольку нагретые до высокой температуры, они бурно реагируют с наиболее распространенными огнетушащими веществами. При этом часто выделяются горючие вещества и вещества, склонные к взрывному разложению.

4Li + 2CO₂  Li₂CO₃ + LiO₂ + C

6Li + N₂  2Li₃N

4Li + SiO₂ 2Li₂O + Si

4. Пероксид натрия используется для регенерации кислорода в замкнутых объемах (например, на подводных лодках, космических кораблях, а также в противогазах).

2Na₂O₂ + 2СO₂  2Na₂СO₃ + O₂

Некоторые соединения щелочных металлов широко используются как огнетушащие вещества.

Так, порошковые огнетушители на основе соды используются для тушения горящей нефти и масел.

2NaHCO₃  Na₂СO₃ + CO₂ + H₂O

В состав некоторых огнетушащих порошков входит сильвинит

KClNaCl.

Свойства щелочных металлов – это свойства типичных металлов и сильнейших восстановителей. Полной их противоположностью являются элементы – окислители VII группы Периодической системы.