Лужні та лужно-земельні метали
До лужних металів відносять: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. До лужно-земельних Ca, Sr, Ba, Ra (Be i Mg не відносять до лужноземельних металів). Ступені окиснення для лужних +1, для лужноземельних +2.
Ці метали є активними металами. Активність лужних металів перевищує активність лужно-земельних (стоять лівіше в періодичній системі). Найбільш активні з лужних металів – цезій та францій (радіоактивний).
Лужні та лужноземельні метали реагують з більшістю неметалів. Під час реакції з киснем або киснем повітря утворюються оксиди, пероксиди або супероксиди цих металів:
4Li+O2=2Li2O(оксид); 2Na+O2=Na2O2(пероксид);
К+О2 =КО2 (супероксид).
Пероксиди та супероксиди лужних металів використовуються в засобах індивідуального захисту органів дихання. Вони поглинають вуглекислий газ і воду і виділяють кисень за реакціями:
Na2O2 + CO2 = Na2CO3 + 0,5O2; 2NaO2 + CO2 = Na2CO3 + 1,5O2.
Na2O2 + Н2О = 2NaOН + 0,5O2; 2NaO2 + Н2О = 2NaOН + 1,5O2.
При контакті з повітрям рубідій та цезій самозаймаються в компактному стані, інші у вигляді порошків. Волога сприяє самозайманню, отже, у вологому повітрі горіння виникає легше і скоріше, ніж у сухому.
Літій за звичайних умов реагує з азотом з утворенням нітриду літію:
6Li + N2 = 2Li3 N
Під час нагрівання з воднем лужні та лужно-земельні метали утворюють гідриди:
2 Na + H2 = 2 NaH; Ca + H2 = CaH2.
В гідридах гідроген має ступінь окиснення –1. Гідриди пожежонебезпечні речовини, вони, як і самі лужні та лужноземельні метали, бурхливо реагують з водою:
CaH2 +2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2
Водень, що виділяється під час реакції, займається. В разі взаємодії великої кількості гідриду та води може статися вибух.
Особливу увагу фахівцям з пожежної безпеки треба привернути до того факту, що лужні та лужноземельні метали інтенсивно реагують з водою. При цьому, в залежності від активності металу, водень може: виділятися відносно спокійно (Li, лужно-земельні метали), займатися (Na, K), або вибухати (Rb, Cs).
2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2.
Звідси випливає правило: при гасінні приміщень, в яких знаходяться лужні та лужно-земельні метали, не можна використовувати воду.
Ще більш інтенсивно, ніж з водою, лужні та лужно-земельні метали реагують з кислотами:
2К + 2НСl = 2KCl + H2.
Лужні та лужно-земельні метали відновлюють менш активні метали з їх оксидів:
ТіО2 + 4 Na = Ті + 2Na2О.
Гідроксиди лужних та лужноземельних металів – є сильними основами, їх називають “лугами”.
Зі сполук лужних та лужноземельних металів найчастіше використовуються такі: хлорид натрію (NaСl) – кухонна сіль, гідрогенкарбонат натрію (стара назва натрій бікарбонат) – NaHCO3 – питна сода, Na2CO3 – кальцинована сода, NaОН – каустична сода, К2CO3 – поташ. Сполуки калію (сульфат, хлорид, нітрат) широко застосовуються як калійні добрива. Нітрати та перхлорати цих металів використовуються як окисники у твердих ракетних паливах та сумішевих вибухових речовинах.
Сполуки кальцію широко застосовуються в будівництві: СаСО3 – крейда, вапняк, мармур; СаО – вапно; СаSO4 · 0,5Н2О – гіпс. Будівельний гіпс є повітряною в’яжучою речовиною, яку одержують за допомогою термообробки гіпсового каменю при 110-180оС:
СаSO4 · 2Н2О СаSO4 · 0,5Н2О + 1,5Н2О.
При змішуванні будівельного гіпсу з достатньою кількістю води утворюється пластичне тісто, яке починає швидко густіти і твердіти, завдяки реакції, зворотної до процесу гідратації.
СаSO4 · 0,5Н2О + 1,5Н2О СаSO4 · 2Н2О.
Сполуки лужних та лужноземельних металів використовуються в пожежній справі. NaHCO3 – є основою вогнегасного порошку ПСБ–3; Na2CO3 – входить до складу вогнегасного порошку ПС; суміш NaCl i KCl – основні компоненти порошку ПГС–М; NaHCO3 є також одним з компонентів газоутворюючої суміші в хімічно-пінних вогнегасниках. В таких вогнегасниках відбуваються такі реакції:
NaHCO3 + H2SO4 NaHSO4 + H2O + CO2,
6NaHCO3 + Al2(SO4)3 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2.
В пожежній справі також використовуються деякі луги як адсорбенти вуглекислого газу в протигазах (хімічні поглиначі вапняні). В них відбуваються реакції:
Са(ОН)2 + СО2 =СаСО3 + Н2О, 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O.